第3章可编程控制器基础

一、填空题

01、PLC的输入单元通常有（直流）、（交流）、（交直流）3种类型。 02、PLC的输出方式通常有（继电器）方式、（晶体管）方式、（晶闸管）方式。

03、PLC与继电—接触器电路的重要区别是：PLC将逻辑电路部分用（软件）来实现。

04、PLC的输入/输出映像相当于继电—接触器电路中的线圈，但它们的常开、常闭触点可以在程序中（无

限）次使用，所以常将其称为（软元件）。

05、输入采样阶段的任务是:将所有输入设备的当前状态保存到（输入映像寄存器）中。 06、输入采样阶段执行完毕后，输入刷新的结果将一直保持到（下一个循环周期）。 07、PLC在用户程序执行阶段的结果是将（输出映像寄存器）刷新。

08、PLC的继电器指令，其线圈状态由内部存储器的一个（二进制位）表示。 09、定时器指令相当于继电接触器逻辑电路中的（时间继电器），可通过软件编程实现（时间顺序）逻辑。 10、PLC存储器单元由（系统程序存储器）和（用户程序存储器）两部分组成。 11、PLC的运行周期一般可分为（输入采样）、（程序执行）、（输出刷新）3个阶段。

二、判断题(判断下列说法的正误，正确的在括号中注“T”，错误的注“F”

(T)01、PLC的每一个输入、输出端子，都对应一个固定的数据存储位。 (T)02、PLC的工作过程以循环扫描的方式进行。 (F)03、PLC对输入状态变化的响应一般没有滞后。

(F)04、PLC在程序执行阶段是在用户程序管理下运行的。

(T)05、用户程序体现了输入与输出之间的逻辑关系和时序关系。

(F)06、每当PLC解释完一行梯形图指令后，随即会将结果输出，从而产生相应的控制动作。 (T)07、输出锁存器的状态保持一个循环周期。

(T)08、输入滤波电路会延长PLC输出对输入的滞后。

(T)10、所谓PLC的容量是指输入/输出点数的多少及扩充的能力。

三、选择题

01、PLC在输入采样阶段执行的程序是(B)。

A：用户程序 B：系统程序 C：初始化程序

02、PLC在用户程序执行阶段完成的主要工作是(C)。

A：执行系统程序 B：执行用户程序 C：解释用户程序井产生相应结果

03、 PLC的实际输出状态取决于(A)。

A：输出锁存器的状态 B：输出映像寄存器的状态 C：程序执行阶段的结果

04、下列哪一句话对PLC输出的描述是正确的?(C)

A：输出映像寄存器的状态在程序执行阶段维持不变 B：输出锁存器的状态在输出刷新阶段保持不变 C：输出映像寄存器的状态在输出刷新阶段保持不变

四、分析思考题

01、PLC扫描用户梯形图程序依照怎样的顺序和步骤? 答：先上而下，先左后右依次读取梯形图指令。

02、PLC为什么采取集中采样、集中输出的工作方式?这种方式对输入、输出的响应产生怎样的影响? 答：采取集中采样、集中输出的工作方式可减少外界干扰的影响。但是这种方式会使输出对输入的响应产

生滞后，井有可能丢失和错漏高频输入信号；此外，当I/O点数较多且用户程序较长时，输出信号的

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频率也必然会受到限制。

03、计数器指令一般由哪几部分组成?

答：一般由计数器线圈、计数值设定、计数器复位、计数信号输入、当前计数值等组成。 04、PLC怎样执行用户程序?说明PLC在正常运行时的工作过程。

答：PLC首先逐行扫描用户程序，根据用户程序中的逻辑关系，以及所涉及的输入状态，分析得到相应用

户程序行的输出结果，并将结果保存在输出映像寄存器中。当全部的用户程序扫描完毕后，统一将输出映像寄存器中的结果送到输出锁存器中，完成对输出的刷新。

PLC通电并运行时，首先进行初始化过程，然后依次为：CPU自诊断、通信信息处理、输入刷新、用户程序扫描、输出刷新、外部设备服务，并周而复始地循环执行这些步骤。

05、如果数字量输入的脉冲宽度小于PLC的循环周期，是否能保证PLC检测到该脉冲?为什么?

答：不能保证检测到该脉冲。因为PLC对输入的处理集中在循环周期的某一时段进行，即所谓的输入刷新

阶段。在这一时段外，PLC不响应任何输入信号的变化，因此假如某一输入脉冲的时间宽度小于PLC的循环扫描周期，则很可能当PLC进入输入刷新阶段之前， 脉冲已经消失，所以不能保证PLC检测到该脉冲信号。

06、影响PLC输出响应滞后的因素有哪些?你认为最重要的原因是哪一个?

