1、第 5 章 S7-200 PLC 的指令系统习题与思考题1. S7-200 指令参数所用的基本数据类型有哪些？答：S7-200 PLC 的指令参数所用的基本数据类型有 1 位布尔型(BOOL)、8 位无符号字节型(BYTE)、8 位有符号字节型(SIMATIC 模式仅限用于 SHRB 指令) 、16 位无符号整数(WORD)、16 位有符号整数(INT)、32 位无符号双字整数(DWORD) 、 32 位有符号双字整数(DINT)、32 位实数型(REAL) 。实数型(REAL)是按照 ANSI/IEEE 754-1985 标准(单精度) 的表示格式规定。2255 字节的字符串型（STRING
2、）2. 立即 I/O 指令有何特点？它应用于什么场合？答：立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。当用立即指令读取输入点的状态时，相应的输入映像寄存器中的值并未发生更新；用立即指令访问输出点时，访问的同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。由于立即操作指令针对的是 I/O 端口的数字输入和数字输出信号，所以它们的位操作数地址只能是物理输入端口地址 Ix.x 和物理输出端口地址 Qx.x。3. 逻辑堆栈指令有哪些？各用于什么场合？答：复杂逻辑指令，西门子称为逻辑堆栈指令。主要用来描述对触点进行的复杂连接，并可以实现对逻辑堆栈复杂的操作。复杂逻辑指令包括：ALD、OLD、LPS、LRD、L
3、PP 和 LDS。这些指令中除 LDS 外，其余指令都无操作数。这些指令都是位逻辑指令。栈装载与指令 ALD 用于将并联子网络串联起来。栈装载或指令 OLD 用于将串联子网络并联起来。逻辑推入栈指令 LPS，在梯形图中的分支结构中，用于生成一条新的母线，左侧为主控逻辑块时，第一个完整的从逻辑行从此处开始。逻辑读栈指令 LRD，在梯形图中的分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，该指令用于开始第二个和后边更多的从逻辑块。逻辑栈弹出指令 LPP，在梯形图中的分支结构中，用于恢复 LPS 指令生成的新母线。装入堆栈指令 LDS，复制堆栈中的第 n 级值，并将该值置于栈顶。原栈中各级栈值依次下移一级，栈底值
4、被推出栈而丢失。4. 定时器有几种类型？各有何特点？与定时器相关的变量有哪些？梯形图中如何表示这些变量？答：S7-200 系列 PLC 的主机有 256 个定时器 T0T255，分为三种类型，每种类型的时间分辨率（或称为时基/时间增量 /时间单位）又分为三种，如下表所示。(1)接通延时定时器指令 TON，用于接通单一间隔定时。(2)有记忆接通延时定时器指令 TONR，用于累计若干个时间间隔。只能用复位指令进行复位操作，使当前值清零。(3)断开延时定时器指令 TOF，用于断开后的单一间隔定时。定时器类型 时间分辩率/ms 计时范围/s 定时器号1 032.767 T32，T9610 0327.6
5、7 T33T36，T97T100接通延时定时器 TON断开延时定时器 TOF100 03276.7 T37T63，T101T2551 032.767 T0，T6410 0327.67 T1T4，T65T68有记忆接通延时定时器 TONR100 03276.7 T5T31，T69T95与定时器相关的变量有：一个 16 位的当前值寄存器，用以存放计时累计的当前值（INT，最大计时值 32767，单位ms 或 10ms 或 100ms，取决于时间分辨率） ；一个 16 位的预设值寄存器，用以存放定时时间的预设值 PT（INT） ；一位状态位（BOOL） ，用以反映定时器的定时时间是否达到的状态，称为
6、定时器位。使能输入 IN，用于控制定时器的工作状态。5. 计数器有几种类型？各有何特点？与计数器相关的变量有哪些？梯形图中如何表示这些变量？答：类型：S7-200 系列 PLC 的计数器指令有两大类：通用计数器指令和高速计数器指令。通用计数器指令有 3 种：增计数器指令 CTU、减计数器指令 CTD 和增减计数器指令CTUD。特点：(1)增计数器指令 CTU每当增计数输入 CU 发生一次从 OFF 到 ON 的转换（正跳变- 上升沿）时，该计数器的当前值就增加 1。如果当前值 Cxxx预设值 PV，则计数器位=ON ；否则，计数器位=OFF 。当前值达到预设值后继续计数，计数当前值到最大值（3
