1、PLC应用基础(三菱FX2N)习题参考答案第1章1.1987年国际电工委员会(International Electrical Committee,IEC)颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”2. PLC采用串行的工作方式,继电器控制采用并行的工作方式。3. (
2、1)早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC的性能要优于继电器控制装置,其优点是简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示和能重复使用等。2中期的PLC(70年代中期80年代中、后期)PLC的功能大大增强。在软件方面,除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能外,还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面,除了保持其原有的开关模块外,还增加了模拟量模块、远程I/O模块及各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量,使各种逻辑线圈的数量增加,还提供了一定数量的数据寄存器。3近期的PLC(80年代中、后期至今)超大规模集成电路技术的迅速发展,微处理器的价格大幅度下跌,
3、使得各种类型的PLC所采用的微处理器的性能普遍提高。而且,为了进一步提高PLC的处理速度,各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软硬件功能发生了巨大变化。4. (1)可靠性高,抗干扰能力强(2)硬件配套齐全,功能完善,适用性强(3)编程语言易学易用(4)系统操作简单,维护方便,容易改造(5)体积小,重量轻,能耗低5.(1). 开关量的逻辑控制(2). 模拟量控制(3). 运动控制(4). 过程控制(5). 数据处理(6). 通信及联网6. (1)中央处理单元中央处理单元是PLC的核心部分,是系统的控制中枢,起着总指挥的作用。(2)存储器PLC的存储器主要是用于存放系统程序、
4、用户程序和工作数据等信息。(3)输入/输出单元输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块,是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入单元把工业设备或生产过程的状态、信息读入,通过用户程序的运算和操作,再把结果通过输出单元输出给执行机构,以实现控制目的。(4)电源PLC配有开关电源,以供内部电路使用。(5)编程装置编程装置的作用是用于编辑、调试、输入用户程序,也可在线监控PLC内部状态和参数,与PLC进行人机对话。(6)通信接口PLC配有各种通信接口,这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。(7)智能接口模块能接口
5、模块是一独立的计算机系统,它具有独立的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。(8)其它外部设备除了以上所述的部件和设备外,PLC还有许多外部设备,如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。7. 在PLC中CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来其主要有以下几个方面功能:1)接收、存储从编程器输入的用户程序和数据。2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。3)通过输入接口接收现场的状态或数据,并存入输入映象寄存器或数据寄存器中。4)从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。5)根据执行的结果,更新有关标志位的状态和输出映象寄存器
6、的内容,通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同,主要有三类:通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC大多采用高速位片式微处理器。8. (1)继电器输出型(2)晶体管输出型(3)双向晶闸管输出型其中,继电器输出接口可驱动交流或直流负载,但其响应时间长,动作频率低;而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快,动作频率高,但前者只能用于
