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1、可编程序控制器 天津大学 李刚1作业思考题1.PLC由哪几部分组成，各有何作用？由哪几部分组成，各有何作用？答案答案见见P3P5CPU：存储器：存储器：I/O接口：接口：电源：电源：编程器编程器 ：2.PLC有哪几种编程语言？最常用哪种语言？有哪几种编程语言？最常用哪种语言？梯形图语言（梯形图语言（LAD）指令语句表语言指令语句表语言（STL）功能图语言（功能图语言（CSF）高级编程语言高级编程语言最常用梯形图语言最常用梯形图语言3.为什么为什么PLC中器件的接点有无限多中器件的接点有无限多（可以无限次使用）？可以无限次使用）？答题要点：答题要点：PLC梯形图程序相当于继电器控制电路中的梯形图
2、程序相当于继电器控制电路中的电气连线，梯形图中的器件都是由存储器相应区电气连线，梯形图中的器件都是由存储器相应区间构成的间构成的“软器件软器件”，“继电器触点继电器触点”的状态对的状态对应着相应存储区的状态。程序中对应着相应存储区的状态。程序中对“继电器触点继电器触点”的使用实际上是对的使用实际上是对 相应存储区状态的相应存储区状态的查询查询，在程序中查询是可以无限次进行的，这就意味着在程序中查询是可以无限次进行的，这就意味着在在PLC中每个器件都可以有无限多对常开（与相中每个器件都可以有无限多对常开（与相应存储位状态一致）常闭（与相应存储位状态相应存储位状态一致）常闭（与相应存储位状态相反）
3、触点供编程使用。这就像继电气控制电路中反）触点供编程使用。这就像继电气控制电路中继电器有无数多对触点一样。继电器有无数多对触点一样。不是不是改变改变4.详细说明详细说明PLC的扫描工作原理。在扫描工作过程中，输入映像寄存器、输出映像寄存的扫描工作原理。在扫描工作过程中，输入映像寄存器、输出映像寄存器及输出锁存存储器各起什么作用？其中的内容是如何变化的？扫描时间是如何定义的器及输出锁存存储器各起什么作用？其中的内容是如何变化的？扫描时间是如何定义的？内部处理内部处理通信操作通信操作输入处理输入处理程序执行程序执行输出处理输出处理停止停止运行运行输入端子.输入映像寄存器读X0X1X2输入处理元件映
4、像寄存器Y0M0X0Y0读写读写程序处理输出锁存存储器输出端子.Y0Y1Y2.输出处理输出扫描时间是扫描时间是PLC完成一个工作循环所需要的时间。完成一个工作循环所需要的时间。5.设计设计PLC程序有哪些步骤？程序有哪些步骤？(1)(1)确定要完成的动作及动作的顺序；确定要完成的动作及动作的顺序；(2)(2)确定输入确定输入/输出信号的数量、种类及流向输出信号的数量、种类及流向；(3)(3)按正确的顺序、功能及相互关系设计梯形图；按正确的顺序、功能及相互关系设计梯形图；(4)(4)把梯形图符号转换成指令代码把梯形图符号转换成指令代码(小型、低档机型小型、低档机型)；(5)(5)通过编程器把指令
5、代码送入通过编程器把指令代码送入PLCPLC并对之进行编辑；并对之进行编辑；(6)(6)调试并运行程序；调试并运行程序；(7)(7)保存调试好的程序。保存调试好的程序。可编程控制器 天津大学 李刚61.C系列系列P型机中有哪几种继电器？型机中有哪几种继电器？一、输入继电器：一、输入继电器：二、二、输出继电器：输出继电器：三、内部继电器：三、内部继电器：1.1.内部辅助继电器内部辅助继电器2.2.保持保持继电继电器器HRHR3.3.暂暂存存继电继电器器TRTR4.4.数据存储继电器数据存储继电器DMDM四、专用内部辅助继电器：四、专用内部辅助继电器：五、定时器、计数器五、定时器、计数器 2.输入
6、、输出继电器是如何编号的？输入、输出继电器是如何编号的？C系列系列P型机用通道来区分型机用通道来区分I/O端子。定义每个通道由端子。定义每个通道由16个点组成，用个点组成，用4位十进制数字确定一个输入或输出点。位十进制数字确定一个输入或输出点。C系列系列P型机固定把型机固定把0509五个通道五个通道定义为输出通道，每个通道定义为输出通道，每个通道12个点：个点：输出通道号输出通道号 点号点号（0015）（0004）输出通道号输出通道号点号点号（0011）（0509）C系列系列P型机固定把型机固定把0004五个通道五个通道定义为输入通道，每个通道定义为输入通道，每个通道16个点：个点：可编程控制
