PLC原理与实验复习题Word格式文档下载.docx
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在读取输入阶段,PLC将物理输入点的状态读入输入映像寄存器。
具体而言:
♦当外部输入电路闭合时,相应的输入映像寄存器为“1”状态。
此时,在梯形图中,表征外部物理触点的常开触点的逻辑状态为ON或常闭触点的逻辑状态为OFF。
♦当外部输入电路断开时,相应的输入映像寄存器为“0”状态。
此时,在梯形图中,表征外部物理触点的常开触点的逻辑状态为OFF或常闭触点的逻辑状态为ON。
2.执行用户程序
在执行用户程序阶段,PLC逐条执行指令,并将运算结果存储在相应的映象寄存中。
♦程序顺序执行,除非遇到跳转指令。
♦运算结果写入到相应的映象寄存器中。
输入映象寄存器的状态不更新
3.通信处理
在通信处理阶段,PLC处理通信端口或智能I/O模块的通信服务请求。
4.CPU自诊断测试
在CPU自诊断测试阶段,PLC将检测CPU、存储区和扩展模块的状态是否正常。
5.修改输出
在该阶段中,CPU把存储在输出映象寄存器中的数据写到相应的物理输出点。
4.S7-200系列PLC的CPU有几种?
它们各自的模块扩展能力如何?
S7-200系列PLC有5种CPU模块:
♦CPU221——S7-200系列的入门级产品,无扩展能力,仅有数字量I/O点。
♦CPU222——可以带2个扩展模块,可以有模拟量I/O点。
♦CPU224——可以带7个扩展模块,具有较强的处理能力。
♦CPU226——可以带7个扩展模块,具有更强的处理能力和较大的存储器容量。
♦CPU226XM——可以带7个扩展模块,与CPU226的处理能力相似,但存储器容量更大,是S7-200系列PLC中的高端产品。
5.S7-200系列PLC有哪几类扩展模块?
每类扩展模块又可分成几个子类?
从型号上如何区分?
2.3.2数字量扩展模块
数字量扩展模块可以提供本机之外的数字量I/O点,以满足不同的控制需求,节约投资费用。
S7-200的数字量扩展模块包括EM221,EM222和EM223三种类型。
♦EM221——数字量输入扩展模块
♦EM222——数字量输出扩展模块
♦EM223——数字量输入/输出扩展模块
2.3.3模拟量输入输出扩展模块
模拟量I/O的主要功能是实现A/D和D/A转换,以实现过程变量(如:
温度、压力、流量和液位等)检测与控制。
S7-200的数字量扩展模块包括EM231,EM232和EM235三种类型。
♦EM231——模拟量输入扩展模块,4路输入
♦EM232——模拟量输出扩展模块,2路输出
♦EM235——模拟量输入/输出扩展模块,4路输入,1路输出。
2.3.4温度测量扩展模块
温度测量扩展模块是模拟量I/O扩展模块的特殊形式,包括热电偶输入模块和热电阻输入模块两类,它们均有冷端补偿功能。
♦EM231TC——热电偶模块可用于J、K、E、N、S、T和R型热电偶,用户用模块下方的DIP开关来选择热电偶的类型。
♦EM231RTD——热电阻输入模块,热电阻的接线方式有2线、3线和4线3种。
4线方式的精度最高,2线方式的精度最低。
♦EM231热电阻模块可通过DIP开关来选择热电阻的类型、接线方式、测量单位和开路故障的方向,而连接到同一个扩展模块上的热电阻必须是相同类型的。
2.3.5通信扩展模块
S7-200提供了以下几种通信模块,以适应不同的通信方式。
♦EM277——Profibus-DP从站模块,支持Profibus-DP现场总线通信协议,用来实现S7-200与Profibus-DP现场总线上PLC之间的通信。
此外,EM277也支持MPI的通信方式。
♦EM241——调制解调器(Modem)通信模块,用来实现远程拨号通信。
♦CP243-1——工业以太网通信模块,用来实现PLC与PC机之间,PLC之间的以太网通信。
♦CP243-1IT——工业以太网通信模块,用来实现PLC与PC机之间,PLC之间的以太网通信,同时提供对Web/E-mail等应用的支持。
♦CP243-2——AS-i主站模块,最多可连接31个(62个)AS-i从站。
通过AS-i网络可以增加数字量输入/输出的点数。
6.S7-200系列PLC有几种工作方式?
