可编程控制器原理及应用课后答案

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1、习题一 1. 什么是可编程控制器？ 可编程控制器是一种工业控制计算机，简称PLC （Programmable Logic Controller）或PC（Programmable Controller）。由于个人计算机也简称 PC（Personal Computer ），为避免和个人计算机相混淆，一般简称可编程控制器为PLC 。 2. 什么是可编程控制器的 I/O 接口电路？可编程控制器的 I/O 接口电路由哪几部分构成？I/O 接口电路的作用是什么？ I/O 接口电路是可编程控制器连接外部设备的接口电路。 I/O 接口电路涉及输入模块、输出模块、编程器接口、存储器接口、扩展板接口、特殊模块接口

2、和通讯接口。 I/O 接口电路是可编程控制器和外界互换信息的通道。I/O 接口电路实现可编程控制器与外部设备的信息互换。输入模块用来接受和采集输入信号，输出模块用来把可编程控制器产生的控制信号传送到其控制对象上，编程器接口重要用于把编程器连接到可编程控制器，存储器接口用于扩展存储器，扩展板接口用于连接扩展板（如通讯扩展板），特殊功能模块接口用于把特殊功能模块（如A/D 模块、D/A 模块）连接到可编程控制器上，通讯接口用于可编程控制器之间或可编程控制器与上位机之间的通讯。 3. 什么是软继电器？试比较软继电器和真实的继电器的异同。 可编程控制器中的输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定期器等称

3、为软继电器（软电器），它们只是用来描述可编程控制器的控制功能的一种等效电器，不是真正的继电器。 相似点 电气构造相似：均由线圈和触点（常开触点和常闭触点）构成。 工作原理相似：当线圈通电时，常开触点闭合，常闭触点断开；当线圈断电时，常开触点断开，常闭触点闭合。 不同点 电气符号不同：真实继电器的电气符号由国标规定，软继电器的电气符号由可编程控制器厂家规定。 触点数量不同：真实继电器只有有限对触点，软继电器有无穷对触点。 形态不同：真实继电器有形状、有尺寸，是一种实实在在的电器实体；软继电器只是计算机中的存储位或存储单元，是电子电路。 控制功能的实现方式不同：真实继电器通过真实继电器的触点状态的

4、变化来实现其控制功能，而软继电器则是通过执行控制程序来实现其控制功能。 驱动方式不同：可编程控制器通过软件 “置1”或“置0”存储位来变化软继电器的工作状态，只要存储位“置1”或“置0”，相应的软继电器即可可靠工作；真实继电器通过使线圈通电或断电来变化软继电器工作状态，线圈电压必须达到规定的值，真实继电器才干可靠工作。 工作可靠性和寿命不同：软继电器工作可靠性高、寿命长；真实继电器工作可靠性相对低、寿命相对短。 4. 什么是可编程控制器的输入点？输出点？I/O 点数？ 广义地说，可编程控制器上输入信号（数字信号或模拟信号）的一种通道称为一种输入点，可编程控制器上输出信号（数字信号或模拟信号）的

5、一种通道称为一种输出点，可编程控制器的所有输入点和输出点的总和称为可编程控制器的I/O点数。 狭义的I/O点数仅指输入继电器与输出继电器的总数（输入输出信号为数字信号）。 5. 什么是可编程控制器的梯形图？ 把选用的可编程控制器的等效电器连成的等效控制电路图称为可编程控制器的梯形图。梯形图是使用可编程控制器时，面向使用者，用来描述可编程控制器的控制功能的一种形象的图形。梯形图在可编程控制器内体现为程序，即顾客程序。 6. 什么是可编程控制器的 I/O 连接图？ 可编程控制器与其外设的连接图称为可编程控制器的I/O连接图。 7. 可编程控制器的构造形式有那几种？各有何特点？ 如何选择可编程控制器

6、的构造形式？ 从构造上看，可编程控制器有主机扩展式和模块式两种。 主机扩展式可编程控制器的 CPU 部分、存储器部分、I/O 接口电路部分及内部电源做成一种整体，装在一种机箱内形成一台完整的可编程控制器。当主机满足不了使用要求时，可以加多种模块（例如I/O模块、通讯解决模块、A/D模块）进行扩展。FX系列可编程控制器就属于主机扩展式可编程控制器。 主机扩展式可编程控制器价格便宜，性价比高，体积较小，控制规模相对小些，处理能力相对弱些。 模块式可编程控制器的CPU部分、存储器部分、输入接口电路部分、输出接口电路部分、数据互换接口电路（如通讯接口）部分及内部电源都做成单独的模块，使用时选择好这些模

7、块后，再把所有模块插在母板（母板就是计算机总线）上组合成一台完整的可编程控制器。 模块式可编程控制器的系统构成比较灵活，扩展以便，容易维修，体积较大。 中高档的可编程控制器一般做成模块式。相对而言，模块式可编程控制器的控制规模大，可以完毕复杂的逻辑控制，可以完毕闭环控制，具有较强的数据解决能力，可以完毕矩阵运算、函数运算，可以完毕数据管理工作，有更强的通讯能力。 控制规模不太大、解决速度、解决能力规定不太高时，可选用主机扩展式，反之，选用模块式。 8. 可编程控制器的输出模块连接控制对象时，有几种接线措施？如何选用这些接线措施？ 输出模块的接线可采用分组汇点式（每组输出元件拥有一种公共端），如

