FX系列PLC编程及应用第2版习题答案

第一章PLC应用基础1—1 简述接触器、继电器各有什么特点？其主要区别是什么？接触器是利用电磁力的作用使主触点接通或断开电动机或其他负载主电路的控制电器。

接触器具有比工作电流大数倍的接通能力和分断能力，可以实现频繁的远距离操作.接触器最主要的用途是控制电动机的启动、正反转、制动和调速等。

继电器是一种根据特定形式的输入信号的变化而动作的自动控制器.它与接触器不同，主要用于反映控制信号,其触点通常接在控制电路中。

1-2 交流电磁线圈中通入直流电会发生什么现象？交流电磁线圈的特点是匝数少、电阻小，靠感抗限制线圈电流，通入直流电后因感抗为零，将会造成线圈电流过大而烧毁。

1-3 直流电磁线圈中通入交流电会发生什么现象?直流电磁线圈的特点是匝数多、电阻大，靠电阻限流，而铁心由整块工程纯铁制成，这样通入交流电后，将在铁心中产生较大的磁滞和涡流损耗，间接造成线圈过热而烧毁。

1—4带有交流电磁机构的接触器，线圈通电后衔铁被卡住，会发生什么现象？为什么?根据交流电磁机构的特性可知，交流电磁铁的线圈电流I与工作气隙δ成反比，如果线圈通电后衔铁被卡住,工作气隙δ一直很大，因此电磁线圈的电流I也一直很大,电磁线圈将被烧毁。

1-5 带有直流电磁机构的接触器是否允许频繁操作？为什么？带有直流电磁机构的接触器适于频繁操作,根据直流电磁机构吸力特性可知,直流电磁机构线圈的电流I与工作气隙δ无关，因此线圈电流I的大小不受衔铁状态的影响，所以带有直流电磁机构的接触器频繁操作时，不会造成线圈过热。

1—6 交流电磁铁的铁心端面上为什么要安装短路环?根据交流电磁机构的吸力特性可知，电磁吸力F随时间周期变化，且每周期有两次过零点,也就是说F有两次小于机械负载反力Fr ,衔铁有两次“拍合"铁心的现象，引起电磁噪声，因此在铁心端面的2/3处安装短路环,从而产生相差一个相位的两个磁通Φ1和Φ2，Φ1和Φ2分别产生两个分力F1和F2，其合力F= F1+F2总大于反力，这样就消除了电磁噪声。

第二章 S7-1200的硬件结构和安装维护1、S7-1200 PLC由哪几部分组成的？参考答案：微处理器、集成电源、输入电路和输出电路等。

2、S7-1200支持的通信类型有哪些？参考答案：I-Device，PROFINET，PROFIBUS，远距离控制通信，点对点（PtP）通信，USS 通信，Modbus RTU，AS-i，I/O Link MASTER等。

3、请总结S7-200与S7-1200的差异。

参考答案：S7-1200作为新推出的紧凑型控制器，定位在原有的SIMATIC S7-200和S7-300产品之间。

它与S7-200之间的区别和差异主要体现在几个方面：硬件、通信、工程、存储器、功能块、计数器、定时器、工艺功能等。

（1）硬件在硬件扩展方面，S7-200最多支持7个扩展模块，而S7-1200支持扩展最多8个信号模块和最多3个通信模块。

硬件组态方面，S7-200的地址自动分配，不能改变；而S7-1200的地址可以由用户手动重新分配。

（2）通信通信方面，S7-200和S7-1200都支持通过RS232 和RS485实现点对点通信，支持ASCII，USS和Modbus等通信协议。

S7-200需要RS232转换器实现RS232的串口通信，而S7-1200通过RS232通信模块即可实现。

S7-1200本机集成了PROFINET以太网接口，支持与编程设备，HMI和其它CPU的通信。

（3）工程应用S7-1200的编程软件STEP 7 Basic提供了一个易用、集成的工程框架，可以用于SIMATIC S7-1200 PLC、精简HMI面板和伺服系统的组态。

（4）存储器存储器方面，S7-200的程序存储器和数据存储器的大小是固定不变的，而S7-1200的则是浮动的。

装载存储区方面，S7-1200 CPU的符号表和注释可以在线获得，即S7-1200 CPU的符号表和注释可以保存在CPU中，而S7-200不支持此功能。

第七章精简系列面板的组态1、在WinCC中支持哪些变量类型，它们之间有什么区别？参考答案：WinCC使用两种类型的变量：过程变量和内部变量。

过程变量是由控制器提供过程值的变量，也称为外部变量。

不连接到控制器的变量称为内部变量。

内部变量存贮在HMI设备的内存中，只有这台HMI设备能够对内部变量进行读写访问。

2、如何在WinCC中创建过程变量？参考答案：对于过程变量，需要先创建连接。

在项目视图中，打开图4-5所示的网络配置图，单击选中S7-1200 PLC的以太网接口，并将其拖拽到HMI的以太网口，系统将显示一条名称为“HMI连接_1”表示连接关系的绿色线，这样就建立了HMI到PLC的连接。