在不同的工作方式下,可以实现何种功能或完成何种工作?
如何实现工作方式的切换?
工作方式
可编程控制器主要有两种工作方式,即:
♦RUN(运行)方式
♦STOP(停止)方式。
在RUN(运行)方式下,PLC执行用户程序,实现控制功能。
在PLC面板上,用“RUN”LED表示相应的工作方式。
STOP(停止)方式下,PLC不执行用户程序。
此时,可以用编程软件创建和编辑用户程序,设置PLC的硬件功能,并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC中。
工作方式的切换
(1)用方式开关改变工作方式
当CPU模块上的方式开关在STOP位置时,将停止用户程序的运行;
当CPU模块上的方式开关在RUN位置时,将启动用户程序的运行;
PLC通电后的初始工作方式也与方式开关的位置有关。
当方式开关在STOP位置时,CPU自动进入STOP方式;
当方式开关在RUN位置时,CPU自动进入RUN方式;
(2)用STEP7-Micro/WIN32编程软件改变工作方式
在使用编程软件控制CPU的工作方式之前,应先建立编程软件与PLC之间的通信连接,并将方式开关置于STOP或TERM位置。
在编程软件中,单击工具条上的运行按纽即可进入运行方式;
单击工具条上的停止按纽即可进入停止方式。
选择“PLC→运行”或“PLC→停止”菜单命令亦可实现工作方式的改变。
(3)用STEP7-Micro/WIN32编程软件改变工作方式
7.当外部输入电路接通时,其对应的输入过程映象寄存器的状态如何?
此时,梯形图中相应的常开触点和常闭触点的状态如何?
外部输入电路接通时,对应的数如过程映像寄存器为“1”状态,梯形图对应的常开触点接通,常闭触点断开
8.S7-200系列PLC的I/O地址如何分配?
I/O地址的分配原则:
(1)按模块的类型进行地址分配
(2)同类模块按位置排列地址。
从CPU开始,地址从左至右增加。
(3)对于数字量I/O模块而言,如果模块中的点未用完分配的字节,剩余的位也不会分配给后续模块。
9.对于S7-200系列PLC,按驱动电路的不同,数字量输出模块可以分成几种类型?
它们各适用于哪种应用场合?
按驱动电路的不同,输出模块可以分成以下三类:
♦大功率晶体管和场效应管型——主要用于驱动直流负载。
♦双向晶闸管型——主要用于驱动交流负载。
♦小型继电器型——用于驱动交流或直流负载,输出一个触点信号。
优缺点:
♦晶体管型(大功率晶体管和场效应管型)与双向晶闸管型输出模块分别用于驱动直流负载和交流负载,它们的可靠性高,反应速度快,寿命长,但过载能力稍差。
♦继电器型输出模块可用于驱动交流或直流负载,使用电压范围宽,导通压降小,承受瞬间过电流和过电压的能力较强,但动作速度较慢,寿命有一定限制。
10.PLC编程语言的国际标准是哪个?
它推荐了几种编程语言?
S7-200系列PLC提供了几种编程语言?