8、图(a)所示；或采用汇点式，如图(b)所示。输出模块连接的所有控制对象的电压级别和类型都相似时，采用汇点式（所有输出元件拥有一种公共端）；输出模块连接的控制对象的电压级别或类型不相似时，采用分组汇点式。 图 可编程控制器输入输出的接线方式 9. 可编程控制器的输出模块有几种类型？如何选择可编程控制器的输出模块的类型？ 可编程控制器的输出模块的类型有晶体管型（T）、可控硅型（S）、继电器型（R）。晶体管型只能驱动直流负载，可控硅型只能驱动交流负载，继电器型则既能驱动直流负载，也能驱动交流负载。 根据负载类型、电源类型、规定的输出响应速度选择可编程控制器的输出模块。晶体管型（T）、可控硅型（S）输

9、出响应速度快。 10.阅读图1.18 所示电路，使用可编程控制器实现原电路的功能。画出可编程控制器的 I/O连接图和梯形图。 图1.18 题10图 I/O连接图 梯形图 11.阅读图1.19 所示电路，使用可编程控制器实现原电路的功能。画出可编程控制器的 I/O连接图和梯形图。 图1.19 题11 图 I/O连接图 梯形图 12.阅读图1.20 所示电路，使用可编程控制器实现原电路的功能。画出可编程控制器的 I/O连接图和梯形图。 图1.20 题12图 I/O连接图 梯形图 习题二 1 可编程控制器有哪些软电器？这些软电器中哪些用八进制编号？哪些用十进制编号？ 可编程控制器中的软电器有：输入继

10、电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态继电器。 输入继电器和输出继电器采用八进制编号，其他软电器采用十进制编号。 2 比较输入继电器、输出继电器和辅助继电器的异同。 相似点 电气构造相似：均由线圈和触点（常开触点和常闭触点）构成。 工作原理相似：当线圈通电时，常开触点闭合，常闭触点断开；当线圈断电时，常开触点断开，常闭触点闭合。触点在梯形图中的使用次数不受限制。 不同点 编号不同：输入继电器编号为“ X3位数字 ” ，如X000、X001；输出继电器编号为“ Y3 位数字 ” ，如 Y000、Y001；辅助继电器编号为“ M数字 ” ，如 M0、M120等。 用途不同：输入继电器和

11、输入模块相相应，用来接受和采集输入信号，输入继电器的线圈不能出目前梯形图中。输出继电器和输出模块相相应，用来把可编程控制器产生的控制信号传送到其控制对象上。辅助继电器是可编程控制器的内部电器，只用在梯形图内，与其他软电器配合实现多种控制功能，与输入输出无直接关系，辅助继电器的种类比较多，数量也较多，有些辅助继电器具有特殊功能。 3 定期器有哪几种类型？阐明每种定期器的构造和工作原理。 定期器分类 按定期精度分，定期器有1ms定期器、10ms定期器、100ms定期器。 按定期器定期时间与否可以累加，定期器分为非积算型定期器和积算型定期器。 定期器构造 定期器由线圈和触点构成，但线圈的通电或断电时

12、刻与其触点的状态转换时刻不同步。 非积算型定期器的工作原理 非积算型定期器的线圈通电时，定期器开始计时（每个计数脉冲来临时定期器目前值加1），时间到（计数目前值 = 计数设定值）则定期器常开触点闭合，常闭触点断开。系统或线圈断电时停止计时并复位，定期器常开触点断开，常闭触点闭合，定期器目前值回0。 非积算型定期器的工作原理 积算型定期器的线圈通电时，定期器开始计时，线圈断电时，定期器停止计时，但不复位，线圈再通电时，定期器在上次通电时的计时成果上继续累加时间，时间到则定期器常开触点闭合，常闭触点断开。积算型定期器必须用复位指令复位，复位后，定期器常开触点断开，常闭触点闭合，定期器目前值回0。系

13、统断电也不会让积算型定期器复位。 图 非积算型定期器 图 积算型定期器 4 定期器有1ms 定期器、10ms 定期器、100ms 定期器，这里的1ms 、10ms、100ms的含义是什么？ 定期器通过对可编程控制器内的方波信号的计数来实现计时。根据定期器计数的方波信号的周期，定期器分为1ms定期器（对周期1ms的方波计数）、10ms定时器（对周期10ms的方波计数）、100ms定期器（对周期100ms的方波计数）。1ms定期器的定期精度是1ms，10ms定期器的定期精度是10ms，100ms定期器的定期精度是100ms。 5 如何设定和计算定期器的定期时间？ 使用定期器时，先要选择定期器类型（

14、积算型或非积算型）及定期精度（1ms、10ms或100ms），然后要设立定期时间。定期时间是通过设定计多次数来设立的，定期器的定期时间按下式计算： 定期时间计多次数定期精度。 6 什么是定期器的设定值？什么是定期器的目前值？ 人为指定的规定定期器定期时间的数值称为定期器的设定值，设定值规定了定期器线圈通电时刻与定期器触点动作时刻的时间差，设定值规定了定期器触点动作时刻滞后于定期器线圈通电时刻的时间。定期器开始计时后，至考察时刻时间的合计值（计数值）称为定期器的目前值。 7 什么是低速计数器？低速计数器有哪几种类型？阐明每一种低速计数器的构造和工作原理。 低速计数器对低速脉冲计数，低速计数器的计

