可编程序控制器及其应用

可编程序控制器及其应用

练习题

第1章 PLC概述 一、名词解释

1 PLC：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 二、简答题

1 什么是PLC，其有哪些主要的特点。

? 灵活性和通用性强 ? 干扰能力强、可靠性高 ? 编程语言简单易学 ? 与外设连接简单 ? 功能强、扩展方便

? 控制系统设计、调试时间短

? 体积小、重量轻、易于实现机电一体化

2 PLC和普通的物理继电器是有区别的，PLC和物理继电器的区别主要有哪些？

1）继电器控制电路中使用的都是物理继电器，必须通过硬接线来连接。PLC中的继电器是“软继电器”，具有物理继电器的特点（通电线圈、常开触点、常闭触点），但实际上是内部寄存器的一个位，互相之间的连接通过编程来实现。

2）PLC的继电器有无数个常开、常闭触点供用户使用。而物理继电器的触点数是有限的。

3）PLC的输入继电器是由外部信号驱动的。而物理继电器的状态是由通过它的线圈电流确定的。

3 PLC的主要应用领域有哪些？

? 开关逻辑和顺序控制 ? 位置控制 ? 过程控制

? 多级控制网络系统 4 简述PLC的工作阶段。

公共处理阶段 执行用户程序阶段 扫描周期计算处理阶段 I/O刷新阶段

外设端口服务阶段

5 简述PLC的主要性能指标。

用户程序存储器的容量(一般以字为单位) 输入/输出点数

扫描速度(一般以扫描1k字所需时间来衡量) 编程指令的种类和条数 内部器件的种类和数量

扩展能力

智能单元的数量 三、论述题

1 简要论述PLC与其他工业控制装置的比较。

PLC与继电器控制逻辑的比较

继电器控制系统具有价格便宜，但存在机械触点的缺陷，只适用于十分简单、功能固定的控制场合；而PLC具有可靠、工艺改变容易等优势，必将取代继电器控制装置。

PLC与单片机系统的比较

单片机系统具有结构简单、价格便宜、响应速度快等优点，但与PLC相比，存在不易掌握、系统设计复杂、抗干扰能力不强等缺点，一般适用于控制要求不高的场合。

PLC与工控计算机的比较

工控计算机具有总线标准化程度高、兼容性强、软件资源丰富等优点，特别适合于要求快速、模型复杂、计算工作量大的场合；而PLC易学、易懂、可靠性高，在开关量逻辑控制、顺序控制及高可靠性要求的场合。

PLC与DCS的比较

DCS是由仪表回路控制系统发展而来的，所以它在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要侧重于回路调节功能。而PLC是由继电器控制逻辑发展而来的，所以它在数字处理、顺序控制方面具有一定优势，初期主要侧重于开关量的顺序控制。

PLC与FCS的比较

FCS是由DCS与PLC发展而来，不仅具备DCS和PLC的特点，而且还具有开放性，打破了DCS大型厂家的垄断；可互操作性，实现了控制产品的“即插即用”功能；彻底的分散性，具有更高的可靠性和灵活性，容易重组、扩建与维护等；低成本性，即FCS的总体成本低于DCS的成本等优点。PLC可以作为一个站点挂在高速的现场总线上，成为FCS的一个组成部分。

2 简要论述PLC的基本组成部分及其各自的结构。

CPU

CPU的作用有以下几点：

1）接收、存贮由编程器输入的用户程序和数据，并可通过显示器显示出程序的内容和存贮地址。

2）检查、校验用户程序。 3）接收、调用现场信息。 4）执行用户程序。 5）故障诊断。 存储器

PLC的存贮器分为以下3种:

系统程序存贮器：用于存贮监控程序, 为只读存贮器(ROM)。 用户程序存贮器：用于存放用户程序。不同的PLC，其存贮器类型可能不同。有的PLC，其用户存贮器采用锂电池或大电容后备的RAM；有些PLC，采用快闪存贮器（FLASH MEMORY）；有些PLC，采用EPROM。