7、驱动直流负载,后者只能用于交流负载。9.串行循环扫描的工作方式。用扫描工作方式执行用户程序时,扫描是从第一条程序开始,在无中断或跳转控制的情况下,按程序存储顺序的先后,逐条执行用户程序,直到程序结束。然后再从头开始扫描执行,周而复始重复运行。这种工作方式稳定,但会有一定滞后。10. 梯形图编程语言、指令表编程语言、顺序功能图编程语言、功能模块图编程语言和结构化语句编程语言。11. FX2N是FX系列PLC中功能最强、速度最高的微型PLC。它的基本指令执行速度高达0.08s,远远超过很多大型PLC,用户储存的容量可扩展到16K步,最大可扩展到256个I/O点,有模拟量输入/输出模块、高速计数器模
8、块、脉冲输出模块、位置定位模块、多种RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或扩展板,以及模拟定时器功能扩展板。使用特殊功能模块和功能扩展板,可以实现模拟量控制、位置控制以及联网通信等功能。FX2N系列PLC有3000多点辅助寄存器、1000多点状态、200多点定时器、200点16位加计数器、30多点32位加减计数器、800多点数据寄存器、128点跳步指针和15点中断指针。FX2N系列PLC除了具有基本的逻辑控制指令外,还具有128种应用指令,具有中断输入处理、修改输入滤波时间常数、数学运算、数据排序、PID运算、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、BCD与BIN码转换和数据传送等
9、。12. PLC经过几十年发展,已广泛应用在国民经济乃至人们的日常生活等各个方面。PLC已经成为了现代工业自动化的三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。目前PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。PLC的发展趋势主要体现在以下几个方面:(1)开放和基于工业PC控制(2)Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术(3)过程控制应用(4)冗余特性(5)硬件与软件(6)适合PLC应用的智能I/O模块第2章1. M8000 PLC运行时接通,可用于运行监控;M8002 仅在PLC运行的第一个周期内产生一个脉冲(初始脉冲),可用于初始化处理;M8012 产生100ms的时钟
10、脉冲;M8013 产生1s的时钟脉冲;M8033 PLC运行停止时保持输出;M8034 输出全部禁止。2. LD X0MPSLD X1OR Y0ANBANI Y1OUT Y0MPPLD X2OR Y1ANBANI Y0OUT Y1LD X0ANI X1LDI X2AND X3ORBLD X4AND X5OR Y0ANB OUT Y0(1) (3)LD X0OR Y0ANI X1MPSAND X2OUT Y0MPPLD X3OR Y1ANB ANI X4MPSAND Y0OUT Y1MPPLD X5AND Y1LD Y2ANI X6ANBOUT Y2(2) (4)LDI X0AND X1ORI
11、X2LDI X3AND X4ORBLD X5AND X6ORI X7ANBOUT Y0 (4)多重输出指令应用3. (a)(b)(b)种写法较合理。4. (1)图延时时间为21s (2)图延时时间为180s5. 6. X0为低速启动按钮,X1为高速启动按钮,X2为停止按钮,Y0为低速运转线圈,Y1为高速运转线圈。7. 其中,X0为启动按钮,X1为停止按钮,X2为复位按钮;Y0为油泵电动机,Y1为主轴电动机。8. 9. 输入输出说明:输入输出启动按钮X0小车右行Y0SQ1X1小车左行Y1SQ2X2SQ3X3停止按钮X410.X0为启动按钮,X1为停止按钮,X2为复位按钮;Y0Y4分别对应四台电动
12、机M1M4。11. 12. I/O分配表:输入输出启动按钮SB2X2主接触器KMY1停止按钮SB1X1星形连接接触器KMYY2三角形连接接触器KMY3梯形图:第4章1. 说明状态编程思想的特点及应用场合。状态编程思想特点如下:(1)复杂的控制任务分解成了若干个工序,有利于程序的结构化设计。(2)工序任务明确且具体,方便局部编程。(3)可读性强,容易理解,能清晰反映整个工艺流程。适用于顺序控制场合,尤其是机械控制领域。2. 3. 输入输出SBX0YV1Y1SQ1X1YV2Y2SQ2X2YV3Y3SQ3X3YV4Y4SQ4X4YV5Y5SQ5X5YV6Y6SQ6X6YV7Y7SQ7X7YV8Y10