15、数信号由可编程控制器的软电器或外部电器产生，计数频率最大为扫描周期的倒数，在几十至几百赫兹之间。 低速计数器有16位增计数器和32位增减双向计数器两类。低速16位增计数器的设定值寄存器和目前值寄存器都是16位寄存器，计数器设定值有效范畴是132767，它只能作加法计数。低速32位增减双向计数器的设定值寄存器和当前值寄存器是32位寄存器，设定值有效范畴为。32位增减双向计数器可作加法计数和减法计数，计数方式用特殊辅助继电器M8200M8234来设定。当特殊辅助继电器置 1时，其相应的双向计数器按减法计数方式计数；当特殊辅助继电器置0时，其相应的双向计数器按加法计数方式计数。 计数器由计数装置和触

16、点构成，计数装置（涉及计数端和复位端）用来变化触点的状态。计数端和复位端分别由一条由多种触点构成的电路控制。 低速16位增计数器的工作原理如图所示。 图 低速16位增计数器 计数器的复位电路 OFF 时，计数器进入计数状态。每来一种计数脉冲计数一次（上升沿计数），即控制计数端的电路每次由OFFON时，计数器计数一次。当计数器计数到设定值时，计数器触点动作，常开触点闭合，常闭触点断开，计数当前值不再增长。 计数器的复位电路ON时，计数器进入复位状态，常开触点断开，常闭触点闭合，计数目前值回 0。复位电路具有优先权：复位电路 ON时，虽然有计数脉冲，计数器也不会计数；复位电路ON时，计数器立即复位

17、。 计数器的复位电路 OFF 时，计数器进入计数状态。每来一种计数脉冲计数一次（上升沿计数），即控制计数端的电路每次由OFFON时，计数器计数一次。低速32位双向计数器作增计数时，当计数值达到或超过设定值时，触点动作并保持（常开触点闭合，常闭触点断开），只要有计数脉冲，计数器继续计数（计数目前值继续增长）；而作减计数时，计数值不不小于设定值时触点复位（常开触点断开，常闭触点闭合），但计数目前值不回 0，只要有计数脉冲，计数器继续计数（计数当前值继续减少）。32 位增减双向计数器是循环计数器，若目前值已为 时，再计一次数，则目前值变为；同样，若目前值已为时，再计一次数，则目前值变为。 计数器的复

18、位电路ON时，计数器进入复位状态，常开触点断开，常闭触点闭合，计数目前值回 0。复位电路具有优先权：复位电路 ON时，虽然有计数脉冲，计数器也不会计数；复位电路ON时，计数器立即复位。 低速32位增减双向计数器的工作原理如图所示。 图 32位增减双向计数器的工作过程 8 如何设定低速计数器的增减计数方向？ 32 位增减双向计数器可作加法计数和减法计数，计数方式用特殊辅助继电器M8200M8234来设定。当特殊辅助继电器置1时，其相应的双向计数器按减法计数方式计数；当特殊辅助继电器置0时，其相应的双向计数器按加法计数方式计数。 9 什么是低速计数器的目前值和设定值？ 计数器的设定值是人为指定的一

19、种数值，设定值规定了计数器开始计数后，计数器触点动作的条件。计数器开始计数后，至考察时刻计数值的合计值称为计数器的目前值。 10什么是高速计数器？高速计数器有哪些类型？阐明每一种高速计数器的工作原理和使用措施。 11 、什么是时序图？时序图的用途是什么？ 描述电器状态和电路状态与时间的关系的图形成为时序图。 时序图既可用来描述软电器的线圈的通电时刻、断电时刻、通电状态持续时间、断电状态持续时间；也可用来描述软电器的触点的闭合时刻、断开时刻、闭合状态持续时间、断开状态持续时间。在这两种状况下，时序图由水平线和竖线构成。竖线表达线圈的通电时刻、断电时刻；或者表达触点的闭合时刻、断开时刻。低水平线表

20、达线圈的断电状态，低水平线段的长度表达线圈的断电状态的持续时间；或者表达触点的断开状态，低水平线段的长度表达触点的断开状态的持续时间。高水平线表达线圈的通电状态，高水平线段的长度表达线圈的通电状态的持续时间；或者表达触点的闭合状态，高水平线段的长度表达触点的闭合状态的持续时间。低水平线段右端或高水平线段左端的竖线（上升沿）表达某种状态的开始时刻，低水平线段左端或高水平线段右端的竖线（下降沿）表达某种状态的结束时刻。时序图的构成如图所示。时序图用来描述软电器中的定期器和计数器时，有时还会加上斜线表达时间值和计数值的累加过程，也也许浮现台阶形的波形，表达计数值的变化过程， 图 时序图的构成 时序图

21、用于描述控制电路的工作状况和工作过程。 12、M8000、M8001、M8002、M8003、M8011 、M8012、M8013、M8014是什么类型的电器？画出这些电器的工作时序图并阐明其时序图的含义。 M8000、M8001、M8002、M8003、M8011、M8012、M8013、M8014 是触点运用型特殊辅助继电器，线圈状态由可编程控制器的系统程序拟定，顾客只能运用其触点。 序号 电器 功 能 时序图 1 M8000 运营监视继电器，可编程控制器开机运营时，M8000自动接通 2 M8001 运营监视继电器，可编程控制器开机运营时，M8001自动断电 3 M8002 初始脉冲继电

