第5章__模拟量控制与编程
电气控制与PLC应用-第5、8章习题与思考题参考解答
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。
2~255字节的字符串型（STRING）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、LPP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。
第5章 FX系列PLC的基本工作原理
（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）
按结构形式分
在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为 了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬 盘。
向小型化和大型化两个方向发展
小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配臵 更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的 超小型微型PLC，最小配臵的I/O点数为8～16点，以 适应单机及小型自动控制的需要。 大型化是指大中型PLC 向大容量、智能化和网络化发 展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、 复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达 14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU 并行工作和大容量存储器，功能强。
各种类型的PLC
中、大型PLC的结构外型
• 中、大型PLC的结构外型，它通常采用积木式结构，可以 根据需要将各种标准模块进行搭接，常用的模块有电源 模块、CPU模块、输入模块、输出模块以及各种特殊模块。
图3- 2中、大型PLC的结构外型
5.1.2 PLC的结构与特点
可编程控制器的类型
按I/O点数分
增强外部故障的检测与处理能力
据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%， I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线 路占5%。 前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本 身的软、硬件实现检测、处理。 而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都 致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，
第5章习题解答
第五章可编程序控制器及其工作原理5-1 可编程序控制器具有哪些特点？答：可编程序控制器特点：1）抗干扰能力强，可靠性高；2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活；3）编程方便，易于使用；4）功能完善，扩展能力强；5）PLC控制系统设计、安装、调试方便；6) 维修方便，维修工作量小；7) 体积小、重量轻，易于实现机电一体化。
5-2 整体式PLC、组合式PLC由哪几部分组成？各有何特点？答：整体式结构的PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信端口、I∕O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。
另外还有独立的I/O扩展单元等通过扩展电缆与主机上的扩展端口相连，以构成PLC不同配置与主机配合使用。
整体式结构的PLC结构紧凑、体积小、成本低、安装方便。
小型机常采用这种结构。
组合式结构的PLC是将CPU、输入单元、输出单元、电源单元、智能I∕O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块可以插在带有总线的底板上。
装有CPU的模块称为CPU模块，其他称为扩展模块。
组合式的特点是配置灵活，输入接点、输出接点的数量可以自由选择，各种功能模块可以依需要灵活配置。
5-3 PLC控制与继电器控制比较，有何相同之处？有何不同之处？答：PLC控制与继电器控制的比较见下表：5-4 PLC的硬件指的是哪些部件？它们的作用是什么？答：PLC的基本结构由中央处理器（CPU），存储器，输入、输出接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能I/O接口，智能单元等组成。
