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“项目一 PLC入门”习题参考答案
任务一 可编程控制器的构成及工作原理
思考与练习
1. 可编程控制能够实现哪些具体功能？
参考答案：逻辑控制、运动控制、模拟量控制（、数据处理及通信联网）等功能。
2. 可编程控制器一个扫描周期分为哪三个阶段？各完成什么任务？
参考答案：可编程控制器一个扫描周期分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新。在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。在输出刷新阶段，PLC将元件映像寄存器中与输出有关的状态转存到输出锁存电路，并通过一定的输出方式来驱动外部相应执行元件工作，形成PLC的实际输出。
任务二 S7-200系列PLC的硬件与编程元件的认识
思考与练习
简述S7-200 PLC各存储器的用途、符号以及地址范围。
参考答案：
描述
CPU221
CPU222
CPU224
CPU226
用户程序大小
4K
4K
8K
8K
用户数据大小
2K
2K
5K
5K
输入映像寄存器
I0.0~I15.7
I0.0~I15.7
I0.0~I15.7
I0.0~I15.7
输出映像寄存器
Q0.0~Q5.7
Q0.0~Q5.7
Q0.0~Q5.7
Q0.0~Q5.7
模拟量输入
——
AIW0～AIW30
AIW0～AIW６２
AIW0～AIW６２
模拟量输出
——
AQW0～AQW30
AQW0～AQW６２
AQW0～AQW６２
变量存储器（V）
VB0.0~VB2047.7
VB0.0~VB2047.7
VB0.0~VB5119.7
VB0.0~VB5119.7
局部存储器（L）
LB0.0~LB59.7
LB0.0~LB59.7
LB0.0~LB59.7
LB0.0~LB59.7
位存储器（M）
M0.0~M31.7
M0.0~M31.7
M0.0~M31.7
M0.0~M31.7
特殊存储器（SM）
（只读）
SM0.0~SM299.7
SM0.0~SM29.7
SM0.0~SM299.7
SM0.0~SM29.7
SM0.0~SM549.7
SM0.0~SM29.7
SM0.0~SM549.7
SM0.0~SM29.7
定时器（T）
T0~T255
T0~T255
T0~T255
T0~T255
计数器（C）
C0~C255
C0~C255
C0~C255
C0~C255
高速计数器（HC）
HC0、HC3、HC4、HC5
HC0、HC3、HC4、HC5
HC0~HC5
HC0~HC5
顺序控制继电器（S）
S0.0~S31.7
S0.0~S31.7
S0.0~S31.7
S0.0~S31.7
累加寄存器（AC）
AC0~AC3
AC0~AC3
AC0~AC3
AC0~AC3
任务三 S7-200系列PLC的编程软件及使用
思考与练习
通过图1-22所示的程序判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，输入程序并进行运行，加以验证。
参考答案：Q0.1=I0.1*I0.3，两个输入同时接通Q0.1才有输出；
Q0.2=I0.1+I0.3，只要有一个有输入接通，则Q0.2便有输出；
，两个输入同时断开Q0.3才可能接通；
，两个输入同时接通Q0.4才可能断开。