22、器，可编程控制器开机运营后，M8002自动接通一种扫描周期 4 M8003 初始脉冲继电器，可编程控制器开机运营后，M8003自动断开一种扫描周期 5 M8011 内部时钟脉冲继电器，可编程控制器上电后（不管与否运营），自动产生周期为10ms的方波 6 M8012 内部时钟脉冲继电器，可编程控制器上电后（不管与否运营），自动产生周期为100ms的方波 7 M8013 内部时钟脉冲继电器，可编程控制器上电后（不管与否运营），自动产生周期为1s的方波 8 M8014 内部时钟脉冲继电器，可编程控制器上电后（不管与否运营），自动产生周期为1min的方波 13什么是逻辑体现式？逻辑体现式的用途是什么？

23、 电路中的二值元件（如触点、线圈）的状态可用一种变量表达，这种变量称为逻辑变量。逻辑变量只取逻辑值“0”、“1”。“0”相应线圈的通电状态和触点的闭合状态，“1” 相应线圈的断电状态和触点的断开状态。一般，常开触点和线圈相应的逻辑变量用常开触点和线圈所属电器的文字符号表达，常闭触点相应的逻辑变量也用常闭触点所属电器的文字符号表达，但其文字符号加上划线。 逻辑体现式是由逻辑变量通过逻辑运算构成的体现式。代表线圈的逻辑变量单独放在“= ”的一边，“= ”的另一边放上由代表触点的逻辑变量通过逻辑运算构成的体现式，这个体现式由逻辑加运算符“+”、逻辑乘运算符“.”、逻辑非运算符“-”、括号构成，表达触

24、点之间的连接关系，“逻辑加”用来表达“触点并联”，“逻辑乘”用来表达“触点串联”，“逻辑非”用来表达“常闭触点”(即常开触点的状态取反)。 逻辑体现式通过计算由代表触点的逻辑变量构成的体现式的逻辑值，拟定线圈的逻辑值，再由线圈的逻辑值拟定线圈控制的触点的逻辑值，进而分析电路状态。 14什么是数据寄存器？数据寄存器的字长是多少？如果要存储到数据寄存器中的数据的字长比数据寄存器的字长大，如何使用数据寄存器来寄存这样的数据？ 15什么是文献寄存器？ 16什么是变址寄存器？ 17什么是指针？指针有哪几种类型？ 18什么是位元件、字元件、双字元件和位组合元件？ 19写出图2.53 和图2.54 相应的指

25、令程序。 图2.53 题19图 图2.54 题19图 20写出图2.55 相应的指令程序。图中SET 指令和RST 指令是什么指令？SET 指令和RST 指令的用途是什么？ 图2.55 题20图 21写出图2.56 相应的指令程序。图中PLS 指令和PLF 指令是什么指令？PLS 指令和PLF 指令的用途是什么？ 图2.56 题21图 22写出图2.57 相应的指令程序。LDP 、LDF 、ANDP 、ANDF 、ORP、ORF指令的功能是什么？ 图2.57 题22图 23用堆栈指令写出图2.58 相应的指令程序。 图2.58 题23、24图 24用主控指令写出图2.58 相应的指令程序。 2

26、5END指令的功能是什么？ 1习题三答案 1 可编程控制器是如何实现其控制功能的？可编程控制器实现其控制功能的方式与继电器- 接触器系统实现控制功能的方式有何不同？ 继电器- 接触器控制系统是通过继电器和接触器触点状态的变化来实现其控制功能。 可编程控制器则是通过执行控制程序来实现其控制功能。 2 可编程控制器的控制程序涉及哪些功能模块？可编程控制器采用什么样的方式执行其控制程序？ 可编程控制器的控制程序大体由三大模块构成。 第一种大模块是初始化模块，当可编程控制器上电后，即进行系统初始化。例如，使系统的某些存储区清 0 ，将特殊寄存器（单元或位）置位或清 0 ，设立I/O 模块的工作方式等。

27、 第二个大模块是实现系统控制功能的模块，在这个模块中，系统接受外部输入信号，根据外部输入信号执行顾客程序，按照顾客程序的执行成果输出控制信号，去影响可编程控制器的控制对象的行为。在这个模块中，还要进行通讯解决，实现可编程控制器与可编程控制器之间的信息互换，或实现可编程控制器与其他设备（如上位计算机、智能仪表、远程 /O设备、变频器等）之间的信息互换I。 第三个大模块是保证可编程控制器可靠性的模块，这个模块能对可编程控制器自身与否正常进行自我诊断。例如，判断电池电压与否已降至容许电压最小值如下，判断与否有硬件故障（CPU、存储器、I/O 设备与否正常），判断通讯与否异常等。如果自检不正常，可编程

28、控制器中的异常继电器接通，可编程控制器面板上的出错批示灯亮，特殊寄存器中将存入错误代码。当出现致命错误时，可编程控制器被强制为STOP状态，顾客程序不再被执行。 可编程控制器采用循环方式周期性地执行其控制程序中的各个功能模块， 3 可编程控制器的工作过程重要涉及哪几种阶段？每个阶段实现什么功能？ 输入采样：可编程控制器上电且状态开关置于RUN后，一方面进入输入采样阶段。在这个阶段，可编程控制器扫描所有输入端子，并将接在各输入端子上的多种触点的状态（0 状态或1 状态）读入，并保存在相应的存储区中。保存输入信号状态的存储区称为输入映像区，在输入采样阶段，输入映像区的值被刷新。 通讯解决：输入采样