双击项目树HMI设备下的“连接”项打开连接对话框，可以查看存在的连接。

在项目树中双击HMI设备下的“HMI变量”，打开HMI变量编辑器，双击“名称”列下的“添加新对象”来添加一个新的变量，可以修改变量名称，在“连接”列设置变量为过程变量，选择相应的连接，并且还要在“PLC变量”列指定该HMI变量对应的PLC变量，如图7-1所示，“数据类型”列选择合适的数据类型。

其它设置保持默认，这样，一个变量就创建完成。

3、如何在WinCC中创建内部变量？参考答案：在项目树中双击HMI设备下的“HMI变量”，打开HMI变量编辑器，双击“名称”列下的“添加新对象”来添加一个新的变量，可以修改变量名称，在“连接”列设置变量为内部变量，“数据类型”列选择合适的数据类型。

其它设置保持默认，这样，一个内部变量就创建完成。

4、如何在WinCC中创建画面？参考答案：在项目视图项目树中，双击HMI设备的“画面”项下的“添加新画面”可以添加新的画面，双击项目树中的画面名称可以打开画面编辑器，可以对画面进行编辑。

5、如何在TIA Portal中启动仿真系统？参考答案：TIA Portal的HMI组态编辑器也提供了HMI的仿真运行功能。

通过菜单“在线—仿真—使用变量仿真器”可以启动带变量仿真器的HMI项目运行系统。

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）。

因为个人计算机也简称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组成？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接口电路包括输入模块、输出模块、编程器接口、存储器接口、扩展板接口、特殊模块接口和通讯接口。

I/O接口电路是可编程控制器和外界交换信息的通道。

I/O接口电路实现可编程控制器与外部设备的信息交换。

输入模块用来接收和采集输入信号，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，编程器接口主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、定时器等称为软继电器（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。

①相同点电气结构相同：均由线圈和触点（常开触点和常闭触点）组成。

工作原理相同：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。

②不同点电气符号不同：真实继电器的电气符号由国家标准规定，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。

第一章概述1、当我们选择PLC时，通常要考虑哪些性能指标？（1）I/O点数、（2）存储器容量、（3）扫描速度、（4）指令种类和条数、（5）内存分配及编程元件的种类和数量2、请总结S7-200与S7-1200 SMART的异同。

参考答案：SIMATIC S7-200 SMART 是西门子公司针对中国小型自动化市场客户需求设计研发的一款高性价比小型PLC 产品。

S7-1200作为西门子公司近些年新推出的紧凑型控制器，定位在原有的SIMATIC S7-200和S7-300产品之间。

它与S7-200和S7-300之间的区别和差异主要体现在几个方面：硬件、通信、工程、存储器、功能块、计数器、定时器、工艺功能等。

3、对比S7-1200，总结S7-1500的特点。

参考答案：S7-1500是西门子公司近年新推出的模块化结构的PLC，其主要特点概述如下。

（1）更为强大的CPU资源更为丰富充足。

以CPU 1516-3 PN为例，其块的总数最多为6000个，数据块最大5MB，FB、FC、OB最大512KB，用于程序的工作存储器5MB，用于数据的工作存储器1MB。