答：影响PLC输出响应滞后的因素大致有：循环周期、输入电路滤波时间、输出电路的滞后等。相对而言，

循环周期的长短对输出滞后的影响要大一些，而尽量简化用户程序 则能缩短整个循环周期。

第4章、S7-200PLC系统配置

一、填空题

01、具有自己的CPU和系统的模块称为（CPU模块）。 02、I/O总点数是指（数字I/O）和（模拟I/O）的数量。 03、S7-200 CPU的中央处理芯片数据长度为（32）位。

04、外部的输入电路接通时，对应的输入过程映像寄存器为（1）状态，梯形图中对应的常开触点（接通），常闭触点（断开）。

二、判断题(判断下列说法的正误，正确的在括号中注“T”错误的注“F”)。

(F)01、PLC可以向扩展模块提供24V直流电源。 (T)02、PLC的输入电路均采用光电藕合隔离方式。 (T)03、CPU224型PLC本机I/O点数为14入/10出。

(F)04、EM231模拟量输入模块的单极性数据格式为0~32768。

(F)05、模拟量输入/输出扩展模块总是以2个字节递增的方式来分配空间的。

三、选择题

01、西门子S7-200 CPU224模块有几个通信端口?(A)

A：1个 B：2个 C：3个 D：4个 02、EM231模拟量输入模块的输入类型为(D)。

A：微分输入型 B：晶体管输入型 C：继电器输入型 D：差分输入型 05、EM231模拟量输入模块最多可连接(A)个模拟量输入信号。

A：4 B：5 C：6 D：3 07、西门子CPU222可以扩展模块的数量是(B)。

A：0 B：2 C：6 D：7 08、数字量输入/输出模块物理点的分配是按(D)点来分配地址的。

A：l B：2 C：7 D：8 09、模拟量输入模块物理点的分配是按(A)字节来分配地址的。

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A：2 B：4 C：6 D：8 10、CPU模块和扩展模块正常工作时，需要(B)工作电压。

A：AC5V B：DC5V C：AC24V D：DC24V

四、分析思考题

02、S7-200的接口模块有多少种类?各有什么用途?

答：S7-200PLC的接口模块有数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块和智能模块等。

数字量输入模块的每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号CON/OFF)。典型的输入设备有:按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。每个输入点仅与一个输入电路相连，通过输入接口电路把现场开关信号变成CPU能接收的标准电信号。数字量输入模块可 分为直流输入模块和交流输入模块，以适应实际生产中输入信号电平的多样性。

数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型CON/OFF)负载。典型的负载包括：继电器线圈、接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，通过输出电路把CPU运算处理的结果转换成驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。

模拟量输入模块就是用来将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号的。

模拟量输出模块的作用就是把PLC输出的数字量信号转换成相应的模拟量信号，以适应模拟量控制的要求。

智能模块由处理器、存储器、输入输出单元、外部设备接口等组成。智能模块都有其自身的处理器，它是一个独立的自治系统，不依赖于主机的运行方式而独立运行。智能模块在自身系统程序的管理下，对输入的控制信号进行检测、处理和控制，并通过外部设备接口与PLC主机实现通信。 03、简述S7-200 PLC系统的基本构成。

答：S7-200PLC系统由基本单元CS7-200 CPU模块)、扩展单元、STEP7-Micro/WlN32编程软件以及通信电

缆、个人计算机或编程器等组成。 04、S7-200 CPU22X系列有哪些产品?

答：S7-200CPU22X系列产品有：CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM

模块。这些CPU模块本机都带有数字量110，只是数量有所不同。近几年西门子公司还推出了新型CPU模块CPU224XP，本机即带有数字量110，又带有模拟量110。 05、常用的S7-200的扩展模块有哪些?各适用于什么场合? 答：S7-200 PLC系列CPU提供一定数量的主机数字量110点，当主机点数不够或者处理的信息是模拟量时，

就必须使用扩展的接口模块。S7-200PLC的扩展模块有数字量模块、模拟量模块和智能模块等。 06、CPU224主机扩展配置时，应考虑哪些因素? I/O是如何编制的?