29、阶段结束后，可编程控制器开始通讯解决阶段，实现可编程控制器与其他智能设备之间的信息互换。可编程控制器从其他设备接受的信息存入接受缓冲区，而要传送给其他智能设备的信息则需事先写入发送缓冲区。 执行顾客程序：通讯解决阶段结束后，可编程控制器自动进入执行顾客程序阶段。在这个阶段，可编程控制器运用输入映像区中的值以及接受到的通讯数据，按从上到下的顺序执行顾客程序，产生中间成果及要输出以影响控制对象行为的控制信号。中间成果是M 电器、S 电器等内部电器的状态，输出信号是Y 电器的状态，输出信号保存在Y 电器相应的存储区中，存储输出继电器状态的存储区称为输出映像区。 输出刷新：顾客程序执行完后，可编程控制

30、器进入输出刷新阶段。在这个阶段，可编程控制器把输出映像区中的值送至输出锁存器，输出锁存器的状态被刷新，输出锁存器的新状态通过输出端子施加到可编程控制器的控制对象上，以影响控制对象的行为。输出刷新完毕后，可编程控制器自动开始新的输入采样阶段，之后，周而复始地反复上述四个阶段，直到可编程控制器关机或进入STOP 状态。 4 什么是可编程控制器的扫描周期？决定可编程控制器扫描周期的重要因素是什么？扫描周期越长越好还是越短越好？ 可编程控制器的控制程序的各个模块均被执行一次所需要的时间称为扫描周期。扫描周期是可编程控制器的一种重要技术指标。 可编程控制器正常工作后，执行通讯解决程序所需要的时间与网络的

31、复杂程度及通讯的数据量大小有关，执行顾客程序所需要的时间与顾客程序的长短有关，执行其他程序模块所需要的时间是固定的，因此，可编程控制器的扫描周期的长短重要由通讯时间和执行顾客程序的时间决定。固然，可编程控制器的扫描周期还与CPU的运算速度、I/O 点的多少、扩展模块的多少有关。 扫描周期反映出可编程控制器的解决速度，越短越好。扫描周期越短，输入信号和输出信号的同步性越好。 5 可编程控制器有输入信号后，将有相应的输出信号，这两种信号与否同步？为什么？如果不同步，它们之间的时间差会有多大？ 不同步。 可编程控制器的工作过程重要由输入采样、通讯处理、执行顾客程序、输出刷新四个阶段构成，这四个重要工

32、作阶段有严格的先后顺序，一种阶段结束后，才开始下一种阶段，四个阶段在时间上没有重叠，如图所示。 输入采样阶段输入信号，输出刷新阶段才输出信号，而输出刷新阶段滞后于输入采样阶段，因此，可编程控制器的输出信号滞后于产生这些输出信号的输入信号。 约几种扫描周期。 6 阅读下列梯形图，根据已给出的时序图，画出指定的时序图。 2 图3.28 题6 图1 图3.29 题6 图2 3 图3.30 题6 图3 图3.31 题6 图4 4 图3.32 题6 图5 7 在可编程控制器的输入端接4 只转换开关，每只开关代表一种二进制位。在可编程控制器的输出端接图3.33 所示的LED显示器。规定输入二进制数0000

33、1001，在 LED显示屏上显示相应的十进制数，试设计其控制程序。 图3.33 LED 管 5 8 有甲乙两组彩灯，每组有 4 只灯泡。规定甲组彩灯按1/2Hz 的频率闪烁（亮灭时间相等）。乙组彩灯按1/4Hz 的频率闪烁（亮灭时间相等），试设计其控制电路。乙组彩灯按1/6Hz 的频率闪烁（亮灭时间相等），试设计其控制电路。 6 7 9 有两台电动机M1和M2，启动时，M1先启动，M2后启动；制动时，M2先制动，M1后制动，试设计其控制电路。 10一工作台由电动机驱动在A 点和B 点间运动。系统启动后，若工作台在 A 点，则只能向B 点运动；若工作台在B 点，则只能向A 点运动；若工作台在A

34、点和B点之间，工作台既可以向A 点运动，也可以向B 点运动；工作台运动至A 点后自动返回B 点，工作台达到B 点后，自动返回A 点，如此往复，直至按下停止按钮。试设计能满足此规定的控制电路。 8 11 电动机M1和M2按图3.34 规定的方式运转，试设计其控制电路。 图3.34 电动机运营时序 9 10 12电动机M1和M2按图3.35 规定的方式运转，试设计其控制电路。 图3.35 电动机运营时序 11 13某设备的润滑系统规定按下列方式设计： 系统有手动润滑和自动润滑两种工作方式； 手动润滑采用点动方式； 自动润滑采用自动间隙润滑方式，每隔 20s 润滑一次，每次润滑的时间为10s； 油泵

35、由电动机驱动。 试设计满足上述规定的控制系统。 12 14一高速公路上有条长隧道如图 3.36 所示。 图3.36 隧道平面图及设备布置图 右行隧道左端装有2 组光电开关RTD1 和RTD2（每组3 只），右端装有 2 组光电开关RTD3 和RTD4（每组3 只），这些光电开关均安装在垂直于路面的同一条直线上；隧道内每隔一定距离装一只信号灯 RHD2 ，共有20只；隧道内每隔一定距离装一只报警蜂鸣器RS，共有 20只；隧道入口处装一只禁行信号灯RHD1 。右行隧道的控制规定是：当有车辆逆行时，RHD2 以2Hz 的频率闪烁（亮灭时间相似），蜂鸣器响；当隧道内车辆达到一定数目时，禁行灯RHD1

