PLC技术与应用习题

可编程序控制器技术与应用

第二版

习题

第一章 可编程序控制器的基本组成与内部软元件

1.1 PLC由哪些基本部分组成，试述它的工作原理。

答：PLC是一种将计算机技术与继电器控制概念结合起来、装有程序的工业控制用的计算机。它主要由中央微处理器、存储器、输入/输出接口电路、电源等组成。

1、中央微处理器（CPU） CPU是PLC的核心 2、存储器

存储器是存放系统程序、用户程序和数据的器件，包括只读存储器ROM和随机读写存储器RAM两类。

3、输入单元

输入单元是PLC与外部输入设备之间的连接部件由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信息只能是标准电平，所以I/O单元要实现这种转换。I/O单元一般都具有光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力。

数字量输入单元 直流输入 交流输入 交直流输入

数字量输入单元中都有滤波电路和耦合隔离电路。滤波电路主要起抗干扰作用，耦合隔离电路主要起抗干扰和产生标准信号的作用。通常情况下，输入接口单元都使用PLC机内的直流电源供电，而不需再外接电源。

4、输出单元

输出单元是PLC与驱动控制对象如接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等的连接部分

数字量输出单元 继电器输出型 晶体管输出型

双向晶闸管输出型

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，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。

5、电源单元

PLC的电源是一将交流电压（AC 220V）变成CPU、存储器、输入、输出接口电路所需电压的电源部件。 6、模拟量输入输出单元

模拟量输入输出一般要通过模拟量输入、输出模块与PLC基本单元连接。 7、输入输出扩展单元和扩展模块

使用扩展单元或扩展模块。以扩充PLC的输入输出点数。

1.2 熟悉各类内部继电器，它的编号特点、作用、参数和梯形图的表示。

答： 输入继电器（X） 输入继电器的编号（地址号）按八进制编号：X0～X7，X10～X17，?。 无等效线圈供编程用，各点输入继电器都有任意对常开触点和常闭触点供PLC内部编程用。 输出继电器 (Y)

输出继电器（Y） 输出继电器的编号（地址号）按八进制编号：Y0～Y7，Y10Y17，?。各点输出继电器都有一个等效线圈和任意对常开触点和常闭触点供PLC内部编程用。 辅助继电器（M） 辅助继电器（M）有一等效线圈和任意对常开触点和常闭触点供PLC内部编程用。

辅助继电器分为一般用（型），断电保持用（型）和特殊辅助继电器三种: (1)一般用辅助继电器

一般用辅助继电器特点是：线圈得电触点动作，线圈失电触点复位. FX2N型 PLC一般用辅助继电器的编号按十进制: M0～M499. (2)断电保持用辅助继电器

断电保持用辅助继电器特点是：当停电时，线圈由后备锂电池维持，当再恢复接通供电时，它就能记忆停电前的状态. FX2N型PLC断电保持用辅助继电器的编号 M500～M3071。 (3)特殊辅助继电器

FX2N型PLC特殊辅助继电器的编号 M8000～M8255. 各个特殊辅助继电器都具有不同的功能。常用的一些特殊辅助继电器有: M8000，常ON，作运行监视用（在运行中接通）；

M8002，初始脉冲（仅在运行开始瞬间接通一脉冲周期）； M8011，产生10ms连续时钟脉冲 M8012，产生100ms连续时钟脉冲； M8013，产生1s连续时钟脉冲。

状态继电器是步进顺序控制中的重要软元件，它与步进顺控指令STL组合使用。S继电器的状态只有“1”与“0”两种，当状态为“1”时，可驱动输出继电器或其它软元件。

状态继电器S以十进制编号 .对FX2N型PLC的编号:

初始化用 S0～S9 一般用 S10～S499 断电保保持用 S500～S899 报警用 S900～S999 定时器（T）

PLC的定时器是根据时钟脉冲累积计时的。时钟脉冲一般有1ms，10ms，100ms等,因此, PLC的定时器有1ms，10ms，100ms定时器之分。 FX系列PLC的定时器有两类：通用定时器和积算定时器。 1)通用定时器

通用定时器是指定时器线圈得电,开始延时,延时时间到,触点动作.线圈失

电,触点复位.