7、器 天津大学 李刚8每个输入通道每个输入通道最多最多能有能有16个输入点（个输入点（0015）；每个输出通道；每个输出通道最多最多能有能有12个输出个输出点（点（0011）；由于输入、输出各自只有；由于输入、输出各自只有五个通道，所以五个通道，所以C系列系列P型机型机最多最多能有能有80个输入点，个输入点，最多最多能有能有60个输出点。个输出点。可编程控制器 天津大学 李刚93.C系列系列P型机的计数器、定时器是如何编号的？型机的计数器、定时器是如何编号的？P P型机提供型机提供4848个定时器个定时器或或4848个计数器，或者个计数器，或者总数不超过总数不超过4848个定时器与计数器的组合，
8、其编号个定时器与计数器的组合，其编号为：为：TIM00TIM00TIM47TIM47，或或CNT00CNT00CNT47CNT47。在分配定时在分配定时器或计数器编号时，定时器和计数器的编号不能器或计数器编号时，定时器和计数器的编号不能相同，例如不能既有相同，例如不能既有TIM01TIM01定时器又有定时器又有CNT01CNT01计数计数器。如果使用高速计数指令，器。如果使用高速计数指令，CNT47CNT47这个计数器这个计数器不能再单独使用，因为它在高速计数指令中被用不能再单独使用，因为它在高速计数指令中被用作存放计数的当前值。作存放计数的当前值。可编程控制器 天津大学 李刚1010C20
9、C20 C20 C20 C28 C28 C28 4.下图所示下图所示C系列系列P型机的主箱体和各扩展箱体的输入、输出继电型机的主箱体和各扩展箱体的输入、输出继电器是如何编号的？每种组合各拥有多少个输入继电器、输出继器是如何编号的？每种组合各拥有多少个输入继电器、输出继电器？每种组合各占用了几个输入通道、几个输出通道？电器？每种组合各占用了几个输入通道、几个输出通道？输输入入0000-00110100-01110200-02110300-0311输输出出0500-05070600-06070700-07070800-0807输出输出0500-05110600-06110700-0711输入输入0
10、000-00160100-01160200-0216共拥有共拥有48个输入继电器，个输入继电器，36个输出继电器，只占用个输出继电器，只占用 了了三个输入通道，三个输出通道三个输入通道，三个输出通道。共拥有共拥有48个输入继电器，个输入继电器，32个输出继电器，共占用了个输出继电器，共占用了 四个输入通道，四个输出通道四个输入通道，四个输出通道。SB1SB2KHQKHFU KM1KM2KM1KM2KM1Y-起动起动控制线路（控制线路（2）KTKTKTW2U1U2V1V2W1KM3KM3KM1KM2KM3 的作用的作用：使：使 Y-换接在断电情况下进行。换接在断电情况下进行。要点说明：要点说明：
11、1.SB1是复合按钮，它在使是复合按钮，它在使KM1吸吸合、合、KT开始工作的同时，确保开始工作的同时，确保KM2不吸合。不吸合。2.KT是通电延时继电器，它的瞬是通电延时继电器，它的瞬时动作常开触点使控制电路时动作常开触点使控制电路“自自保保”，它的延时断开触点负责切，它的延时断开触点负责切断交流接触器断交流接触器KM1的线圈供电，的线圈供电，即断开即断开Y形连接。形连接。3.交流接触器交流接触器KM1的主触点闭合构的主触点闭合构成成Y形连接，形连接，KM2的主触点闭合的主触点闭合构成构成形连接。形连接。4.交流接触器交流接触器KM3的主触点断开使的主触点断开使得得Y变换的过程是在变换的过程