数据存贮器：一般选用RAM，用于保存数据。 I/O单元

I/O单元是PLC与外设联系的桥梁。 1. 开关量输入单元

（1）开关量直流输入单元

（2）开关量交流输入单元 2. 开关量输出单元 （1）晶体管输出单元 （2）双向晶闸管输出单元 （3）继电器输出单元 电源部分

PLC一般配有开关式稳压电源向内部电路供电, 外加220V/110VAC输入电源。有的PLC能向外部提供24VDC电源, 请参阅随机手册。

I/O扩展端口

当主机上的I/O点数或类型不能满足用户需要时, 可通过I/O扩展口连接I/O扩展单元来增加I/O点数。

外设端口

PLC通过外设端口可与编程器、PC机、另一台PLC等相连。 编程工具

1．专用编程器：由PLC制造厂提供, 可分为简易(手持式)编程器和图形编程器。

2．计算机辅助编程：PLC制造厂提供计算机辅助编程软件，就能在PC机上完成编程与监视工作。

智能单元

智能单元是一个具有自己的CPU、存贮器、系统程序、外设端口的计算机系统。如A/D单元PID单元、温度控制单元等。

第二章 CPM2A/CPM1A系列PLC的构成 一、名词解释

1 字（通道）CPM2A存储器的基本单位，用2-4位数字来表示。

2 位：每个字又由16个二进制位组成。位序号用00～15表示，称为位地址 二、简答题

1 CPM2A系列PLC的存储区主要包括哪些？

在PLC中，用户程序和数据是保存在继电器区与数据区。CPM2A的继电器和数据区分为内部继电器（IR）、特殊辅助继电器（SR）、暂存继电器（TR）、保持继电器（HR）、辅助记忆继电器（AR）、链接继电器（LR）、定时器/计数器（TC）和数据区（DM）。 2 CPM2A外部输入中断的方式有哪些？

外部输入中断功能可分为外部脉冲上升沿中断和外部脉冲计数中断两种，外部脉冲计数中断又可分为递增计数和递减计数两种，由INT指令中的参数决定。

3 CPM2A高速计数器的输入方式有哪几种，复位方式有哪几种，中断方式有哪几种？

CPM2A高速计数器的输入方式有四种：相位差方式、脉冲+方向方式、增/减脉冲方式、递增方式 ；有两种复位方式：1）Z相信号+软件复位，2）软件复位；取决于DM6642的设置；两种中断方式：目标值中断方式和区域比较中断方式。CPM2A高速计数器的输入方式有四种：相位差方式、脉冲+方向方式、增/减脉冲方式、递增方式 ；有两种复位方式：1）Z相信号+软件复位，2）软件复位；取决于DM6642的设置。 4 CPM2A脉冲输出方式有哪几种？

2个输出可以用于2个单相输出、2个可变占空比脉冲输出、或梯形加速/减速脉冲输出（脉冲+方向输出或增/减脉冲输出）。 三、论述题

1 CPM2A的主要功能有哪些？

CPM2A具有修改时间常数、模拟量设定电位器、中断输入、快速响应输入、定时中断、

高速计数、脉冲输出、同步脉冲控制等功能。

接下来按照书上的内容进行详细的论述。 2 CPM1A的主要功能有哪些？

? 模拟设定电位器功能

? 主机面板上有两个模拟设定电位器，用螺丝刀旋转电位器时，可将000～200

（BCD码）的数值自动送到内部特殊辅助继电器中。模拟设定电位器0的数值送入250通道，模拟电位器1数值送入251通道。

输入时间常数的设定功能

? CPM1A滤波器时间常数的范围为1/2/4/8/16/32/64/128ms（缺省值为8ms），用

编程器对DM6620～DM6625进行设置。

高速计数功能

? 普通计数的计数脉冲频率受扫描周期及输入滤波时间常数的限制，所以不能对高速

脉冲进行计数。对于CPM1A来说，由于其设置了高频脉冲信号的输入点，配合相关指令（CTBL、INI、PRV）及必要的设置（用编程器对DM6642进行设置），就能实现高频脉冲信号的计数功能。CPM1A高速计数方式有两种，即递增计数和增减（相位差）计数。在递增计数模式下，计数脉冲由00000端输入，脉冲上升沿计数，计数脉冲的最高频率为5kHz；在增减计数模式下，计数脉冲输入端为00000（A相）和00001（B相）、复位输入端为00002（Z相），A相或B相脉冲的上升沿和下降沿均计数，A相超前B相时为递增计数，A相落后B相时为递减计数，每相脉冲的最高频率为2.5kHz。 ? 外部中断功能