1）中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）其主要作用有①接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
②诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。
③用扫描的方式通过I∕O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中。
④PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，解释并按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。
第5章S7-200 PLC的基本指令及应用
2) 访问方式指出操作数是按位、字节、字或双字 访问的。当按位访问时，可用操作数位置形式 加以区分。访问方式按如下符号表示： X：位 B：字节 W：字 D：双字 3) 操作数的位置指明了操作数在此存储区的确切 位置，操作数的位置用数字来指明，以字节为 单位计数。
2．梯形图指令格式
梯形图是一种图形语言，不仅支持对存储区域 的按位、字节、字、双字的访问方式，同时也支 持整数、实数、字符串、表格等高级数据类型。 指令用三种图形风格进行描述。 (1)位指令和逻辑运算比较指令的格式
(2)位寻址格式
按位寻址时的格式为：Ax．y，使用时必须指定 元件名称 A、字节地址x和位号y。
可以进行位寻址的编程元件： 输入继电器（I）、输出继电器(Q)、通用辅助继电 器(M)、特殊继电器(SM)、局部变量存储器(L)、变 量存储器(V)和顺序控制继电器 (S)。
图5-6 CPU存储器中位数据表示方法举例（位寻址）
4）定时器位：与其他继电器的输出相似。当定 时器的当前值达到设定值PT时，定时器的触点 动作。 5）定时器当前值：存储定时器当前所累积的时 间，它用16位符号整数来表示，最大计数值为 32767。 6）定时器的分辨率和编号如表5-9所列。通过 该表可知定时器的编号一旦确定，其对应的分 辨率也就随之确定。
定时器定时时间T 的计算：T=PT×S。式中：T 为实际定时时间，PT为设定值，S为分辨率。例 如：TON指令使用T33（为10ms的定时器），设 定值为100 ，则实际定时时间为 T= 100×10ms=1000ms 定时器的设定值PT的数据类型为INT型。操作数 可为：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T 、C、AC、*VD、*AC、*LD或常数，其中常数最 为常用。 3）定时器的编号。定时器的编号用定时器的名 称和数字（0~255）来表示，即T***，如T37。 定时器的编号包含定时器位和定时器当前值两 方面的信息。
电气控制第5章-1
：L（0.0~63.7）、LB（0~63）、LW（0~62 ）、LD（0~60）
（5）顺序控制继电器存储器（S）
S用于顺序控制（或步进控制） 顺序控制继电器指令提供控制程序的逻辑分段
，从而实现顺序控制。 S3.1、SB4、SW10、SD20 CPU226 模块内部顺序控制继电器存储器的有
数据类型检查 ◇完全数据类型检查 ◇简单数据类型检查 ◇无数据类型检查
SIMATIC指令集不支持完全数据类型检查。使 用局部变量时，执行简单数据类型检查，使 用全局变量时，执行无数据类型检查。
2. 数据长度与数值范围
不同的数据类型，具有不同的数据长度和数值范围。 见表5-4
指令的操作数具有一定的数据和长度，如整数乘法指令的操作 数是字型数据；编程时需要注意操作数的数据类型和指令 识志符相匹配
如M26.7
CPU226 模块内部标志位存储器的有效范围为 ：M（0.0~31.7）、MB（0~31）、MW（ 0~30 ）、MD（0~28）
（3）变量存储器（V）
S7-200中有大量的变量存储器，用于模拟量控 制、数据运算、参数设置及存放程序执行过 程中控制逻辑操作的中间结果。变量存储器 可以位为单位使用，也可以按字节、字、双 字为单位使用。
4、用户程序的运算是根据PLC的输入/输出映象寄存器中 的内容，逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用；
5、PLC的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制 的中间状态；
6、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模 块上的功率器件来驱动。
5.2 S7-200 PLC的基本指令及编程方法
编程时，应注意各操作数的数据类型及数值范围
简述可编程序控制器的定义
第一章习题1. 简述可编程序控制器的定义。