36、以1Hz 的频率闪烁（亮灭时间相似）。 左行隧道的设备状况及控制规定与右行隧道相似。 试设计能满足上述规定的控制系统。 15一游乐机的液压驱动系统如图 3.37 所示，系统启动后，三个液压缸使3 组动物（每组3 只）按照图3.38 规定的方式隐身或现身。动物现身后，游戏者击打动物，击中一只记1 分；动物隐身后，击打无效。规定期间到，游戏结束。在规定的时间内得分达到规定值时，则两组彩灯（每组 20只）按图3.39 规定的方式闪烁30s 后自动停止，之后，可以开始新一轮游戏。在规定的时间内得分未达到规定值时，则蜂鸣器响20s 后自动停止，之后，可以开始新一轮游戏。试设计其控制程序。 13 图3.3

37、7 液压驱动系统 图3.38 动物现身方式 图3.39 彩灯组合 14习题四 1 什么是顺序控制？ 2 什么是步、初始步、转移、转移条件、负载？什么是功能流程图？ 3 什么是状态继电器？什么是状态？什么是状态转移图？ 4 什么是顺序控制的单流程构造？举例阐明。 5 什么是顺序控制的选择构造？举例阐明。 6 什么是顺序控制的跳转构造？举例阐明。 7 什么是顺序控制的循环构造？举例阐明。 8 什么是顺序控制的并行构造？举例阐明。 9 什么是顺序控制的组合构造？举例阐明。 10选择构造的编程原则是什么？ 11 并行构造的编程原则是什么？ 12步进梯形图中，对状态使用 OUT指令和SET 指令有什么共

38、同点？有什么区别？ 13RET 指令的作用是什么？ 14初始化状态继电器的作用是什么？ 15画状态转移图时，应当注意哪些问题？ 16图4.42 的状态转移图有何问题？如何改正？ 图4.42 题16图 17画出图4.43 相应的步进梯形图并写出指令程序。 图4.43 题17图 18画出图4.44 相应的步进梯形图并写出指令程序。 图4.44 题18图 19画出图4.45 相应的步进梯形图并写出指令程序。 图4.45 题19图 20用 1 个按钮 SB控制10 只灯HD1 HD10。第 1 次按SB时，HD1 亮；第 2 次按SB时，HD1 灭，HD2 亮；第3 次按 SB时，HD2 灭，HD3

39、亮；依次类推。第11 次按SB时，HD10灭，HD1 亮，开始新的循环。试设计其控制电路。 21一液压滑台由图 4.46 的液压系统驱动，滑台的运动过程如图4.47 所示，滑台的每个工作阶段中，电磁铁的通断电状况和每个阶段之间的转移条件如表 4.6所示。试设计该滑台的控制电路。 图4.46 题21图1 图4.47 题21图2 表4.6 电磁铁 滑台运动 YA 1 YA 2 YA 3 YA 4转移条件快进 1 0 1 0 SB1一次工进 1 0 0 0 SQ1二次工进 1 0 0 1 SQ2快退 0 1 0 0 SQ3停止 0 0 0 0 SQ022三台电动机的运营规定如图 4.48 所示，试设

40、计其控制电路。 图4.48 题22图 23四台电动机的运营规定如图 4.49 所示，试设计其控制电路。 图4.49 题23图 24一送料系统如图 4.50 所示。初始时，送料小车停在行程开关 SQ1 处，当按下启动按钮SB1 后，小车右行至料斗下，当小车遇到行程开关 SQ2 时，小车制动，料斗放料门开启。12s 后放料门自动关闭，小车左行，当小车遇到 SQ1 时，小车制动，小车卸料门开启卸料，卸料时间为10s。小车卸完料后，自动开始下一轮工作，直至按下停止按钮 SB2 。小车由三相交流异步电动机M 驱动运营。料斗放料门由电磁铁 YA 2 控制，YA 2 通电时开门。小车卸料门由电磁铁YA 1

41、控制，YA 1 通电时开门。试设计小车的控制电路。 图4.50 题24图 25图 4.51 为按钮式人行横道交通灯控制系统。车辆信号灯是红绿黄三色灯，红灯 RC、绿灯GC、黄灯 YC分别由继电器KA1 、KA2 、KA3 控制。人员信号灯是红绿两色灯，红灯RM 和绿灯 GM 分别由继电器 KA4 和KA5 控制。人员过人行横道时，按下按钮SB1或SB2 ，信号灯按图 4.52 的规定工作。在信号灯按图 4.52 工作期间，再按 SB1 或SB2均不起作用，一轮工作结束后，信号灯自动返回初始状态：车辆信号灯绿灯亮，人员信号灯红灯亮。试设计其控制电路。 图4.51 题25图1 图4.52 题25图

42、2 26图 4.53 为大小球分检系统。取球装置初始时停在行程开关 SQ1 处，原位信号灯 HD亮。系统启动后，若接近开关NB 检测到有球，取球装置自动下降，用电磁吸盘YA 1 吸取大球或小球。吸到球后，取球装置自动上升，遇到行程开关SQ3 时，取球装置右行，行至行程开关SQ4 处放小球，或行至行程开关SQ5 处放大球。放完球后，自动返回SQ1停下，准备开始下一轮循环。取球装置的升降运动由液压系统实现，当电磁铁YA 2 通电时，装置下降；当电磁铁 YA 3 通电时，装置上升；YA 2 和YA 3 都断电时，装置保持目前位置。取球装置的左行和右行通过三相交流异步电动机M 拖动传送带实现。当YA