2) 积算定时器

积算定时器的特点是:当驱动定时器线圈的输入触点断开或停电时，积算定时器的当前值能保留。当输入触点再次接通或复电时，计时继续。当两次或多次时间累积之和等于设定值时，定时器的触点动作。

计数器（C）

PLC的计数器具有计数功能。它由等效的计数线圈、复位线圈、以及对应的常开常闭触点组成。当复位线圈接通，计数器复位。计数器线圈每接通一次，即每次从OFF→ON，计数器计数一次。当计数器的当前值与设定值相同，计数器 触点动作。

FX系列PLC的计数器分为16位增计数器，32位增/减计数器以及高速计数器三种：

（1）16位增计数器

16位增计数器是一种16位二进制加法计数器，其设定值由1～32767。可由十进制常数K设定，也可由数据寄存器D的当前值设定。

(2) 32位增/减计数器

32位增/减计数器是32位二进制加法器。其计数设定值为-2147483648～+2147483647（十进制常数K）。

32位增/减计数器的编号为C200～C234，它的增/减计数的方向由特殊辅助继电器M8200～M8234的ON/OFF而定。

(3) 高速计数器(C235～C255)

FX系列的高速计数器分为单相单向计数输入，单相双向计数输入和双相（A、B相）双输入三种。它是以一种特定的输入方式（中断输入方式）进行计数的 , X0～X7为中断计数输入端.。

数据寄存器（D）

数据寄存器是存贮数据的软元件。这些寄存器都是16位的，可存贮16位二进制数，其最高位为符号位（0为正数，1为负数）。一个存储器能处理的数值为-32768～+32767。

将两个相邻的寄存器组合可存储32位二进制数。如果指定低位（例如D0），则紧继低位地址号的高位（D1）便被自动占用。低位指定一般用偶数软元件号（地址号）。32位寄存器可处理的数值为-2147483648～+2147483647。

FX系列PLC的数据寄存器可分为一般用、断电保持用和特殊用三类。 变址寄存器（V，Z）

变址寄存器V、Z与普通用途的数据寄存器一样，是进行数据读入、写出的16位数据寄存器。

将V和Z组合，可进行32位运算，此时V作为高位数据存储。分别组成为（V0，Z0），（V1、Z2），（V2，Z2），?，（V7，Z7），指定Z为变址寄存器首址。

变址寄存器主要用于改变软元件地址号。

1.3 熟悉定时器和计数器的工作特点，梯形图表示。为何通用定时器的控制触点在定时器工作过程中要一直闭合，而计数器的控制触点在计数器工作过程中不能一直闭合？

答：PLC的定时器是根据时钟脉冲累积计时的。梯形图是 ( T0 K60 )。 PLC的计数器具有计数功能。计数器线圈每接通一次，即每次从OFF→ON，计数器计数一次。当计数器的当前值与设定值相同，计数器 触点动作。 梯形图是 （C0 K10)。

由于定时器线圈是根据时钟脉冲累积计时的所以工作过程中要一直闭合，时钟脉冲累积计时到触点才动作。

计数器线圈每接通一次，即每次从OFF→ON，计数器计数一次。当计数器的当前值与设定值相同，计数器 触点动作。

1.4 辅助继电器M为什么不能驱动外部负载？试述辅助继电器M的分类及其编号特点。

答： 辅助继电器（M）有一等效线圈和任意对常开触点和常闭触点供PLC内部编程用。

辅助继电器分为一般用（型），断电保持用（型）和特殊辅助继电器三种:

(1)一般用辅助继电器 （M0--M499)