7、2,767）时，计数器停止。当复位输入 R 接通或执行复位指令时，计数器被复位，计数器位=OFF ，当前值=0。(2)增减计数器指令 CTUD利用 LD 装载预设值。当装载输入 LD 接通时，计数器复位，计数器位 =OFF，当前值=预设值 PV。每当减计数输入 CD 发生一次从 OFF 到 ON 的转换（正跳变- 上升沿）时，该计数器的当前值就减 1。计数当前值到 0 时，计数器停止，计数器位=ON，当前值=0。利用复位指令复位时，CTD 计数器位变为 OFF，当前值变为 0（教材 P131 有误） 。(3)减计数器指令 CTD每当增计数输入 CU 发生一次从 OFF 到 ON 的转换时，该计
8、数器的当前值就增 1；每当减计数输入 CD 发生一次从 OFF 到 ON 的转换时，该计数器的当前值就减 1。如果当前值 Cxxx预设值 PV，则计数器位=ON ；否则，计数器位=OFF 。当前值达到预设值后继续计数(增或减) 。当增计数达到最大值（32,767）时，在增计数输入端 CU 的下一个上升沿导致当前计数值绕回到最小值（-32,768） 。同样，计数达到最小值（ -32,768）时，减计数输入端 CD 的下一个上升沿会导致当前计数值绕回到最大值（32,767） 。所以，CTUD 是一个循环计数器，计数范围从-32768+32767。当复位输入 R 接通或执行复位指令时，该计数器被复位
9、。复位时，计数器位=OFF ，当前值=0。与计数器有关的变量及在梯形图中的表示方法：计数器地址：C0C255，常数计数器当前值：C0C255，INT 型计数器的预设值（PV）：INT 型计数器位：C0C255，BOOL 型增/减计数信号输入：能流， BOOL 型复位输入：能流，BOOL 型装载信号输入：能流，BOOL 型6. 不同分辨率的定时器的当前值是如何刷新的？答：不同分辨率的定时器，它们当前值的刷新时机是不同的，具体情况如下：1ms 分辨率定时器启动后，定时器对 1ms 的时间间隔（时基信号）进行计时。定时器位和当前值每隔 1ms 刷新一次，与扫描周期不同步。换句话说，如果扫描周期大于
10、1ms，则在一个扫描周期中定时器位和当前值可能要刷新多次。10ms 分辨率定时器启动后，定时器对 10ms 的时间间隔进行计时。程序执行时，在每次扫描周期开始对 10ms 定时器刷新，其方法是以当前值加上累积的 10 毫秒间隔的数目（自上一次扫描开始算起） ，所以在一个扫描周期内定时器当前值和定时器位保持不变。100ms 分辨率定时器启动后，定时器对 100ms 的时间间隔进行计时。只有在执行到这些定时器指令时，这些定时器的当前值才被刷新（当前值加上积累的 100 毫秒间隔的数目（自前一次扫描开始算起） ） 。7. 写出图 5-50 所示梯形图的语句表程序。 （原题程序不分网络，应该按右图所示
11、修改）图 5-50 习题 7 梯形图答：语句表程序如下网络 1 / 网络标题LD I0.0O I0.3LD I0.1O I0.4ALDAN I0.2= Q0.1网络 2 LD Q0.1TON T37, +30网络 3 LD T37S Q0.2, 4网络 4 LD I0.1S Q0.3, 18. 写出图 5-51 所示梯形图的语句表程序。图 5-51 习题 8 梯形图答：语句表程序如下网络 1 / 网络标题LD I0.4EUSHRB I0.5, V3.0, +4网络 2 LD I0.1LPSA V3.0S Q3.0, 2LRDA V3.1R Q3.1, 1LRDA V3.2S Q3.2, 3LP
12、PA V3.3R Q3.3, 19. 用自复位式定时器设计一个周期为 5s，脉冲为一个扫描周期的脉冲串信号。答：如果使用 100ms 时基的定时器，梯形图程序和语句表程序分别如答案图 14 a)、答案图14 b)所示。其中答案图 14 b)所示要比答案图 14 a)好一些。网络 1 / 自复位定时器/ 网络注释LDN T37TON T37, +50网络 2 / 输出脉冲串LD T37= Q1.0答案图 14 a)网络 1 / 自复位定时器/ 网络注释LDN Q1.0TON T37, +50网络 2 / 输出脉冲串LD T37= Q1.0答案图 14 b)如果使用 10ms 时基的定时器，梯形图