12、是在KM1 KM2主触点断电的情况下进行的。主触点断电的情况下进行的。5.热继电器的常闭触点控制着整个热继电器的常闭触点控制着整个电路的工作状态。电路的工作状态。SB1不用复合按钮，用不用复合按钮，用KT的延时接通触点控制的延时接通触点控制KM2的线圈供电。的线圈供电。注意：注意：1.按钮与开关的区别：按钮是短时间动作，是按钮与开关的区别：按钮是短时间动作，是“暂态暂态”；开关是；开关是长时间动作，长时间动作，“是常态是常态”。2.继电器、交流接触器的动作元件叫做继电器、交流接触器的动作元件叫做“常开触点常开触点”、“常闭触常闭触点点”，不要叫，不要叫“开关开关”。3.注意本电路中的注意本电路
13、中的KM3的作用，它的主触点闭合电机才有可能接的作用，它的主触点闭合电机才有可能接通。不管是通。不管是Y形连接还是形连接还是形连接。形连接。4.交作业要将姓名、班级和学号写全。交作业要将姓名、班级和学号写全。可编程序控制器 天津大学 李刚15第四章习题P18918，1024 仿照课上对仿照课上对P28例题例题1、2的分析方法，画出的分析方法，画出P29中间集中使中间集中使用用OR-LD、AND-LD指令时例题指令时例题1、2语句表对应的逻辑框图。语句表对应的逻辑框图。可编程序控制器 天津大学 李刚P29P29例题例题1 1详解：设结果寄存器详解：设结果寄存器R R中原值为中原值为R0,R0,第
14、第i i次更新的内容为次更新的内容为RiRi0001R1SR0R10002+R20004R3SR2R0R30005+R4S:中弹出：中弹出：R4 R7R60007R5SR4R0R50008+R6R2 R8R7R8R8 0500S:中弹出：中弹出：S中内容：中内容：SR2S中内容：中内容：SR0取反R2R0可编程序控制器 天津大学 李刚17P29P29例题例题2 2详解：设结果寄存器详解：设结果寄存器R R中第中第i i次更新的内容为次更新的内容为RiRi0005R1SR0R10006R20007取反取反SR2R0R30008R4S:中弹出：中弹出：R4+R7R60009R5SR4R2R5001
15、0R6R2+R8R7R8R8 0500S:中弹出：中弹出：S中内容：中内容：SR2S中内容：中内容：SR0R3R0R0可编程序控制器 天津大学 李刚18P189第第1题：可编程控制器是由那些部分构成的？各部分的作用是什么？题：可编程控制器是由那些部分构成的？各部分的作用是什么？CPU：存储器：存储器：I/O接口：接口：电源：电源：编程器编程器：各部分的作用见各部分的作用见P3P519P189第第2题：题：PLC与继电接触器控制在工作方式上各有什么特点？试说明之。与继电接触器控制在工作方式上各有什么特点？试说明之。传统的继电器控制系统是针对一定的生产机械、固定的生产工艺而设计，传统的继电器控制系
16、统是针对一定的生产机械、固定的生产工艺而设计，采用硬接线方式安装而成，只能完成既定的逻辑控制、定时和计数等功能，采用硬接线方式安装而成，只能完成既定的逻辑控制、定时和计数等功能，即只能进行开关量的控制，一旦改变生产工艺过程，继电器控制系统必须重即只能进行开关量的控制，一旦改变生产工艺过程，继电器控制系统必须重新配线，因而适应性很差，且体积庞大，安装、维修均不方便。由于新配线，因而适应性很差，且体积庞大，安装、维修均不方便。由于PLC应应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能是通过软件来实现的，只要改用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序，就可适应生产工艺改变
17、的要求，因此适应性强。变程序，就可适应生产工艺改变的要求，因此适应性强。PLC与继电接触器与继电接触器控制系统最重要的区别之一还在于控制系统最重要的区别之一还在于继电接触器控制电路工作时，电路中硬件继电接触器控制电路工作时，电路中硬件继电器都处于受控状态，凡符合条件吸合的硬件继电器都同时处于吸合状态，继电器都处于受控状态，凡符合条件吸合的硬件继电器都同时处于吸合状态，受各种约束条件不应吸合的硬件继电器都同时受各种约束条件不应吸合的硬件继电器都同时处处在断开状态。在断开状态。即继电接触器即继电接触器控制是按控制是按“并行并行”方式工作的；而方式工作的；而PLC梯形图中软件继电器都处于周期性循梯形