答：CPU226主机最多可带7个扩展模块，且7个扩展模块中最多只能带2个智能扩 展模块。在配置扩展

模块时，应注意CPU模块所提供DC+5V电源的负载能力。电源超载会发生难以预料的故障或事故。为确保电源不超载，应使各扩展模块消耗DC+5V电源的电流 总和不超过CPU模块所提供电流值。否则的话，要对系统重新配置。系统配置后，必须对S7-200主机内部的DC+5V电源的负载能力进行校验。

对数字量模块物理点的分配也是按8点来分配地址的。即使有些模块的端子数不是8的整数倍，但仍以8点来分配地址。模拟量输入扩展模块总是以2个字节递增的方式来分配空间。模拟量输出扩展模块总是以4个字节或6个字节(由具体模块来定)递增的方式来分配 空间。原则是模拟量输出扩展模块的第一个通道的地址一定被4整除。

07、某PLC控制系统，经估算需要数字量输入点20个：数字量输出点10个：模拟量输入通道5个：模拟

量输出通道3个。请选择S7-200PLC的机型及其扩展模块，要求按空间分布位置对主机及各模块的输入、输出点进行编址，并对主机内部的DC5V电源的负载能力进行校验。

答：选择S7-200PLC的机型为CPU226模块，因为CPU226模块本机带有数字量110为24入16出，这样

可以不用扩展数字量模块。选择具有4个模拟量输入通道的模拟量输入模块EM231一块，具有2个模拟量输出通道的模拟量输出模块EM232一块，具有4个模拟量输入通道和1个模拟量输出通道的模拟

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量输入/输出模块EM235一块。主机及扩展模块的输入/输出点地址分配见答案表5所示。

答案表5

主机 模块。 模块l 模块2 CPU226(24IN/160UT) EM231(4AI) EM235(4AI/1AQ) EM232(2AQ) AIW0 AIW8/AQW0 AQW4 AIW2 AIW10 AQW6 I0.0-I2.7/Q0.0-Q1.7 AIW4 AlWl2 AIW6 AIW14 08、压力变送器(0-10Mpa)的输出信号为DC4～20mA，模拟量输入模块将0～20mA转换为0～32000的数

字量，设转换后得到的数字为8000，试求以kPa为单位的压力值。

答：4-20mA的模拟量对应于数字量6400-32000，即0-10000kPa对应于数字量6400-32000，压力的计算公

10000-0（8000-6400）?625kPa 式为：P?32000-640009、频率变送器的量程为45-55Hz，输出信号为DC0～10V，选择模拟量输入模块输入信号的量程为DC0～

10V，转换后的数字量为0～32000，设转换后得到的数字为16800，试求以0.01Hz为单位的频率值。 答：DCO-lOV的模拟量对应于数字量。-32000，即45-55Hz对应于数字量0-32000， 以O.OIHz为单位的

55-45（16800-0）?45?50.25Hz 频率值计算公式为：f?32000-010、如何知道S7-200 CPU的集成I/O和扩展I/O寻址? 答：S7-200编程时不必配置I/O地址。S7-200扩展模块上的I/O地址按照离CPU的 距离递增排列。离CPU

越近，地址号越小。在模块之间，数字量信号的地址总是以8位（1个字节)为单位递增。如果CPU上的物理输入点没有完全占据一个字节，其中剩余未用的位也不能分配给后续模块的同类信号。模拟量输出模块总是要占据两个通道的输出地址。即便 有些模块(EM235)只有一个实际输出通道，它也要占用两个通道的地址。

11、如何进行S7-200的电源需求与计算?

答：S7-200 CPU模块提供5VDC和24VDC电源。

当有扩展模块时CPU通过I/O总线为其提供5V电源，所有扩展模块的5V电源消耗之和不能超过该CPU提供的电源额定。若不够用不能外接5V电源。

每个CPU都有一个24VDC传感器电源，它为本机输入点和扩展模块输入点及扩展模块继电器线圈提供24VDC。如果电源要求超出了CPU模块的电源定额，可以增加一个外部24VDC电源来提供给扩展模块。所谓电源计算，就是用CPU所能提供的电源容量，减去各模块所需要的电源消耗量。

EM277模块本身不需要24VDC电源，这个电源是专供通信端口用的。24VDC电源需求取决于通信端口上的负载大小。CPU上的通信口，可以连接PC/PPI电缆和TD200并为它们供电，此电源消耗己经不必再纳入计算。

12、CPU224 XP后面挂的模拟量模块的地址如何分配?

答：S7-200的模拟量I/O地址总是以2个通道/模块的规律增加。所以CPU224XP后面的第一个模拟量输入

通道的地址为AIW4：第一个输出通道的地址为AQW4，AQW2不能用。 16、S7-200模拟量输入信号的精度能达到多少?

答：模拟量输入模块有两个参数容易混淆:模拟量转换的分辨率和模拟量转换的精度(误差)。分辨率是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。S7-200模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的最小单位是满量程的1/4096。模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的最后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于A/D芯片的转换误差。

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