2. 可编程控制器的基本组成有哪些？3. 输入接口电路有哪几种形式？输出接口电路有哪几种形式？各有何特点？4. PLC的工作原理是什么？工作过程分哪几个阶段？5. PLC的工作方式有几种？如何改变PLC的工作方式？6. 可编程序控制器有哪些主要特点?7. 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?8. 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?9. 可编程序控制器可以用在哪些领域?第二章习题1. S7-200系列PLC有哪些编址方式？2. S7-200系列CPU224 PLC有哪些寻址方式？3. S7-200系列PLC的结构是什么？4. CPU224 PLC有哪几种工作方式？5. CPU224 PLC有哪些元件，它们的作用是什么？6. 常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？7. PLC需要几个外电源？说明各自的作用？第三章习题1. 如何建立项目？2. 如何在LAD中输入程序注解？3. 如何下载程序？4. 如何在程序编辑器中显示程序状态？5. 如何建立状态图表？6. 如何执行有限次数扫描？7. 如何打开交叉引用表？交叉引用表的作用是什么？第四章习题1. 填空1）通电延时定时器（TON）的输入（IN）时开始定时，当前值大于等于设定值时其定时器位变为，其常开触点，常闭触点。
2）通电延时定时器（TON）的输入（IN）电路时被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值等于。
3）若加计数器的计数输入电路（CU），复位输入电路（R），计数器的当前值加1。
当前值大于等于设定值（PV）时，其常开触点，常闭触点。
复位输入电路时计数器被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值为。
4）输出指令（=）不能用于映像寄存器。
5）SM 在首次扫描时为1，SM0.0一直为。
6）外部的输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为状态，梯形图中对应的常开接点，常闭接点。
7）若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为状态，在输出刷新后，继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点。
plc模拟量原理
plc模拟量原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制系统的电子设备。
它通过接收和处理来自传感器的模拟量信号来监测和控制不同的生产过程。
模拟量是指可以连续变化的物理量，例如温度、压力、流量等。
PLC的模拟量输入模块被用于将模拟信号转换为数字信号，以便PLC可以处理它们。
它通常包括一个模拟到数字转换器（ADC），用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC将模拟信号分为许多小的离散级别，然后将每个级别映射到一个数字值。
PLC的模拟量输出模块被用于将数字信号转换为模拟信号，以便控制外部设备。
它通常包括一个数字到模拟转换器（DAC），用于将数字信号转换为相应的模拟信号。
DAC通过将数字值映射到一系列离散电压或电流级别来完成这个转换。
PLC通过读取和写入模拟量信号来实现对控制系统的监测和控制。
当PLC读取模拟量输入信号时，它会根据预设的条件和参数来判断是否需要采取相应的控制行动。
然后，PLC将处理后的控制信号发送到模拟量输出模块，以控制外部设备的行为。
例如，在一个温控系统中，PLC可以通过读取温度传感器的模拟量输入信号来监测当前的温度。
如果温度超过了预设的上限，PLC可以发送一个控制信号给加热器来降低温度。
相反，如果温度低于预设的下限，PLC可以发送一个控制信号给冷却器来提高温度。
总而言之，PLC的模拟量原理涉及将模拟信号转换为离散的数字信号，并将数字信号转换为相应的模拟信号，以实现对自动化控制系统的监测和控制。
这种技术使得PLC能够处理和控制各种实际物理量，使得生产过程更加稳定和可靠。
电气控制与PLC原理及应用(第二版)周亚军章 (5)
第5章 可编程控制器概述
第5章 可编程控制器概述
(5) 定时与计数功能不同。继电接触器控制系统采用的定 时器体积大、精度低、调整困难，一般不具备计数功能；PLC 则有大量的软定时器和计数器，精度高、范围宽、调整 方便。
(6) 设计与调试方式不同。继电接触器系统设计方法有限， 对于复杂继电接触器系统缺少通用的解决办法，设计完成的线 路硬件元件和连线众多，施工工作量大，调试过程中发现问题 所需修改周期长。