13、SQ8X104. 绘出图4-38和图4-39对应的状态梯形图并对其进行编程(1)(2)5. 输入输出分配:输入输出SBX0YV1Y1SQ1X1TV2Y2SQ2X2YV3Y3SQ3X3梯形图:6. 第5章1.选择题(1)C;(2)C;(3)B;(4)A;(5)C;(6)D;(7)D;(8)D;(9)A;(10)C。2. 操作数K2Y10表示几组位元件?由哪些软元件组成的几位数据?答:2组,由Y10Y17组成的8位数据。3. 什么是应用指令中的连续执行和脉冲执行方式?答:脉冲执行方式是指在执行条件满足时仅执行一个扫描周期;而连续执行方式是指在执行条件满足的每个扫描周期都要被执行。4. 结果为:Y2
14、=15. 用X0控制8个彩灯Y0Y7的移位,控制要求:每隔1s移一位,用X1控制左移或右移,用MOV指令将彩灯的初值设定为十六进制数H0F(Y3Y0为1),设计出梯形图程序。题5图6. 用应用指令改变计数器C0的设定值,当X1X0=00时,设定值为20;当X1X0=01时,设定值为30;当X1X0=10时,设定值为40;当X1X0=11时,设定值为50。当计数器达到设定值时Y0得电。7. 根据控制要求画梯形图,并写出程序。1)当X0=1时,将一个BCD数123456存放在数据寄存器中。2)当X1=1时,将K2X0表示的BCD数存放到数据寄存器中。3)当X2=1时,将K0传送到数据寄存器D0D1
15、0中。8. 用ALT指令设计用按钮X0控制Y0的电路,实现用X0输入4个脉冲,从Y0输出一个脉冲。题8图第6章1.选择题(1)D(2)C(3)(4)C(5)A2.简答题(1)答:FX2N系列PLC特殊功能模块有:模拟量输入/输出模块;高速计数模块;脉冲定位模块;旋转角度检测模块;通信接口模块;人机界面GOT。例如:模拟量输入模块FX2N-4AD、模拟量输出模块FX2N-2DA、高速计数模块FX2N-1HC和脉冲输出模块FX2N-1PG。(2)答:定位控制模块主要有高速计数模块、脉冲输出模块、定位控制模块和旋转角度检测等控制模块。高速计数模块可将计数结果直接进行比较和输出。脉冲输出模块用于控制运
16、动物体的位置、速度和加速度。定位模块可进行一点的简单定位到多点的定位。旋转角度检测模块可以用来实现高精度角度位置检测。(3)答: FROM指令将编号为m1(07)的特殊功能模块中的缓冲寄存器(BFM)编号为m2(031)开始的n个数据读入到PLC中,并存储于PLC从以D开始的n个数据寄存器内。n是指定模块与PLC之间传送的字数,16位操作数时n=132,32位操作数时n=116。TO指令将PLC中指定的以S元件为首地址的n个数据,写入到编号为m1(07)的特殊功能模块,并存入该特殊功能模块中以m2(031)为首地址的缓冲寄存器(BFM)中。n是指定模块与PLC之间传送的字数,16位操作数时n=
17、132,32位操作数时n=116。(4)FX2N-4AD模拟量输入模块与FX2N-48MR-001连接,仅开通CH1、CH2两个通道,作为电压输入,计算4次取样的平均值,结果存入PLC的D1、D2中,试编写程序。解:第7章1.选择题(1)A(2)B(3)B(4)D(5)B2.简答题(1)答:PLC的通信指的是PLC之间、PLC与PC、PLC与现场设备之间的信息交换。PLC网络传送数据的方式绝大多数为串行方式。PLC常采用RS-232、RS-422和RS-485标准的串行通信接口进行数据通信。(2)答:无协议通信方式可以方便可编程控制器与计算机(读码机、打印机)之间进行通信,并能够通过RS指令实
18、现串行通信。第8章1. PLC系统设计一般分为哪几个步骤?答:主要包括控制系统的总体设计、硬件设计、软件设计、系统调试以及编制技术文件等环节。2. PLC的选型要考虑哪些因素?答:PLC的结构、I/O点数、存储容量、响应时间、输入输出模块及特殊功能模块的选择等。3. PLC控制系统安装布线时应注意哪些问题?答:PLC远离干扰源、屏蔽线的选择、走线方式、信号的隔离、标准信号传输、屏蔽线接地以及电缆的敷设等。4. 如何提高PLC控制系统的可靠性?答:(1)适合的工作环境:环境温度适宜、环境湿度适宜、注意环境污染、远离振动和冲击源、远离强干扰源;(2)合理的安装与布线:注意电源安装、远离高压、合理的布线;(3)正确的接地;(4)必须的安全保护环节:短路保护、互锁与联锁措施、失压保护与紧急停车措施;(5)必要的软件措施:消除开关量输入信号抖动、故障的检测与诊断、消除预知干扰;(6)采用冗余系统或热备用系统:冗余系统和热备用系统。5. 试用梯形图设计一个控制电路,实现一台电动机正反转连续运行、点动运行及停止的控制,并编写出程序清单。91LDY0ANIX2ORX1ORX2ANIX0ANIY1OUTY0LDY1ANIX4ORX3ORX4ANIX0ANIY0OUTY1题5图