项目二 基本逻辑指令及应用思考与练习参考答案
任务一 三相异步电动机点动、连续运行控制
思考与练习
请读者分析图2-10、2-11的梯形图，并体会其设计思路，然后将梯形图改写成对应的语句表程序。
图2-10方案一
LD I0.0
O Q0.0
AN I0.1
= Q0.0
图2-10方案二
LD I0.0
S Q0.0, 1
LD I0.1
R Q0.0, 1
图2-11方案一
LD Q0.0
AN I0.1
O I0.0
= Q0.0
图2-11方案二
LD I0.1
R Q0.0, 1
LD I0.0
S Q0.0, 1
图2-11方案三
LD I0.0
S Q0.0, 1
LD I0.1
AN I0.0
R Q0.0, 1
任务二 三相异步电动机的正反转控制
思考与练习
1. 梯形图的基本规则有哪些？
参考答案：触点分为常开和常闭，数量无限多，随线圈状态而改变状态；触点在左，线圈在右，顺序不能颠倒，绕圈的状态由触点及组合共同确定；输入继电器的状态由外部电路确定，输出继电器的状态确定外部是否有输出；辅助继电器等内部继电器只能在程序中使用；触点应水平放置且多的放在梯形图上方，触点并联时放置在梯形图的左边，线圈不能重复使用，顺序不同则程序执行的结果不同。
2. 转换设计法中要抓住哪几个对应关系？
参考答案：转换设计法根据继电接触器电路图来设计PLC的梯形图时，关键是要抓住它们的一一对应关系，即控制功能的对应、逻辑功能的对应、以及继电器硬件元件和PLC软元件的对应。
3. 转换设计法的步骤是什么？
参考答案：转换设计法的步骤是：
（1） 了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能在设计和调试系统时做到心中有数。
（2） 确定PLC的输入信号和输出信号，画出PLC的外部接线图。
（3） 确定PLC梯形图中的辅助继电器（M）和定时器（T）的元件号。
（4） 根据上述关系画出PLC的梯形图。将继电器电路图转换成对应的梯形图。
（5） 根据被控设备的工艺过程和机械的动作情况及梯形图编程的基本规则来优化梯形图，使梯形图既符合控制要求，又具有合理性、条理性和可靠性。
4. 写出如图2-35所示梯形图的语句表程序。
参考答案：语句表程序如下：
LD I0.0
ON I1.0
LPS
LD I0.1
ON M2.2
ALD
LPS
A I0.2
= Q0.0
LPP
A I0.3
= Q0.1
LPP
A I0.4
= Q0.2
5. 写出如图2-36所示梯形图的语句表程序。
参考答案：语句表程序如下：
LD I0.0
A M1.1
LD I0.0
EU
OLD
AN I0.4
LPS
LDN I0.2
A I0.1
O Q0.1
O M1.2
ALD
= Q0.1
LPP
LD I0.2
AN Q0.1
O Q0.2
ALD
= Q0.2
6. 画出如图2-37所示M0.0的时序图；交换该梯形图中上、下两行语句的位置，M0.0的波形有什么变化？为什么？
参考答案：时序图（波形图）如下

交换二行位置后，波形图如下

因为前者接通I0.0时，第一个扫描周期时M0.0、M0.1均得电，当第二个扫描周期时，触点M0.1触点断开，M0.0线圈断电，而M0.1线圈仍得电，直到I0.0断开；而后者接通I0.0时，M0.1线圈得电，M0.1触点断开，M0.0线圈始终无法得电。
7. 画出如图2-38所示语句表对应的梯形图。

8. 画出如图2-39所示语句表对应的梯形图。

任务三 三相异步电动机计数循环正反转PLC控制
思考与练习
1. 参考答案：
I/O分配：起动I0.0，停止I0.1；红灯Q0.0，绿灯Q0.1，黄灯Q0.2。
时间设定为1秒，循环次数N=2。
程序设计如下：

2. 参考答案：
I/O分配：光电开关I0.1，解除报警I0.0；灯光报警Q0.0，声音报警Q0.1。
梯形图程序设计如下：

语句表程序如下：

3. 参考答案：
I/O分配如下：输入I0.0，输出Q0.0。
程序设计如下：

4. 参考答案：
I/O分配如下：输入I0.0，输出Q0.1。
程序设计如下：

5. 参考答案：
I/O分配如下：输入I0.0，上升沿输出Q0.0，下降沿输出Q0.1。
程序设计如下：

项目三 顺序控制指令及应用思考与习题参考答案
任务一 十字路口交通灯的PLC控制
思考与练习
1） 思考题
1. 简述划分步的原则
参考答案：
顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并用编程元件来代表各步。每个步与其他步的输出量是不同的，因此划分步的原则是根据输出量的状态变化来划分步。
2. 简述顺序控制指令的功能
参考答案：
顺序控制指令主要有三个，即SCR程序段开始、SCRT转换、SCRE程序段结束。由它们组成一个一个程序段即步，将步组合起来就能够进行顺序控制了。
2） 习题
1. 循环显示数字0~9。
参考答案：
I/O分配：I0.0起动，I0.1停止；Q0.0~Q0.6分别对应a~g。
程序设计如下：

2. 液体混合装置控制。
参考答案：
I/O分配：I0.0起动，I0.1停止，I0.2上限位，I0.3下限位，I0.4中限位；Q0.0阀A，Q0.1阀B，Q0.2电机，Q0.3阀C。
程序设计如下：

任务二 数码管单、双数循环显示的PLC控制
思考与练习
1. 冲床机械手运动控制。
I/O分配：I0.0起动，左行程开关I0.4，右行程开关I0.1，上行程开关I0.3，下行程开关I0.2；夹紧与松开Q0.0，左行与右行Q0.1，下行与上行Q0.2。
控制程序如下：