可编程控制器标准——IEC61131-3
♦顺序功能图(SequentialFunctionChart)
这是一种位于其它编程语言之上的图形语言,它提供了一种组织程序的图形方法。
在顺序功能图,可以用别的语言嵌套编程。
♦梯形图(LadderDiagram)
主要特点:
与继电器控制系统的电路图相似,直观易懂,尤其适用于开关量逻辑控制。
编程元件:
触点、线圈和功能块
♦功能块图(FunctionBlockDiagram)
与数字逻辑门电路相似,有数字电路基础的人易于掌握。
类似于与门、或门的方框。
♦指令表(InstructionList)
在西门子的S7系列可编程控制器中,指令表(IL)被称为语句表(STL),这是一种与汇编语言类似的指令体系。
适合于比较熟悉可编程控制器和逻辑程序设计的人员,可以实现某些其它语言(如:
梯形图、功能块图)难以实现的功能。
♦结构文本(StructuredText)
结构文本(ST)是为IEC61131-3标准创建的一种高级编程语言,它能实现复杂的数学运算,使用结构文本(ST)编写的程序非常简洁和紧凑。
上述5种语言,可以分为三种类型:
♦图形语言——梯形图(LD)和功能块图(FBD)
♦文字语言——指令表(IL)和结构文本(ST)
♦结构块控制程序流程图——顺序功能图(SFC)
供S7-200使用的编程软件——STEP7-Micro/WIN32提供了两种指令集:
♦SIMATIC指令集——由西门子公司提供,包括梯形图、功能块图和语句表。
SIMATIC指令集的执行时间短,但其中的某些指令不是IEC61131-3的标准指令。
♦IEC761131-3指令集——只包括梯形图和功能块图语言。
IEC61131-3指令集符合国际标准,但指令的数量较少,执行速度也相对慢些。
此外,SIMATIC指令集中的某些指令,可以作为IEC61131-3指令集中的非标准扩展使用。
11.S7-200系列PLC支持哪几类通信协议?
通过编程软件对PLC进行用户程序的下载和载时,采用什么通信协议?
★
(1)
•PPI
•MPI
•Profibus-DP
•Asinterface
•自由口通讯
•以太网通讯
•modem通讯
(2)PPI,自由口通讯★
12.S7-200系列PLC采用了何种现场总线通信协议?
该现场总线通信协议分为几个部分?
各有何用途?
PROFIBUS(ProcessFieldBus)由西门子公司开发研制,目前已成为ISO标准。
它由3个系列组成:
•PROFIBUS-DP用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输;
•PROFIBUS-FMS适用于一般自动化的中速数据传输;
•PROFIBUS-PA用于过程自动化的低速数据传输。
PROFIBUS也得到了世界上众多仪表或控制系统厂商的支持。
13.S7-200系列PLC通过那种模块接入Profibus-DP网络?
作为Profibus-DP的网络节点,S7-200系列PLC是主站还是从站?
EM277——Profibus-DP从站模块★
S7-200在DP网中做从站,主站可以是S7-300,S7-400,上位PC机等
14.Profibus-DP网络的最高通信速率是多少?
随着距离的变化,Profibus-DP网络的通信速率是否有变化?
通讯波特率从9.6k到12M,网段长度与波特率成反比
9.6k:
1200米
12M:
100米
二、编程基础
1.S7-200系列PLC的程序结构是怎样的?
S7-200中的用户应用程序由主程序、子程序和中断程序三部分组成。
1、主程序
主程序是程序的主体,每一个项目都必须且只能有一个主程序。
在S7-200的编程项目中,主程序用OB1来表示。
主程序的作用:
通过指令控制整个应用程序的执行。
在主程序中,可以直接执行指令,也可以调用子程序和中断程序。
主程序的调用:
每次CPU扫描都要执行一次主程序。
2、子程序
子程序是一个可选的指令集,仅在被其它程序调用时执行。
子程序的作用:
♦简化程序代码
♦减少扫描时间
♦便于移植
3、中断程序
中断程序也是一个可选的指令集,中断程序不是由主程序调用的,而是在中断事件发生时由操作系统调用的。
中断程序的作用:
用来处理预先规定的中断事件。
2.S7-200系列PLC中,常用的CPU存储区有哪几种?