定时器、计数器分别有2048个，IEC定时器、计数器的数量不受限制。

位存储器（M）16KB。

I/O模块最多8192个，过程映像分区最多32个，过程映像输入、输出分别为32KB，每个机架最多32个模块。

运动控制功能最多支持20个速度控制轴、定位轴和外部编码器，有高速计数和测量功能。

插槽式装载存储器最大2GB，可存储项目数据、归档、配方和有关的文档。

运算速度更快。

以CPU 1516-3 PN为例，位操作指令的处理时间典型值为10ns，浮点数运算指令的处理时间典型值为64ns。

AI、AO模块的分辨率均为16位，8点AI模块每个模块的转换时间为125μs。

数字量输入模块具有50μs的超短输入延时。

用于计数、测量和定位输入的工艺模块TM PosInput的最高信号频率为1MHz，4倍速时为4MHz。

FX 系列PLC 编程及应用第 3 章习题答案1 题的答案：1) 1, ON，接通，断开。

2) 1, ON，通电，闭合，得电工作。

3) 通电，接通，断开。

4) 断电,断开,接通, 0。

5) 断开,由断开变为接通,小于,接通,断开,不变,接通,断开, 接通, 0。

6) 输入。

7) M8002 , STOP, RUN, ON。

8) LDI 。

9) 输入继电器,输出继电器。

20 LDxooo31LD XOOO 1OR V00532OKIY0272ANI X00133MFS3 OR XO03 17LD XOOO 34 LDTYO24 4 LD T1 18 ANI M132 35 ORI X004 5 AMI M132 19 LDI X001 36 ANB6 LD ¥001 20AND K002 37 AND X0027ORI MUI21ORB38 MFS3Aim C5 22 LDI KQQ3的 ANIX0069 ORE23ANDY001 40 OUTYOO O10AlfB24LD X002 41 HIPP 11 ORMHO 25 AMIM120吃 ANDX00512 OUT ¥005 26ORE 43OUTY0Q113 AND X001 27 ORX00444 JHPP14 OUT M11Q 28 AIIB45 AND X01415 ANI X005 29 OR X007 46 AND XO3316OUTMill30OUTY00747OUTY002题3-2答案 题3-3答案 题3-4答案K0O5题3-5答案M20DX0D1 HP K0D2 XOMKQOQM315MIDIH FI10Q题8答案： MC 指令无NO ,MC 指令不能直接接在左侧母线，主控触点的元件号（M1）与主控指令中的元件号（M0 ）不一致, MCR 中的操作数应为NO , MCR 指令应直接接在左侧母线上， MCR 指令前后的左侧母线不能连在一起；61M150 KOQ1 HIRXQO2 -I卜miH2OQX0Q5XD11、；M201 M202 HI ——N2O3题3-6答案X01Q卄题3-7答案X0的触点不能在线圈的右边，梯形图中不能出现输入继电器的线圈,X9的元件号不是八进制数；梯形图中出现了Y0的两个线圈，T5无设定值。

第九章 工艺功能1、请画出PLC 模拟量单闭环控制系统的方框图？参考答案：2、在PLC 中如何进行模拟量模块的配置？参考答案：S7-1200 CPU 自带模拟量，另外还有模拟量模块可供选用。

通常每个模拟量模块或通道可以测量不同的信号类型和范围，要参考硬件手册正确地进行接线，以免损坏模块。

硬件接线方面设定了模拟量模块的测量类型和范围后，还需要在TIA Portal 软件中对模块进行参数设定。

必须在CPU 为“停止”模式下才能设置参数，且需要将参数进行下载。

当CPU 由“停止”模式转换为“运行”模式后，CPU 即将设定的参数传送到每个模拟量模块中。

在项目视图中打开“设备配置”，点击选中模拟量模块，可以组态模拟量模块的属性。

3、假设某温度传感器的输入信号范围为-10~100℃，输出信号为4~20mA ，模拟量输入模块将4~20mA 的电流信号转换为0~27648的数字量，设转换后得到的数字量为N ，请写出对应的实际温度值的计算公式。

参考答案：)10(027648))10(100(-+-⨯--=NT4、如何访问PID_Compact 指令的工艺背景数据块？参考答案：PID_Compact 指令功能的工艺对象背景数据块提供了两种访问方式：参数访问与组态访问。

参数访问是通过程序编辑器直接进入数据块内部查看相关参数，而组态访问则是使用STEP 7提供的图形化的组态向导查看并定义相关参数。

两种方式都可以定义PID 控制器的控制方式与过程。

对于应用相对简单的用户，只使用组态向导即可完成控制器的设计与定义，对于控制过程有较高要求的用户，可通过参数访问的方式定义相关参数，实现控制任务。

例如，有些用户需要在自动整定参数时只使用PI 或P 环节，这是可通过参数访问进入到数据块中选择相应的整定方式实现此功能。

5、简述PID 控制器功能的结构。

参考答案：S7-1200中PID 控制器功能主要依靠三部分实现：循环中断组织块，PID 指令块和工艺对象背景数据块。

第1章可编程序控制器概述一、判断题1．可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器。

（）2．可编程序控制器的输出端可直接驱动大容量电磁铁、电磁阀、电动机等大负载。

（）4．PLC采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路等组成。

（）5．梯形图是程序的一种表示方法，也是控制电路。

（）6．梯形图两边的两根竖线就是电源。

（）7．PLC的指令语句表达形式是由操作码，标识符和参数组成。

（）8．PLC可编程序控制器是以“并行”方式进行工作的。

（）9．PLC机产品技术指标中的存储容量是指其内部用户存储器的存储容量。

（）10．PLC机产品技术指标中的存贮容量是指内部所有RAM、ROM的存贮容量。

（）11．PLC机虽然是电子产品，但它的抗干扰能力很强，可以直接按装在强电柜中。

（）二、选择题1．可编程序控制器是以（）为基本元件所组成的电子设备。

A．输入继电器触头B．输出继电器触头C．集成电路D．各种继电器触头2．PLC的基本系统需要哪些模块组成？（）A．C．PU模块B．存储器模块C．电源模块和输入输出模块D．以上都要3．PLC的程序编写有哪些图形方法？（）A．梯形图和流程图B．图形符号逻辑C．继电器原理图D．卡诺图4．PLC可编程序控制器的整个工作过程分五个阶段，PLC通电运行时，第四个阶段应为（）。

A．与编程器通信B．执行用户程序C．读入现场信号D．自诊断9．输入采样阶段，PLC的中央处理器对各输入端进行扫描，将输入信号送入（）A．累加器B．指针寄存器C．状态寄存器D．存储器10．PLC机将输入信息采入PLC内部，执行（）后达到的逻辑功能，最后输出达到控制要求。

A．硬件B．元件C．用户程序D．控制部件11．PLC机的扫描周期与程序的步数、（）及所用指令的执行时间有关。

A．辅助继电器B．计数器C．计时器D．时钟频率三、简答题1．1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标提出十项PLC指标是什么？2．简述PLC的定义。