(2)断电保持用辅助继电器 (M500～M3071) (3)特殊辅助继电器( M8000～M8255)

1.5 数据寄存器D的常用功能是什么？如何用D作为定时器和计数器的设定值？

答：数据寄存器是存贮数据的软元件。这些寄存器都是16位的，可存贮16位二进制数，其最高位为符号位（0为正数，1为负数）。一个存储器能处理的数值为-32768～+32767。

将两个相邻的寄存器组合可存储32位二进制数。如果指定低位（例如D0），则紧继低位地址号的高位（D1）便被自动占用。低位指定一般用偶数软元件号（地址号）。32位寄存器可处理的数值为-2147483648～+2147483647。

定时器，计数器的设定值可以用十进制常数K设定，也可由数据寄存器D的当前值设定，如图所示。

第二章 基本逻辑指令

2.1 写出如图所示梯形图的指令表

解：指令表如下：

2.2 写出如图所示梯形图的指令表

解：指令表如下：

2.3 写出如图所示梯形图的指令表

解;指令表如下：

2.4 写出如图所示梯形图的指令表

解：指令表如下：

2.5 写出如图所示梯形图的指令表

2.6 写出如图所示指令表的梯形图

解：梯形图如下：

2.7 写出如图所示梯形图的指令表,并画出其时序图。

解：指令表如下：

2.8 写出如图所示梯形图的指令表。

解：指令表如下：

2.9 写出如图所示梯形图的指令表，并回答X0按下多少次Y0得电。

解：指令表如下：

LD X0 LD X1

OUT C3 K5 RST C4 LD C3 LD C4 OUT C4 K4 OUT Y0 LD C3 END OR X1 RST C3

X0按下20次，Y0得电。

2.10 读下图，X0为停止按钮，Y0、Y1、Y2为灯。若按X1，则灯Y0→ Y1→Y2→Y1→Y0;循环地亮。试分析其动作原理。

第三章 应用基本指令编程

3.1 一台电动机运行20s后停5s，如此循环50次停止。再按启动按钮又能进行另一次运行。试画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

3.2两台电动机M1、M2。M1运行5S后，M2起动，运行10s后，M1、M2停2s，之后M1又自动起动，按上述规律运行30个循环自动停止。试画出I/O分配图、梯形图、写出指令表。

3.3 图3-32为定子电路串电阻减压起动控制线路，试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

解：I/O分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 串电阻起动KM1 Y1 停止按钮SB1 X1 无电阻运行KM2 Y2 起动按钮SB2 X2

3.4 图3-33为单向能耗制动电路图，试编制 PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

解：I/O分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 起动运行KM1 Y1 停止按钮SB1 X1 能耗制动KM2 Y2 起动按钮SB2 X2

3.5 图3-34为自耦变压器减压起动电路，KT为时间继电器。试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

I/O分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 自耦变压器起动KM1 Y1 停止按钮SB1 X1 全压运行 KM2 Y2 起动按钮SB2 X2

3.6 图3-35为延边三角形减压起动电路，KT为时间继电器，电动机有六个抽头。试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。I/O分配

输入 热继电器RF X0 输出 起动KM1 Y1 起动按钮SB1 X1 运行KM2 Y2 停止按钮SB2 X2 KM3 Y3

3.7 图3-36为时间继电器控制的绕线转子异步电动机起动电路，图中KT1、KT2、KT3为时间继电器，试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。I/O分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 2电阻起动KM1 Y1

起动按钮SB1 X1 1电阻起动KM2 Y2 停止按钮SB2 X2 0电阻运行KM3 Y3

3.8 图3-37为双速电动机控制电路图，图中U1、V1、W1接电源，为低速。U1、V1、W1接在一起，而U2、V2、W2分别接到电源，为高速。试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

I/O分配

输入 停止按钮SB1 X1 输出 低速运行KM1 Y1 起动按钮SB2 X2 高速运行KM2 Y2

3.9 图3-38为自耦变压器减压起动电路，图中KT为时间继电器，KA为中间继电器，HL1、HL2、HL3为指示灯，试说明个指示灯的作用，并试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。I/O