1.输入映象寄存器(I)
输入映象寄存器存储外部输入信号的状态,外部输入电路接通时对应的映象寄存器状态为“1”,反之亦然。
♦标识符——I
♦范围——I0.0-I15.7
2.输出映象寄存器(Q)
输出映象寄存器存储逻辑运算的结果状态,当输出映象寄存器中的数据传送到输出模块后,再由后者驱动外部负载。
♦标识符——Q
♦范围——Q0.0-Q15.7
3.变量存储区(V)寻址
变量存储器在程序执行过程中存放中间结果或用来保存与工序、任务有关的其它数据。
♦标识符——V;
♦可以按位、字节、字和双字来存取
4.位存储区(M)
用来保存中间操作状态和其他控制信息。
♦标识符——M
♦范围——M0.0-M31.7
♦可以按位存取,也可按字节、字和双字来存取。
5.特殊存储器(SM)
特殊存储器为CPU与用户程序之间交换信息提供了手段,可以用SM位来选择和控制CPU的某些特殊功能。
♦标识符——SM;
♦可以按位、字节、字和双字来存取。
6.局部存储器(L)
S7-200有64个字节的局部存储器,其中60个字节可作为暂时存储器或给子程序传递参数,建议不要使用最后4个字节。
♦标识符——L
♦范围——L0.0-L31.7
7.定时器存储区(T)
定时器可用于时间累计,相当于时间继电器。
每个定时器有两个数据存储的位置。
♦当前值寄存器——十六位有符号整数,存储定时器所累计的时间;
♦定时器位——按照当前值和预置值的比较结果来置位或复位。
8.计数器存储区(C)
计数器可用于累计其输入端脉冲电平由低到高变化的次数。
每个计数器有两个数据存储的位置。
♦当前值寄存器——十六位有符号整数,存储累计值;
♦计数器位——按照当前值和预置值的比较结果来置位或复位。
9.顺序控制继电器存储区(S)
顺序控制继电器(SCR)用于组织机器的顺序操作,提供控制程序的逻辑分段。
10.模拟量输入存储区(AI)
在S7-200中,输入的模拟量被转换成1个字长的数据。
♦标识符——AI
♦起始字节为偶数
♦模拟量输入值为只读数据
如:
AIW2,AIW4等
11.模拟量输出存储区(AQ)
在S7-200中,1个字长的数据可以被转换成模拟量输出。
♦标识符——AQ
♦模拟量输出值用户不能读取
AQW2,AQW4等
12.累加器存储区(AC)
累加器是可以像存储器那样使用的读/写单元。
CPU提供了4个32位累加器,可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据。
•标识符——AC
♦存取的数据长度由所使用的指令决定
♦字节和字只能存取累加器的低8位或低16位,双字存取全部32位。
AC0-AC3
13.高速计数器存储区(HC)
高速计数器用来对高速事件进行计数,它独立于CPU的扫描周期。
♦标识符——HC
♦当前值和设定值为32位有符号整数
♦当前值为只读数据
HC1,HC2等
3.理解直接寻址与间接寻址的相关概念。
1.直接寻址
♦直接寻址使用存储器地址进行存取操作;
♦需要指明存储区域、数据长度和存放位置。
2.间接寻址
♦间接寻址使用指针进行存取操作
♦对存储区域有限制,可以对I、Q、V、M、S、T(仅当前值)和C(仅当前值)区域进行间接寻址,但不能对独立的位(Bit)或模拟量进行间接寻址。
4.理解绝对地址与符号地址的相关概念。
绝对地址——使用区域标识符加位、字节或字位置表示的地址(在3.2.1中介绍过)。
最为常用,但不便于记忆。
符号地址——使用由字母与数字组成的符号表示的地址,它与绝对地址有一一对应的关系,且需要事先定义。
符号地址也是常用的地址表示方式。
举例:
♦I0.0,绝对地址,SIMATIC程序编辑器使用;
♦%I0.0,绝对地址,IEC程序编辑器使用;
♦#INPUT1,符号地址,#号表示为局部变量;
♦“INPUT1”,符号地址,“”号表示为全局变量
5.熟悉S7-200系列PLC的指令规约,如:
使能输入、使能输出、能流、网络等。
1.指令的表示与“能流”
在Simatic指令系统中,
方框——表示功能指令,其输入端在左侧,输出端在右侧。
左侧垂直母线——提供“能流”
“能流”——梯形图中逻辑信号传递的图解表示
2.网络
在梯形图中,
网络——独立的程序段,由触点、线圈和方框组成。
网络的相关要素——
网络有编号