13、程序和语句表程序如答案图 14 c)所示。网络 1 / 自复位定时器/ 网络注释LDN Q1.0TON T33, +500网络 2 / 输出脉冲串LD T33= Q1.0答案图 14 c)如果使用 1ms 时基的定时器，梯形图程序和语句表程序如答案图 14 d)所示。网络 1 / 自复位定时器/ 网络注释LDN Q1.0TON T32, +5000网络 2 / 输出脉冲串LD T32= Q1.0答案图 14 d)10. 设计一个计数范围为 50000 的计数器。答：梯形图程序和语句表程序分别如答案图 15 所示。网络 1 LD I0.0LD M0.0CTU C20, 50网络 2 LD C20
14、= M0.0网络 3 / 网络注释LD M0.0LD I0.1CTU C30, 1000答案图 1511. 用置位、复位(S、R)指令设计一台电动机的启、停控制程序。答：梯形图程序和语句表程序分别如答案图 16 所示。网络 1LD I0.0S Q1.1, 1网络 2 LD I0.1R Q1.1, 1答案图 1612. 用顺序控制继电器(SCR)指令设计一个居室通风系统控制程序，使 3 个居室的通风机自动轮流地打开和关闭。轮换时间间隔为 1h。答：用 PLC 输出端点 Q0.0Q0.2 分别控制三个通风机，I0.1 接启动按钮开关，I0.2 接停止按钮开关，梯形图程序和语句表程序分别如答案图 1
15、7 所示。答案图 17习题与思考题 5-12：居室通风系统控制程序网络 1 / 初始状态/激活第一个 SCR 段LD I0.1AN Q0.0AN Q0.1AN Q0.2S S0.1, 1网络 2 / SCR 段 1：/起动通风机 1，/并延时 1hLSCR S0.1网络 3 / 起动通风机 1/ 网络注释LD SM0.0S Q0.0, 1网络 4 / 计时 1h（3600s）LDN M0.0TON T37, 18000网络 5 LD T37= M0.0答案图 17（续）网络 6 LD M0.0LD C20CTD C20, 2网络 7 / 计时到后，/关闭通风机 1，/激活 SCR 段 2，/并
16、停止本 SCR 段LD C20R Q0.0, 1SCRT S0.2网络 8SCRE网络 9 SCR 段 2：起动通风机 2，并延时 1hLSCR S0.2Network 10 / 起动通风机 2/ 网络注释LD SM0.0S Q0.1, 1Network 11 / 计时 1h（3600s）LDN M0.1TON T38, 18000Network 12 LD T38= M0.1答案图 17（续）网络 13 LD M0.1LD C21CTD C21, 2网络 14 / 计时到后，关闭通风机 2，/激活 SCR 段 3，并停止本 SCR 段LD C21R Q0.1, 1SCRT S0.3网络 15
17、 SCRE网络 16 / SCR 段 3：起动通风机 3，/并延时 1hLSCR S0.3网络 17 / 起动通风机 3LD SM0.0S Q0.2, 1网络 18 / 计时 1h（3600s）LDN M0.2TON T39, 18000网络 19 LD T39= M0.2答案图 17（续）网络 20 LD M0.2LD C22CTD C22, 2网络 21 / 计时到后，关闭通风机 3，/激活 SCR 段 1，并停止本 SCR 段LD C22R Q0.2, 1SCRT S0.1网络 22 SCRE网络 23 / 停机LD I0.2R S0.1, 3R Q0.0, 313. 用寄存器移位指令(
18、SHRB)设计一个路灯照明系统的控制程序，3 路灯按 H1H2 H3的顺序依次点亮。各路灯之间点亮的间隔时间为 10h。答：用 PLC 输出端点 Q0.0Q0.2 分别控制路灯 H1H3。控制程序见答案图 18。答案图 18习题与思考题 5-13：路灯控制程序(循环点亮)网络 1 / 起动/停止LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0网络 2 / 停止LD I0.1R Q0.0, 3网络 3 / 灯 1 亮LD M0.0EUS Q0.0, 1R Q0.1, 2网络 4 / 计时 10h（36000s）LD M0.0AN M0.1TON T37, 50网络 5 LD T37= M0.