43、1吸到小球时，SQ2 动作，当 YA 1 吸到大球时，SQ2 不动作。试设计该系统的控制电路。 图4.53 题26图 习题五 1 图5.149 所示梯形图有无不当之处？若有的话，如何改善？ 有 P12应改为P11 M103应改为M101 M8000 应改为其他电器如X005等 图5.149 题1 图 2 根据图5.150 所示的梯形图和时序图，画出M10 、M11 、M12 、M13 的时序图。 图5.150 题2 图 1 3 根据图5.151 所示的梯形图和时序图，画出M100和M101的时序图；画出Kn分别取K0、K1、和K2时Y000的时序图。 图5.151 题3 图 4 根据图5.15

44、2 所示的梯形图和时序图，画出Y000和Y001及M100的时序图。 图5.152 题4 图 2 5 根据图5.153 所示的梯形图和时序图，画出 M100、M101、T20 常开触点和Y000的时序图。 图5.153 题5 图 3 6 十进制浮点数-98.5 保存在D10 和D11 中，100 保存在D12 和D13 中，980 保存在D14 和D15 中，86276485保存在D16 和D17 中，试把图5.154 补充完整。 图5.154 题6 图 7 两台电动机M1和M2按图5.155 的时序运营，试设计其控制电路。 图5.155 题7 图 4 8 三台电动机M1、M2、M3按图5.1

45、56 的时序运营，试设计其控制电路。 图5.156 题8 图 5 6 9 搬运机械手系统图如图5.157 所示。其他装置把一垛（五块）平板型工件送至A 处，机械手把A 处的工件一块一块地搬运到B 处的输送带上转送出去。系统启动后，输送带驱动电动机 M1 立即开始持续工作直到系统停止，而机械手只有接近开关SQ4 检测到A 处有工件时才开始搬运工作。机械手手臂的升降由升降汽缸RDG1驱动，手臂的回转由回转汽缸 RDG2 驱动，机械手上设有7 个检测块D0D5 和D7。初始时，接近开关SQ1 位于D0处，A 处有工件时，吸盘下降，SQ1 达到D1处时吸盘吸取工件1 ，吸取完毕，手臂上升，SQ1 达到

46、D0处时，停止上升开始顺时针旋转，转至设定位置SQ2 （接近开关）处时，停止旋转开始下降，下降至 SQ1达到D7处时，停止下降开始释放工件至输送带上，释放完毕，手臂上升，至SQ1达到D0处，停止上升开始逆时针旋转，转至原位 SQ3 （接近开关）处，完毕一次工作循环。机械手自动反复上述过程，直至 A 处的五块工件所有搬运至B 处。SQ1达到D2处时取工件2 ，SQ1 达到D3处时取工件3 ，SQ1 达到D4处时取工件4 ，SQ1 达到D5处时取工件5 。手臂下降时YA 2 通电，上升时YA 1 通电；手臂顺时针旋转时YA 4 通电，逆时针旋转时YA 3 通电，放松时YA 0 通电。设计能满足上述

47、工作规定的控制系统。 7 图5.157 题9 图 10步进电动机驱动系统及步进电动机的运营规定如图5.158 所示。步进电动机为三相电动机，工作方式为三相六拍，步距角为1.5，脉冲当量为0.01mm步。按下启动按钮后，移动部件由A 点移至B 点，然后再由B 点返回至A 点停下，再按启动按钮则开始下一轮循环。步进电动机的正转过程和反转过程都由加速、恒速、减速3 个阶段构成。电动机加速时，驱动脉冲频率由 500HZ 变化至2500HZ，恒速频率为2500HZ，减速时频率由2500HZ 变化至500HZ 。设计步进电动机的控制系统。 图5.158 题10图 11 某攻丝系统如图5.159 所示。攻丝

48、机的主轴由2 台三相步进电动机M1和M2驱动旋转和升降，主轴初始时处在接近开关 SQ1 处。按下启动按钮后，旋转步进电动机（主电机）M1 启动正转，主轴旋转，同步升降步进电动机（进给电动机）M2也启动正转，主轴下降。主轴下降至接近开关 SQ2 处时，刀尖接触工件，延时5s ，升降步进电动机M2停车，旋转步进电动机M1继续旋转，直到主轴达到接近开关SQ3 处。主轴达到SQ3 处时，旋转电动机反转，刀具退出工件，当主轴退至SQ2 8 图5.159 题11图 处时，旋转电动机停车，由复位弹簧把主轴拉回SQ1 处，完毕一次加工过程。系统的进给脉冲当量为0.01mm步，M1和M2的步矩角选为0.75 ，

49、M1的转速和主轴转速相似，螺距为1mm，步进电动机的运营规定如图 5.159 所示。设计攻丝机的控制系统。 12图5.160 是一电动机驱动系统的测速简图，规定电动机的转速用4 位1 组的LED显示，试设计测速控制系统。 图5.160 题12图 13编程计算ctg135 tg150 。 9 10 习题六 1 什么是主机扩展？为什么要进行主机扩展？ 主机扩展是在主机上增长板卡或在主机外挂接电路模块。 一种系列的可编程控制器产品，一般有几种型号的主机，每一种主机上的 I/O 点数是固定的，当主机上的I/O 点数不够用时，要增长I/O 点数，即进行主机I/O 扩展。 主机中的系统软件具有丰富的功能，