3．闭环过程控制 目前，PLC都具有模拟量输入/输出功能及PID控制功能， 可以对温度、压力、流量等模拟量实现闭环控制。解决方案也 非常灵活，既可以采用软件PID指令实现控制功能，也可以采 用硬件PID模块，后者通过增加硬件成本减轻了软件设计工作 量，实时性好，更适合对象比较复杂的生产设备。
第5章 可编程控制器概述
另外，在数字量I/O点数、模拟量I/O点数及各类模块的数 量上都朝着大容量发展，如西门子S7-400可扩展到32 KB DI/DO。由于控制系统规模上去了，用户程序量必然也会增加， 所以PLC大型化也包含存储容量的增加。
第5章 可编程控制器概述
2．微型化、多功能化趋势 大型化是为了拓展PLC的应用领域，而在PLC的强项——小 型设备的控制上，则需要在降低成本、提高速度、改善结构方 面作出努力。微型化、多功能化可以使控制系统体积减小、成 本下降、结构趋于模块化，配置灵活，易于改造。目前，超小 型PLC的I/O点数少则几个，多则数百个，甚至个别的超小型 PLC可以扩展到上千个。如此规模即便是复杂对象也能胜任。
2023年大学_电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案
2023年电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案电气控制与PLC应用技术(黄永红著)内容简介前言第1章常用低压电器1.1低压电器的定义、分类1.2电磁式电器的组成与工作原理1.2.1电磁机构1.2.2触点系统1.2.3灭弧系统1.3接触器1.3.1接触器的组成及工作原理1.3.2接触器的分类1.3.3接触器的主要技术参数1.3.4接触器的选择与使用1.3.5接触器的图形符号与文字符号1.4继电器1.4.1继电器的分类和特性1.4.3时间继电器1.4.4热继电器1.4.5速度继电器1.4.6固态继电器1.5主令电器1.5.1控制按钮1.5.2行程开关1.5.3接近开关1.5.4万能转换开关1.6信号电器1.7开关电器1.7.1刀开关1.7.2低压断路器1.8熔断器1.8.1熔断器的结构和工作原理 1.8.2熔断器的类型1.8.3熔断器的主要技术参数 1.8.4熔断器的选择与使用1.9.1电磁铁1.9.2电磁阀1.9.3电磁制动器习题与思考题第2章基本电气控制电路2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路 2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路 2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路 2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.3.1电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤 2.3.3c650型卧式车床电气控制电路的分析 2.4电气控制电路的一般设计法2.4.1一般设计法的主要原则2.4.2一般设计法中应注意的问题2.4.3一般设计法控制电路举例习题与思考题第3章可编程序控制器概述3.1plc的产生及定义3.1.1plc的产生3.1.2plc的定义3.2plc的发展与应用3.2.1plc的发展历程3.2.2plc的发展趋势3.2.3plc的应用领域3.3plc的特点3.4plc的分类3.4.1按结构形式分类3.4.2按功能分类3.4.3按i/o点数分类3.5plc的硬件结构和各部分的作用3.6plc的工作原理3.6.1plc控制系统的组成3.6.2plc循环扫描的工作过程3.6.3plc用户程序的工作过程3.6.4plc工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应3.6.6plc对输入、输出的处理规则习题与思考题第4章 s7-200 plc的系统配置与接口模块 4.1s7-200 plc控制系统的基本构成4.2s7-200 plc的输入/输出接口模块4.2.1数字量模块4.2.2模拟量模块4.2.3s7-200 plc的智能模块4.3s7-200 plc的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大i/o配置4.3.2i/o点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力4.3.4plc外部接线与电源要求习题与思考题第5章 s7-200 plc的基本指令及程序设计 5.1s7-200 plc的编程语言5.2s7-200 plc的数据类型与存储区域5.2.1位、字节、字、双字和常数5.2.2数据类型及范围5.2.3数据的存储区5.3s7-200 