2. 板料剪切控制。
参考答案：1）I/O分配如下：压钳上行程开关I0.0，下行程开关I0.4，剪刀上行程开关I0.1，剪刀下行程开关I0.2，送料行程开关I0.3；送料Q0.0，压钳下行Q0.1，压钳上行Q0.3，剪刀下行Q0.2，剪刀上行Q0.4。
2）参考程序如下：

任务三 彩灯与数码同时显示的PLC控制
思考与练习
1. 顺序功能流程图的组成有哪几部分？
参考答案：组成功能图程序的基本要素是步、转换条件和有向连线。
2. 顺序功能流程图的基本结构有哪几种？
参考答案：顺序功能流程图的基本结构分为三类：单一顺序、选择顺序和并行顺序。
3. 顺序控制设计法的设计步骤是什么？
参考答案：先按照生产要求，将被控设备的一个工作周期划分成若干个工作阶段，并明确表示每一步执行的输出，“步”与“步”之间通过设定的条件进行转换。然后绘制出顺序功能流程图。再后将每一步用段的开始、输出、转移条件及转移方向、段的结束进行编程。最后将整个程序进行完善。
4. 在顺序功能流程图中转换实现的基本规则是什么？
参考答案：首先本步要为活动步，其次是现有的转移条件成立，再次是要有一个确定的转移方向，这样就可以实现转移了。
5. 顺序控制指令格式是什么？
参考答案：顺序控制指令格式是：LSCR n；SCRT n；SCRE。
6. 使用顺序控制指令的注意事项是什么？
参考答案：
（1） 不能把S位用于不同的程序中。
（2） 顺序继电器指令SCR只对状态元件S有效。
（3） 不能在SCR王东明看使用FOR、NEXT和END指令。
（4） 在SCR之间不能有跳入和跳出，也就是不能使用JMP和LBL指令。
7. 使用顺序控制程序结构，编写红、黄、绿3种颜色信号灯循环显示程序。
参考答案：
I/O分配：启动I0.0，停止I0.1；红灯Q0.0，黄灯Q0.1，绿灯Q0.2。
参考程序：

项目四 功能指令及应用思考与练习参考答案
任务一 8站小车的呼叫控制系统设计
思考与练习
根据外部拨码开关（三位）的值作为定时器T33的时间设定值，从而实现定时控制。
参考程序如下：

任务二 步进电动机的PLC控制
思考与练习
1. 子程序调用指令CALL的功能是什么？
参考答案：PLC程序分三类，即主程序、子程序和中断子程序。CALL的功能就是在主程序或子程序中调用其他子程序的指令。子程序只有被调用时才执行，执行完成后将回到调用其程序中继续原程序的执行。
2. 高速脉冲输出指令的功能是什么？
参考答案：高速脉冲输出指令有两种，其中PTO输出占空比为50%的脉冲，而PWM输出占空比可调的脉冲，高速脉冲输出的频率可达20KHZ，可用于控制电机的速度控制、位置控制及控制变频器的电动机调速。
3. 简述可编程控制器系统设计的一般原则和步骤。
参考答案：
一般原则：1）能够满足使用性能的要求；2）在满足使用性能的要求前提下，就满足经济性的要求；3）同时还应为进一步完善控制系统留有一定余地。
步骤：1）深入了解被控制系统；2）PLC控制系统及人机接口的选择、通信方式的选择；3）PLC控制系统的硬件设计；4）PLC软件设计与调试；5）PLC系统的综合调试。
4. 编写一段宽度可调脉冲PWM输出的程序。
参考程序由主程序、子程序和两个中断子程序组成。
主程序如下：