19、1网络 6 LD M0.1LD C20LD I0.0EUOLDCTD C20, 2网络 7 / 计时到后，移位，下一个灯亮LD C20SHRB Q0.2, Q0.0, 314. 用循环移位指令设计一个彩灯控制程序，8 路彩灯串按 H1H2H3H8 的顺序依次点亮，且不断重复循环。各路彩灯之间的间隔时间为 0.1s。答：用 PLC 输出端点 Q0.0Q0.7 分别控制彩灯 H1H8。I0.0 接启动按钮开关常开触点，I0.1 接停止按钮开关常开触点，控制程序见答案图 19。答案图 19习题与思考题 5-14：彩灯控制程序(循环点亮)网络 1 / 起动/停止LD I0.0O M0.0AN I0.1
20、= M0.0网络 2 / 停止LD I0.1R Q0.0, 8网络 3 / 灯 1 亮LD M0.0EUS Q0.0, 1网络 4 / 计时 0.1sLD M0.0AN M0.1TON T33, 10网络 5 LD T33= M0.1网络 6 / 计时到后，循环左移/，下一个灯亮LD M0.1RLB QB0, 115. 用整数除法指令将 VW100 中的(240)除以 8 后存放到 AC0 中。答：编程见答案图 20。答案图 20习题与思考题 5-15网络 1LD M0.1MOVW 240, VW100MOVW VW100, AC0/I +8, AC016. 将 AIW0 中的有符号整数(34
21、00)转换成(0.01.0) 之间的实数，再将结果存人 VD200。答：S7-200 PLC 的模拟量输入模块将模拟量转换成数字量后的典型量程范围为：单极性：032000双极性：-3200032000设模拟量输入量为双极性输入，则转换公式为 10.564yx式中，x 为转换前的模拟量对应的数字量，y 是转换后的实数值。根据以上转换公式编制的程序如答案图 21 所示。答案图 21习题与思考题 5-16网络 1 LD M0.1ITD AIW0, AC0DTR AC0, AC0/R 64000.0, AC0+R 0.5, AC0MOVR AC0, VD20017. 将 PID 运算输出的标准化实数
22、0.75 先进行比例换算，然后再转换成一个有符号整数(INT)，结果存入 AQW2。答：PID 运算的输出结果为规格化的实数，范围在 01.0 之间。在将 PID 指令计算得到的PID 回路的输出作为实际的模拟信号用于驱动实际负载之前，需要先将 PID 指令计算得到输出换算到实际需要的成比例的 16 位整数值，然后输出到模拟输出模块。转换公式如下 Scaln()*RMOfsetSpan式中，R Sca1 是与 PID 环路输出成比例的实数值；M n 是规格化的环路输出的实数值；Offset 是偏移量，对单极输出是 0.0，对双极输出是 0.5；Span 是实际输出的最大可能的数值减去最小可能的
23、数值，对单极输出，典型值为 32000，对双极输出，典型值为 64000。设输出为双极性（输出的整数范围为-32000+32000） ，程序如答案图 22 所示。答案图 22习题与思考题 5-17网络 1 LD M0.1MOVR 0.75, AC0-R 0.5, AC0*R 64000.0, AC0ROUND AC0, AC0DTI AC0, LW0MOVW LW0, AQW218. 用定时中断设置一个每 0.1s 采集一次模拟量输入值的控制程序。答：编程见答案图 23。答案图 23习题与思考题 5-18：定时（0.1s）中断采集模拟量网络 1 / 首次扫描调用子程序 0LD SM0.1CAL
24、L SBR0答案图 23 续子程序 0网络 1 / 网络标题LD SM0.0MOVB 100, SMB34/设置中断 0 的时间间隔.01 秒ATCH INT0, 10/连接中断服务程序ENI/全局性允许中断中断程序 0网络 1 / INT_0/ 每 100 ms 读取 AIW2 的值LD SM0.0MOVW AIW2, VW10019. 按模式 6 设计高速计数器 HSC1 初始化子程序，设控制字节 SMB47=16#F8。答：要对高速计数器编程，必须完成下列基本任务：定义计数器和模式；设置控制字节；设置当前值(起始值)；设置预设值(目标数值) ；分配和启用中断例行程序；激活高速计数器。编程
25、见答案图 24。20. 以输出点 Q0.1 为例，简述 PTO 多段操作初始化及其操作过程。21. 用 TODR 指令从实时时钟读取当前日期，并将 “星期”的数字用段码指令（SEG）显示出来。答：执行读实时时钟指令 TODR 后，得到连续 8 个字节中的最高字节是“星期几”的 BCD码，其中“1”表示星期日， “7”表示星期六， “0”被禁用，所以得到的参数需要修正。编程见答案图 26。答案图 26习题与思考题 5-21网络 1 / 网络标题/ 网络注释LD M0.1TODR VB100 /读实时时钟MOVB VB107, VB108 /为减法做准备-I 1, VW108 /修正“星期“ 数值