plc的编程元件5.3.1编程元件5.3.2编程元件及操作数的寻址范围5.4寻址方式5.5程序结构和编程规约5.5.1程序结构5.5.2编程的一般规约5.6s7-200 plc的基本指令5.6.1位逻辑指令5.6.2立即i/o指令5.6.3逻辑堆栈指令5.6.4取反指令和空操作指令5.6.5正/负跳变触点指令5.6.6定时器指令5.6.7计数器指令5.6.8比较指令5.6.9移位寄存器指令5.6.10顺序控制继电器指令5.7典型控制环节的plc程序设计5.7.1单向运转电动机起动、停止控制程序5.7.2单按钮起动、停止控制程序5.7.3具有点动调整功能的电动机起动、停止控制程序 5.7.4电动机的正、反转控制程序5.7.5大功率电动机的星-三角减压起动控制程序5.7.6闪烁控制程序5.7.7瞬时接通/延时断开程序5.7.8定时器、计数器的扩展5.7.9高精度时钟程序5.7.10多台电动机顺序起动、停止控制程序 5.7.11故障报警程序5.8梯形图编写规则习题与思考题第6章 s7-200 plc的功能指令及使用6.1s7-200 plc的基本功能指令6.1.1数据传送指令6.1.2数学运算指令6.1.3数据处理指令6.2程序控制指令6.2.1有条件结束指令6.2.2暂停指令6.2.3监视定时器复位指令6.2.4跳转与标号指令6.2.5循环指令6.2.6诊断led指令6.3局部变量表与子程序6.3.1局部变量表6.3.2子程序6.4中断程序与中断指令6.4.1中断程序6.4.2中断指令6.5pid算法与pid回路指令6.5.1pid算法6.5.2pid回路指令6.6高速处理类指令6.6.1高速计数器指令6.6.2高速脉冲输出指令习题与思考题第7章 plc控制系统设计与应用实例 7.1plc控制系统设计的内容和步骤 7.1.1plc控制系统设计的内容7.1.2plc控制系统设计的步骤7.2plc控制系统的硬件配置7.2.1plc机型的选择7.2.2开关量i/o模块的'选择7.2.3模拟量i/o模块的选择7.2.4智能模块的选择7.3plc控制系统梯形图程序的设计7.3.1经验设计法7.3.2顺序控制设计法与顺序功能图7.4顺序控制梯形图的设计方法7.4.1置位、复位指令编程7.4.2顺序控制继电器指令编程7.4.3具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法7.5plc在工业控制系统中的典型应用实例7.5.1节日彩灯的plc控制7.5.2恒温控制7.5.3基于增量式旋转编码器和plc高速计数器的转速测量习题与思考题第8章 plc的通信及网络8.1siemens工业自动化控制网络8.1.1siemens plc网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议8.2s7-200串行通信网络及应用8.2.1s7系列plc产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数8.3通信指令及应用8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用习题与思考题第9章 step7-micro/win编程软件功能与使用 9.1软件安装及硬件连接9.1.1软件安装9.1.2硬件连接9.1.3通信参数的设置和修改9.2编程软件的主要功能9.2.1基本功能9.2.2主界面各部分功能9.2.3系统组态9.3编程软件的使用9.3.1项目生成9.3.2程序的编辑和传送9.3.3程序的预览与打印输出9.4程序的监控和调试9.4.1用状态表监控程序9.4.2在run方式下编辑程序9.4.3梯形图程序的状态监视9.4.4选择扫描次数9.4.5s7-200的出错处理附录附录a常用电器的图形符号及文字符号附录b特殊继电器(sm)含义附录c错误代码附录ds7-200可编程序控制器指令集附录e实验指导书附录f课程设计指导书附录g课程设计任务书附录h台达pws1711触摸屏画面编辑简介参考文献电气控制与PLC应用技术(黄永红著)目录《电气控制与plc应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识;介绍了plc的基本组成和工作原理;以西门子s7-200 plc为教学机型，详细介绍了plc的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容;书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。
《工业机器人技术基础》(第5章)
2．连续轨迹控制
（a）
（b）
（c）
图5-11 示教数据的编辑机能
（d）
连续轨迹控制不仅要求机器人以一定的精度到达目标点，而且对移动轨
迹也有一定的精度要求。
5.2.2 力控制
1．被动交互控制