子程序如下：

中断子程序0：

中断子程序1：

任务三 模拟量的PLC控制
思考与练习
1. 什么是模拟量信号？它与数字量信号相比，有何不同？
参考答案：模拟量是指变量在一定范围连续变化的量；也就是在一定范围（定义域）内可以取任意值（在值域内），把表示模拟量的信号叫模拟信号。数字量是指在时间上和数量上都是离散的物理量，把表示数字量的信号叫数字信号。前者是连续量，后者是离散量，这就是两者的区别。
2. 什么是模拟量信号的分辨率？
参考答案：模拟量信号的分辨率是指A/D模拟量转换芯片的转换精度。即用多少位的数值来表示模拟量。也就是说模拟量信号分辨率越高，模拟量的值的范围分得越细，转化为的数字值越精确。假如模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量信号变化的最小单位是满量程的1/4096（2的12次方），16位的最小单位是满量程的1/65536（2的16次方）。
3. 简述S7-200模拟量模块的基本功能。
参考答案：模拟量模块有三种：输入模块完成A/D转换，将模拟量轮换成数字量；输出模块完成D/A转换，将数字量转换成模拟量；输入/输出模拟则既能完成A/D转换，同时也能完成D/A转换。
4. 以EM235模块为例，解释模拟量模块整定的要点。
参考答案：PLC模拟量信号的数值整定包括模拟量输入信号的数值整定和模拟量输出信号的数值整定。在PLC用户程序的设计中，对系统控制量的运算与处理通常是以实际参量的大小和单位来完成的。对模拟量输入信号的数值整定，就是使得PLC CPU获得的数字量信号与实际的过程量相同，以保证程序计算过程的准确性。同样，为适应D/A转换的要求，程序计算所产生的控制信号，也需要经过数值整定后，再送到PLC的D/A转换模块进行输出。即找出模拟量与转换后的数字量的对应关系。
5. PID控制的含义是什么？
参考答案：PID控制的含义是比例、积分、微分控制，是使系统稳定、偏差小、动作较灵敏控制效果好的一种简单易行的闭环控制。
6. 在S7-200中如何实现PID控制？
参考答案：在S7-200中，实现PID控制主要是通过PID回路指令实现的。
7. PID控制指令中回路表的含义是什么？有何作用？
参考答案：PID指令需要为其指定一个V变量存储区地址开始的PID回路表及PID回路号。PID回路表提供了给定和反馈以及PID参数等数据入口，PID运算的结果也在回路表输出。执行PID指令前要先设置好该回路表，然后再调用PID指令就可以实现PID控制了。
8. 某单泵供水系统中，需要通过出口调节阀来控制出水压力恒定在0.3MPa，进行设计。
参考答案：该题就是一个模拟量压力的恒定的PID控制，可参照研讨与练习中的水位控制来进行，这里答案略。
项目五 PLC的综合应用思考与练习参考答案
任务二 变频器的PLC控制
思考与练习
用MCGS组态监控画面，要求：用PLC、变频器设计一个电动机的三速运行的控制系统。其控制要求如下：按下启动按钮，电动机以30HZ速度运行，5秒后转为45HZ运行，再过5秒转为20HZ速度运行，按停止按钮，电动机立即停止运行。
参考答案：
I/O分配：启动I0.0，软启动M0.0，停止I0.1，软停止M0.1；一速控制Q0.0（DIN1），二速控制Q0.1（DIN2），三速控制由Q0.0和Q0.1共同控制，一速显示M1.0。二速显示M1.1，三速显示M1.2。
变频器设置参数如下：
步骤号
参数号
出厂值
设定值
说明
1
P0003
1
1
设用户访问级为标准级
2
P0004
0
7
命令级为命令和数字I/O
3
P0700
2
2
命令源选择由疯子排输入
4
P0003
1
2
设用户访问级为扩展级
5
P0701
1
17
DIN1功能设定为固定频率设定值（二进制编码的十进制数选择+ON命令）
6
P0702
12
17
DIN2功能设定为固定频率设定值（二进制编码的十进制数选择+ON命令）
7
P0703
9
12
DIN3功能设定为接通时反转
8
P0004
7
10
命令级为设定值通道和斜坡函数发生器
9
P1000
2
3
频率给定输入方式设定为固定频率设定值
10
P1001
0
30
固定频率1
11
P1002
5
45
固定频率2
12
P1003
10
20
固定频率3
13
P1120
10
2
斜坡上升时间
14
P1121
10
2
斜坡下降时间
15
P0010
X
0
使调试参数过滤器回到准备状态
编写参考程序如下：

参考的组态界面及参数设计如下：

任务三 液体混合器的三菱FX3U PLC的控制
思考与练习
1. 设计一个十字路口交通信号灯控制系统。
参考答案：
I/O分配
输入
输出
符号
地址
功能
HL1
Y0
南北红灯
SB1
X0
起动
HL2
Y5
东西绿灯
SB2
X1
停止
HL3
Y6
东西黄灯

HL4
Y4
东西红灯

HL5
Y1
南北绿灯

HL6
Y2
南北黄灯
参考编写程序如下：

2. 设计一个运料小车的自动控制系统。
参考答案：