在网络中,能流只能从左至右流动。
允许以网络为单位添加注释
3.指令的输入与输出
条件输入指令——必须有能流输入才能执行的指令,它们不能直接连接到左侧母线上。
无条件输入指令——指令的执行与能流无关才能指令,应将它们直接连接到左侧母线上。
4EN——使能输入。
在LAD和FBD中,表示指令的方框称为盒,而盒的输入就是EN。
当能流到达使能输入端时,指令才能执行。
ENO——使能输出。
在LAD和FBD中,盒的输出就是ENO。
如果能流到达使能输入端且指令正确执行,则ENO会将能流传递给下一元素。
如果指令执行出错,则能流会在出错的指令处中断。
6.熟悉S7-200系列PLC的常用指令,如:
位逻辑、输出、定时器、计数器、比较、数据转换、移位与循环、程序控制、简单的逻辑运算与算术运算等。
3.3位逻辑指令
3.3.1触点指令
1.标准触点指令
指令功能:
♦常开触点
当常开触点对应的输入映象寄存器位(bit)为1时,触点闭合;
♦常闭触点
当常闭触点对应的输入映象寄存器位(bit)为0时,触点闭合;
指令格式:
在不同的编程语言中,有不同的表示方式。
在LAD中:
用触点表示在FBD中:
用指令方框(盒)的输入来表示,而具体的运算功能由触点间的相互连接方式决定。
在SIL中:
常开触点用LD,A,O等指令表示;
常闭触点用LDN,AN,ON等指令表示;
2.立即触点
立即触点不是根据CPU的扫描周期来进行修改,而是立即修改。
当立即触点指令执行时,读取物理输入,但不修改输入映象寄存器。
当常开触点对应的物理地址位(bit)为1时,触点闭合;
当常闭触点对应的输入映象寄存器地址位(bit)为0时,触点闭合;
在不同的编程语言中,有不同的表示方式。
用加立即标识的触点表示
在FBD中:
用操作数前加立即标识的功能框的输入表示
常开触点用LDI,AI,OI等指令表示;
常闭触点用LDNI,ANI,ONI等指令表示;
3.堆栈及STL的运算指令
S7-200拥有一个9位的堆栈
栈顶:
用来存储逻辑运算的结果
其余各位:
用来存储中间运算的结果
(1)LD类(装载)指令
♦LD——用于常开触点,将位值装入栈顶;
♦LDN——用于常闭触点,将位值装入栈顶;
♦LDI——用于常开立即触点,将位值装入栈顶;
♦LDNI——用于常闭立即触点,将位值装入栈顶
(2)A类(与)指令
♦A——AND(与)操作,用于常开触点,结果送入栈顶;
♦AN——AND(与)操作,用于常闭触点,结果送入栈顶;
♦AI——AND(与)操作,用于常开立即触点,结果送入栈顶;
♦ANI——AND(与)操作,用于常闭立即触点,结果送入栈顶;
(3)O类(或)指令
♦O——OR(或)操作,用于常开触点,结果送入栈顶;
♦ON——OR(或)操作,用于常闭触点,结果送入栈顶;
♦OI——OR(或)操作,用于常开立即触点,结果送入栈顶;
♦ONI——OR(或)操作,用于常闭立即触点,结果送入栈顶;
(4)堆栈操作类指令
♦ALD(装载与)——对堆栈第1、2层的数据进行AND(与)操作,运算结果送入栈顶,堆栈深度减1;
♦OLD(装载或)——对堆栈第1、2层的数据进行OR(或)操作,运算结果送入栈顶,堆栈深度减1;
♦LPS(入栈)——复制栈顶的数据,并将其压入堆栈,栈中原有数据依次下移一层,栈底数据被推出;
♦LRD(读栈)——将堆栈中第2层的数据复制到栈顶,原栈顶数据消失,其余各层数据不变;
♦LDS——将堆栈中第n层的数据复制到栈顶,原栈顶数据消失,栈中原有数据依次下移一层,栈底数据被推出;
3.3.2输出指令
1.输出
输出指令与线圈相对应,驱动线圈的触点电路接通后,线圈流过“能流”,指定输出位的映象寄存器状态为1。
在FCB中:
输出指令与功能框的输出相对应(多输入)或者与“=”号功能框相对应(单输入)。
在STL中:
输出指令与“=”号相对应。
2.立即输出
在执行立即输出指令时,将新的输出值同时写入相应的物理位和输出映象寄存器。
立即输出指令与带“I”标识的线圈相对应。
立即输出指令与带“I”标识的“=”号功能框相对应。
输出指令与带“I”标识的“=”号相对应
3.置位与复位
置位指令(set)——置位从指定位地址开始的N个点的映象寄存器(将其状态置为1)。
复位指令(reset)——复位从指定位地址开始的N个点