26、SEG VB108, VB110 /转换成七段显示码22. 指出图 5-52 所示梯形图中的语法错误，并改正。图 5-52 习题 22 梯形图（a） （b）答：图(a)的错误为计数器预设值 PV=30000032767，超出 INT 型数据的范围。应改成小于等于 32767 的数据。图(b)中的错误在于操作数类型与指令不匹配。字逻辑与指令中的 VD30 应改为字型操作数，例如改成 VW30；双字逻辑异或指令中的操作数 VW10 和 VW100 应改成双字操作数，例如改成 VD20 和 VD100。第 8 章 可编程控制器系统设计与应用习题与思考题1. 简述可编程控制器系统设计的一般原则和步骤。
27、答：可编程控制系统设计时应遵循以下原则：(1)最大限度地满足被控对象的要求；(2)在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便；(3)保证系统的安全可靠；(4)考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量。由于 PLC 的结构和工作方式与一般微机和继电器相比各有特点，所以其设计的步骤也不尽相同，具体设计步骤如下:(1)详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求；(2)根据控制要求确定所需的用户输入/输出设备；(3)选择 PLC 类型；(4)分配 PLC 的 I/O 点，设计 I/O 连接图；(5) PLC 软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工；(6)系统调
28、试，固化程序，交付使用。2. 可编程控制器的选型需要考虑哪些问题？答：(1) PLC 容量的选择首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的 I/O 点找出来，包括开关量 I/O 和模拟量I/O 点。然后要对用户存储器容量进行估算。总存储器字数=(开关量输入点数+开关量输出点数) 10+模拟量点数 150。然后按计算存储器字数的 25%考虑余量。(2) PLC 机型的选择由于生产 PLC 的厂家众多，实现的功能虽基本相同，性能、价格和编程语言却有较大差别，一般从以下几个方面考虑。功能方面：所有 PLC 一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC 是否有能力完成控制任务。价格方面
29、：不同厂家的 PLC 产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、 I/O 点数相当的 PLC 的价格能相差 40%以上。在使用 PLC 较多的情况下，性价比是一个重要的因素。售后服务：应考虑相关的技术支持，统一型号方便维护，系统改造、升级等因素。3. 提高可编程控制器系统可靠性的措施有哪些？4. 设计一段程序，要求对五相步进电机 5 个绕组依次自动实现如下方式的循环通电控制：第 1 步，ABCDE；第 2 步，AABBC CD DE EA；第 3 步，ABABC BCBCDCDCDEDE DEA；第 4 步，EAABC BCDCDEDEA；A、B、C 、D、E 分别接主机的输出点 Q0.1、Q
30、0.2 、Q0.3、Q0.4、Q0.5，启动按钮接主机的输入点 I0.0，停止按钮接主机的输入点 I0.1。5. 已知彩灯共有 8 盏，设计一段彩灯控制程序，实现下述控制要求：程序开始时，灯 1（Q0.0）亮；一次循环扫描旦定时时间到后，灯 1（Q0.0 ）灭，灯 2（Q0.1 ）亮；再次循环扫描且定时时间到后，灯 2（Q0.1 ）灭，灯 3（Q0.2 ）亮，直至灯 8 亮。灯 8 灭后循环重新开始。答：控制彩灯的方式有很多种，一般用循环指令来实现比较常见。本例中，I0.0 为设定按钮，I0.1 为启动按钮。Q0.0-Q0.7 控制 8 盏彩灯。参考程序如答案图 34 所示。习题与思考题 8-5网络 1 / 网络标题/按下设定按钮 I0.0，/给 QB0 置初值LD I0.0EUMOVB 16#1, QB0网络 2 / 按下启动按钮 I0.l，/启动定时器，/定时时间 2sLD I0.1AN T37TON T37, +20网络 3 / 定时时间到，/灯循环左移LD T37RLB QB0, 1答案图 34