18、图中软件继电器都处于周期性循环扫描工作状态，受同一条件制约的各个软继电器的动作顺序取决于程序扫环扫描工作状态，受同一条件制约的各个软继电器的动作顺序取决于程序扫描顺描顺序，即序，即PLC是以是以“串串”行方式工作的，这种行方式工作的，这种“串串”行工作方式可以避免行工作方式可以避免触点竞争和时序失配的问题产生。触点竞争和时序失配的问题产生。20P189第第3题：什么是扫描周期？它主要受什么因素影响？题：什么是扫描周期？它主要受什么因素影响？可编程控制器的工作过程包括两部分：自诊断及通信响应的可编程控制器的工作过程包括两部分：自诊断及通信响应的固定过程和用户程序执行过程。固定过程和用户程序执行过
19、程。PLC在每次执行用户程序之前，在每次执行用户程序之前，都先执行故障自诊断程序、复位、监视、定时等内部固定程序，都先执行故障自诊断程序、复位、监视、定时等内部固定程序，若自诊断正常，继续向下扫描，然后若自诊断正常，继续向下扫描，然后PLC检查是否有与编程器、检查是否有与编程器、计算机等的通信请求。如果有与计算机等的通信请求，则进行相计算机等的通信请求。如果有与计算机等的通信请求，则进行相应处理。当应处理。当PLC处于停止（处于停止（STOP）状态时，只循环进行前两个）状态时，只循环进行前两个过程。而在过程。而在PLC处于运行（处于运行（RUN）状态时，）状态时，PLC从内部处理、通从内部处理
20、、通信操作、输入扫描、执行用户程序、输出刷新五个工作阶段循环信操作、输入扫描、执行用户程序、输出刷新五个工作阶段循环工作。每执行一次上述五个阶段称为一个扫描周期，其所需要的工作。每执行一次上述五个阶段称为一个扫描周期，其所需要的时间就叫做扫描时间。扫描时间的长短与时间就叫做扫描时间。扫描时间的长短与CPU的处理能力有关，的处理能力有关，当当CPU一定的条件下，扫描时间主要受程序长短的影响。一定的条件下，扫描时间主要受程序长短的影响。21P189第第5题：一台题：一台C28P可编程控制器有多少个输入继电器和多少个输出继电器？该机可编程控制器有多少个输入继电器和多少个输出继电器？该机中是否有固体继
21、电器？中是否有固体继电器？答：一台答：一台C28P可编程控制器有可编程控制器有16个输入继电个输入继电器器12个输出继电器；如果是继电器输出的可编程个输出继电器；如果是继电器输出的可编程控制器，其内部就会有固体继电器存在，其他输控制器，其内部就会有固体继电器存在，其他输出方式的可编程控制器中没有固体继电器。出方式的可编程控制器中没有固体继电器。P189第第4题：一台题：一台C40P可编程控制器最多可以接多少个输入信号？最多可接多少负载可编程控制器最多可以接多少个输入信号？最多可接多少负载？答：一台答：一台C40P可编程控制器最多可以接可编程控制器最多可以接24个个输入信号；最多可接输入信号；最
22、多可接16个负载。个负载。22P189第第6题：给出下列指令程序的梯形图题：给出下列指令程序的梯形图23P189第第7题：给出下列指令程序的梯形图题：给出下列指令程序的梯形图24P189第第8题：写出图中所示梯形图的指令程序题：写出图中所示梯形图的指令程序25P189第第9题：图中所示的梯形图是否可直接编程？绘出改进后的等效梯形图并写出其指令程序。题：图中所示的梯形图是否可直接编程？绘出改进后的等效梯形图并写出其指令程序。26P189第第10题：简化图中所示梯形图题：简化图中所示梯形图27P190第第15题：设计四输入四输出的智力抢答器的梯形图。题：设计四输入四输出的智力抢答器的梯形图。P19
23、5第第15题答案：题答案：硬件接线图硬件接线图梯形图梯形图 I/O分配：分配：K1、K2、K3和和K4是各组的抢答按钮，是各组的抢答按钮，分别接到分别接到0000、0001、0002和和0003输入端口；输入端口；对应的输出对应的输出D1、D2、D3和和D4分别接到分别接到0500、0501、0502和和0503输出端。输出端。K5 是复位开关，是复位开关，接到接到0004输入端；输入端；K5断开使允许抢答，断开使允许抢答，K5闭闭合系统复位。合系统复位。28P190第第16题：题：C1：0500，CY：0501，C：0502，启动：，启动：0000，停止，停止0001。基本要求：初。基本要求