50、例如主机中有A/D 转换和D/A 转换指令、有PID 控制指令、有通讯指令、有高速计数指令等，但主机的硬件电路中没有相应的模块，欲实现A/D 转换和D/A 转换、PID 控制、通讯、高速计数等功能时，需要在主机外附加特殊功能模块，即进行主机实现特定功能的硬件电路的扩展。 2 FX2N 可编程控制器的扩展设备有哪几类？各实现什么功能。 FX 系列可编程控制器的扩展设备有扩展单元（Extension Unit ）、扩展模块（Extension Block）、特殊功能模块（Special Function Block ）、功能扩展板（Extension Function Board ）。扩展单元、扩

51、展模块、特殊功能模块安装在主机之外。 扩展单元用来增长I/O 点数，内部有电源。扩展模块也用来增长 I/O 点数，但内部无电源，要由主机或扩展单元供应电源。特殊功能模块的硬件电路构成相对完善，有的甚至自带CPU，重要用来实现某些特殊的功能，如 A/D 转换和D/A 转换、高速计数、通讯等。功能扩展板安装在主机内（不占用主机外的空间），扩大主机的功能，如多种通讯板、FX0N 适配器连接板等。扩展设备不能单独使用，必须与主机相配。 3 主机扩展配备系统时，应注意哪些问题？ 系统的开关量I/O 点数不超过256 点。 当系统中有特殊功能模块时，系统的开关量I/O 点数n 应满足：n 256-k（式中

52、，k 为系统中所有特殊功能模块的等效 I/O 点数之和。） 每台主机连接的特殊功能模块不超过 8 个。 系统中所有扩展设备消耗的内部+5V 电流总量不能超过主机或扩展单元的内部DC+5V 电源提供的电流总量，系统中所有扩展模块消耗的外部DC+24V 电流总量不能超过主机或扩展单元上的 DC+24V 电源能提供的电流量。 4 主机扩展时，如何拟定扩展设备的地址？ 扩展单元或扩展模块上I/O 点的地址（X 电器和Y 电器的地址）：从离主机近来的扩展单元或扩展模块开始，按照连接顺序，紧接主机I/O 点地址，用八进制数顺序持续编号。 特殊功能模块的地址：从离主机近来的特殊功能模块开始，顺序编成 0 7

53、 号，编号不能超过7 。特殊功能模块不占用开关量I/O 点的地址号，独立编号。 5 FX2N-4AD-TC 模块的功能是什么？ FX2N-4AD-TC 是AD 转换模块，可以接四路K 型或J 型的热电偶，将热电偶的温度检测电压信号进行解决（放大、滤波），并将检测数据转换成12位数，传送给 FX2N主机。 16 FX2N-232-BD 扩展板的功能是什么？ FX2N-232-BD扩展板的功能是实现FX2N 型可编程控制器与RS232C 接口的设备（如计算机、条形码扫描仪、打印机）进行串行通讯。 7 某系统使用FX2N-32MR-ES/UL 型可编程控制器，系统要解决 80个开关量（48个输入，3

54、2个输出），还要解决 4 个热电偶的测温信号。试设计系统的硬件电路。 I/O 点 序号 主机 扩展设备 X Y X/YDC 24V 电源 剩余(+)或消耗(-)电流DC 5V 电源 供应(+)或消耗(-)电流 FX2N-32MR-ES/UL 16 16 +250mA +290mA FX2N-32- ER-ES/UL 16 16 +690mA FX2N-16EYR-ES/UL 16 +100mA 0 FX2N-4AD-TC 8 -50mA -30mA I/O 点数小计 48 32 8 I/O 点数总计 88256 ，OK！剩余电流 +50mA0 ，OK！ 剩余电流 +560mA 0 ，OK！ 2

55、8 一种温度控制系统的温度变化范畴是 0 480 C ，系统正常工作时，规定温度保持200 C 不变，试设计系统的硬件电路和控制程序。 系统的硬件电路图1 所示，X0实现自动调谐，X1实现PID 控制。 图1 温控系统 温控系统保持恒温，通过PID 控制来实现。PID 控制参数及其设定如下表所示。 参数值 参数名称 参数存储符号 参数存储单元自动调谐中 PID 控制中 给定值SV D500 (+60) (+60) 采样时间TS D510 3000ms 600ms 输入滤波常数a +2 D512 80% 80% 微分增益K D +5 D515 0% 0% 输入值上限 +20 D530 4800

56、4800 输入值下限 +21 D531 0 0 输出值上限 +22 D532 ms ms 输出值下限 +23 D533 0 0 输入变化量报警 +1 bit1 D511 bit1 1 1 输出变化量报警 +1 bit2 D511 bit2 0 0 自动调谐控制 +1 bit4 D511 bit4 1 0 动作 方向 (ACT) 输出值上下限设定 +1 bit5 D511 bit5 1 1 输出值(PID运算成果)MV D502 1800 运算拟定 反馈值PV D501 热电偶测定 根据上表的参数设定，电加热器的动作状况如下图所示。 图2 电加热器的动作状况 3温控系统的控制程序如图3所示。 图3 温控系统的控制程序 4