分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 减压起动KM1 Y1 停止按钮SB1 X1 运行KM2 Y2 SB2 X2 指示灯HL1 Y11

起动按钮SB3 X3 指示灯HL1 Y12 SB4 X4 指示灯HL1 Y13

3.10图3-39为正反转起动反接制动控制线路。图中KS为速度继电器，KA1、KA2、KA3、KA4为中间继电器，KM1、KM2、KM3为接触器。试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。I/O

分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 电机正转KM1 Y1 停止按钮SB1 X1 电机反转KM2 Y2 起动按钮SB2 X2 串电阻起动KM3 Y3 起动按钮SB3 X3

3.11 图3-40为电动机正方向起动、点动和反接制动线路。图中KS为速度继电器，KA为中间继电器，KM1、KM2、KM3为接触器。试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

I/O分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 起动KM1 Y1 停止按钮SB1 X1 制动KM2 Y2 起动按钮SB2 X2 无电阻运行KM3 Y3 起动按钮SB2 X3 起动按钮SB2 X4

3.12 图3-41为C650车床电气原理图，M1为主轴电动机，M2为刀架快速移动电动机，M3为冷却泵电动机。读电路图，弄清其动作原理。并编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

I/O分配

输入 热继电器RF1 X0 输出 串电阻起动KM1 Y1 停止按钮SB1 X1 起动按钮SB2 X2

无电阻运行KM2 Y2

3.13 电动机M1、M2、M3、M4的工作顺序图如图3-42所示。图中为第一个循环的时序。试编制PLC控制程序，要求：?要完成30个循环，自动结束;?结束后再按起动按钮，又能进行下一轮工作;?任何

4各台电动机均有时候按停止按钮都能完成一个完整的循环才停止;○

过载保护和短路保护。

3.14 某生产运输线由三段组成，如图3-43所示。起动顺序为M1→ M2→ M3，间隔分别为3s、4s。起动时，M1、M2为Y－ 减压起动，M3为自耦变压器减压起动。停止的顺序为M3→M2→M1，时间间隔为5s、3s，试编制PLC控制程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

3.15 图3-44为某物料罐报警装置示意图，YA1为进料阀门，YA2为出料阀门。当进料高于高限感应开关SQ2时，YA1关闭；当低于SQ2时，YA1打开。当物料高于低限感应开关SQ1时，此时传输线起动，延时2s，YA2打开。当物料低于SQ1时，YA2关闭，同时报警电路开始作用。报警灯闪烁，亮1s，通1s，同时蜂鸣器在响。一直到物料高于SQ1位置或按下复位按钮，报警电路才停止作用。停止时，先停YA1，在停YA2。延时3s后停止传输线。试画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

1.16 图3-45为两种液体混合装置，A、B两种液体分别由电磁阀YA1、YA2控制，搅拌器电动机M控制。起动时，YA1、YA2以及排流阀YA3均关闭，电动机M不转动。贮液罐是空的。按起动按钮，YA1打开，A液体进入罐内，当A液体达到罐中位M感应器时，YA1关闭，YA2打开，B液体进入罐内。当罐内液体到达高位感应器H时，YA2关闭，搅拌电动机M工作。搅拌20s，排流阀YA3打开排液。当液面下降达L时，延时10s，待已搅拌液体排完。之后YA3关闭而YA1打开重新注入A液，开始第二个循环。编程要求YA1、YA2、YA3有连锁，按停止按钮，要完成一个完整的循环才起步停止。画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

3.17 简易全自动洗衣机的工作程序如下：按下起动按钮→进水（20s)→洗涤→正转15s→停3s→反转10s停2s，50次；排水（25s），重复3次，停机。试编制PLC程序，画出I/O分配图、梯形图，写出指令表。

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