? 在CPM1A的CPU单元中，10点主机有2个输入点00003～00004，20点、30点、

40点主机有4个输入点00003～00006，可用来实现外部输入中断。在外部中断使用之前，要用编程器对DM6628进行设定。CPM1A的外部输入中断有两种模式：输入中断模式和计数器中断模式，是由中断控制指令INT所决定的。输入中断模式是在输入中断脉冲的上升沿产生中断的，在非屏蔽情况下，系统响应中断；若在屏蔽情况下，即使输入中断产生也不响应中断，但该中断信号被记忆下来，待屏蔽解除后立即响应中断。若屏蔽解除后不希望响应所记忆的中断，可用INT指令清除该记忆。计数器中断模式是对中断输入点接通的次数进行高速计数（减计数），当达到设定的次数时产生中断，且计数器停止计数。若想再次响应中断，则需用指令INT进行设定。计数器的计数范围为0～65535， 计数脉冲的最 ? 高频率为1kHz。 ? 间隔定时器中断功能

? CPM1A有一个间隔定时器，它是个递减计数器（从设定值开始按一定的时间间隔

进行减计数），当其定时时间到时，可以不受扫描周期的影响，停止执行主程序并建立断点，立即转去执行中断处理子程序，从而实现高精度的定时中断处理。

? 间隔定时器有两种模式的中断功能：其一，间隔定时器达到设定的时间时产生一

次中断，立即停止执行主程序而转去执行中断子程序，称为单次中断模式；其二，每隔一段时间（即设定时间）就产生一次中断，称为重复中断模式。间隔定时器的中断模式、定时时间、中断处理子程序号等均由STIM指令设置，其定时范围为0.5～319968ms(时间间隔为0.1 ms)。 ? 6. 快速响应输入功能

? CPM1A设计了快速响应输入功能，可以不受扫描周期的影响随时接收最小脉冲宽

度为0.2ms的瞬间脉冲。在使用快速响应输入功能前，应该使用编程器对DM6628

?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

进行设置。在CPM1A系列主机中，快速响应输入点和外部中断输入点占用相同的输入点地址。

7. 脉冲输出功能 CPM1A系列晶体管输出型PLC，其主机的01000或01001（两个点不能同时输出）可以输出20Hz～2kHz、占空比为1：1的单相脉冲。脉冲输出可以设置成连续模式或独立模式。在设置成连续模式时，要用指令来控制脉冲的输出和停止；在设置成独立模式时，当输出的脉冲个数达到指定的数目（1～16777215）时，脉冲输出将自动停止。脉冲输出模式、脉冲输出个数、脉冲输出频率分别由PULS、SPED指令控制。 8. 较强的通信功能

CPM1A系列PLC主要有以下五种通信方式：

1) 1:1 HOST Link通信，就是一台PC机与一台PLC相连。

2）1:N HOST Link通信，就是一台PC机和N台PLC相连构成DCS系统，一台PC机最多可以连接32台PLC。 3）NT Link通信，就是OMRON公司的可编程终端(图形编程器)PT与CPM1A相连,构成NT Link通信。

4） 1：1 PLC Link通信，就是两台PLC之间进行的链接通信。

5） CompoBus/S I/O链接通信，是一种高速通信的主从式总线结构的控制网络。 9. 高性能的快闪内存

CPM1A系列PLC采用了快闪存储器（Flash Memory）来保存用户程 序和内存数据，不必使用锂电池，所以使用非常方便。

第3 章CPM2A的基本指令 一、名词解释

1 助记符：表示指令的功能。

2 功能码：用两位十进制数(00～99)表示, 在用手持式编程器进行编程时, 用于输入应用指令。

3 操作数：是指令执行的对象或数据。 二、简答题

1 执行微分型指令和非微分型指令时有什么区别，在什么情况下需要使用微分型指令。

有些指令执行后要影响标志位，有些指令执行后不影响标志位，介绍指令时会说明。指令的微分形式，要在指令前加@，仅在执行条件由OFF变为ON时才执行一次；对于非微分型指令（前面不加@），只要执行条件为ON，则每个扫描周期都将执行该指令。如INC（38）指令和@INC（38）指令，它们在执行过程中是有区别的。 2 在进行PLC编程的过程中，遵循的一般规则是什么？

1)在梯形图中, 线圈应放在最右边。

2)除极少数指令(如END、ILC、SBN、RET等)没有执行条件外, 其它指令或线圈不能直接与左母线相连。

3)用OUT指令输出时, 同一编号的继电器线圈在同一程序中出现两次以上输出，称为双线圈输出。这时前面的输出指令无效, 最后一次输出才是有效的。所以，程序中应避免出现双线圈输出问题。

4)在梯形图中, 触点不能画在垂直路径上。

3在进行PLC编程的过程中，遵循的一般变成方法是什么？

? 1）两个及以上的线圈或指令可以并联输出。

? 2）触点组(逻辑块)与单个触点并联时, 应将复杂的块放在上面, 较简单的块放在下

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