24、：初始值始值C1=CY=C=0，按启动按钮，按启动按钮，0000接通：接通：C1=1，CY=1，C=0；经过；经过12s之后，之后，CY=0，C=1，即电动机实现从，即电动机实现从Y接启动到接启动到接运转的切换。当按下停止按钮，接运转的切换。当按下停止按钮，0001接通，电接通，电路复原。设计梯形图程序。路复原。设计梯形图程序。P196第第16题原答案：题原答案：改进答案：改进答案：存在问题分析：存在问题分析：1.启动与停止信号同时到来时，启动与停止信号同时到来时，0500、0501同时接通一个扫描周期；同时接通一个扫描周期；2.0501对对0502没有互锁，有可能产生没有互锁，有可能产生05
25、01没断开而没断开而0502也接通的状态，也接通的状态，即引起交流相间短路的严重后果。即引起交流相间短路的严重后果。P190第第17题：要求按下题：要求按下0000后延时后延时15s后后0500和和0501接通，经过接通，经过12s后后0501断开断开、0502接通，接通，0001按下后，电路复原。试设计梯形图。按下后，电路复原。试设计梯形图。P196第第17题原答案：题原答案：改进答案：改进答案：存在问题分析：存在问题分析：1.启动与停止信号同时到来时，启动与停止信号同时到来时，0500、0501同时接通一同时接通一个扫描周期；个扫描周期；2.0501对对0502没有互锁，有可能产生没有互锁
26、，有可能产生0501没断开而没断开而0502也接通的状态，即引起交流相间短路的严重后果。也接通的状态，即引起交流相间短路的严重后果。本题重点：本题重点：延时启动延时启动P190第第20题：要求按下题：要求按下0000后后0500ON，0501ON，0502OFF；延时；延时20000s以后以后0501OFF，0502ON，按下按钮，按下按钮0001，电路复原。，电路复原。P197第第20题原答案：题原答案：改进答案：改进答案：存在问题分析：存在问题分析：1.启动与停止信号同时到来时，启动与停止信号同时到来时，0500、0501同时同时接通一个扫描周期；接通一个扫描周期；2.0501对对0502
27、没有互锁，有可能产生没有互锁，有可能产生0501没断开没断开而而0502也接通的状态，即引起交流相间短路的也接通的状态，即引起交流相间短路的严重后果。严重后果。本题重点：本题重点：用计数器配合定时器实现用计数器配合定时器实现1000秒以上的长延时。秒以上的长延时。P190第第21题：用题：用TIM指令设计梯形图，使其输入输出完成图示中的两种功能。（输入：指令设计梯形图，使其输入输出完成图示中的两种功能。（输入：0000，输出：，输出：0500）P197第第21题原答案（题原答案（1）：）：P197第第21题原答案（题原答案（2）：）：21题简化原答案（题简化原答案（1）21题简化原答案（题简化
28、原答案（2）32P191第第22题：题：电机电机Y-启动控制。要求按钮启动控制。要求按钮0000按下后按下后0500和和0501接通；接通；30秒后秒后0501断开，断开，0502接通（接通（0501与与0502要要互锁）；互锁）；10分钟后电分钟后电路自动复原。设计梯路自动复原。设计梯形图。形图。33P191第第23题：用题：用TIM实现实现 0000ON5s后后0500ON，0500ON5s后后0501ON，0501ON5s后断开的功能，试设计梯形后断开的功能，试设计梯形图程序。图程序。34P191第第24题：用题：用CNT指令来实现指令来实现 0000ON5s后后0500ON，0000OFF后后0500经过经过2s后再断开的功能，波形如后再断开的功能，波形如图，试设计梯形图程序。图，试设计梯形图程序。35P191第第28题题：根据已知的梯形图和波形图，试画出继电器的输出波形。：根据已知的梯形图和波形图，试画出继电器的输出波形。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。