在被动交互控制中，由于机器人固有的柔顺，机器人末端执行器的轨迹 被相互作用力所修正。被动交互控制不需要力〔力矩〕传感器，并且预设的 末端执行器轨迹在执行期间也不需要改变。此外，被动柔顺结构的响应远快 于利用计算机控制算法实现的主动重定位。
集中控制结构是用一台计算机实现全部控制功能，构简单、本钱低，但实时 性差，难以扩展。
图5-3 集中控制结构框图
2．主从控制结构
主从控制结构采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能。主计算机实现管理、 坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等；从计算机实现所有关节的动作控制。这种控制结 构系统实时性较好，适于高精度、高速度控制，但其系统扩展性较差，维修困难。
2．运动控制功能
运动控制功能是指通过对机器人末端执行器在空间的位姿、速度、加速度等项的 控制，使机器人末端执行器按照任务要求进行动作，最终完成给定的作业任务。
运动控制功能与示教再现功能的区别
在示教再现控制中，机器人末端执行器的各项运动参数是由示教人员 教给它的，其精度取决于示教人员的熟练程度；而在运动控制中，机器 人末端执行器的各项运动参数是由机器人的控制系统经过运算得来的， 且在工作人员不能示教的情况下，通过编程指令仍然可以控制机器人完 成给定的作业任务。
5.1.3 工业机器人控制系统的组成
工业机器人控制系统主要由控制计算机、示教盒、操作面板、硬盘和软盘存储器、 数字和模拟量输入/输出接口、打印机接口、传感器接口、轴控制器、辅助设备控制 接口、通信接口、网络接口等组成，如图5-2所示。
plc第五章
8. 定时器（T）
• 定时器（T）是累计时间增量的内部元件。 • S7-200 PLC定时器有三种类型：接通延时定时器
TON，断开延时定时器TOF，保持型接通延时定时 器TONR。 • 定时器的定时时基有三种：1ms、10ms、100ms 。使用时需要提前设置时间设定值。 • 与定时器相关的有两个变量：定时器当前值和定 时器状态位 。 • 定时器地址表示格式为：T［定时器号］，如T24 、T37、T38等 。
‘ASCII文本’
‘file’
按照ANSI/IEEE 754—1985 125．2或1．252×1 标准（单精度）格式
5.2.2 数据类型及范围
基本数据类型
数据的位数
布尔型(BOOL)
1
无符号数
字节型B(BYTE)
8
字型W(WORD)
16
双字型D(DWOR
32
D)
有符号数
字节型B(BYTE)
8
整型(INT)
• 其地址格式为： • 位地址：L［字节地址］.［位地址］，如L0.0、
L50.4。 • 字节、字、双字：L［数据长度］［起始字节地址
］，如LB33、LW44、LD55。 • CPU226模块局部存储器的有效地址范围为：L（
0.0～63.7）；LB（0～63）；LW（0～62）；LD （0～60）。
如VB20、VW100、VD320。 • CPU226模块变量存储器的有效地址范围为：V（0.0～
5119.7）；VB（0～5119）；VW（0～5118）；VD（0～ 5116）。
5. 局部变量存储器（L）
• 局部变量存储器（L）用来存放局部变量。局部变量存储器 局部有效。常用于带参数的子程序调用过程中。
第5章 FX2N系列可编程控制器
其中: 输入继电器和输出继电器用八进制数字编号 输入继电器和输出继电器用八进制 八进制数字编号
其它均采用十进制数字编号 其它均采用十进制数字编号 十进制
Date:
2011-4-28
Page: 11
机械工程与自动化学院
第五章 FX2N系列可编程控制器 系列可编程控制器
Date:
2011-4-28
Page: 5
机械工程与自动化学院
第五章 FX2N系列可编程控制器 系列可编程控制器
FX0N、FX1N系列 、 系列PLC（型号规格） 系列 （型号规格）
类 型 型 号 输入点数 输出点数 电源电压 10 16 24 16 8 8 不需要
AC100～240V ～ 或DC24V AC 100～240V ～
ห้องสมุดไป่ตู้
不需要 单独供电
Date:
2011-4-28
Page: 8
第五章 FX2N系列可编程控制器 系列可编程控制器
FX2N、FX2NC系列 、 系列PLC(特殊功能模块) 系列
型 号 功 能 说 明 4通道12位模拟量输入模块 通道12位模拟量输入模块 FX2 FX2N-4AD
FX2 FX2N-4AD-PT 供PT-100温度传感器用的4通道12位模拟量输入 ADPT-100温度传感器用的 通道12位模拟量输入 温度传感器用的4 FX2 FX2N-4AD-TC 供热电偶温度传感器用的4通道12位模拟量输入 AD供热电偶温度传感器用的4通道12位模拟量输入 FX2 FX2N-4DA FX2 FX2N-3A FX2 FX2N-1HC FX2 FX2N-1PG FX2 10GM FX2N-10GM 4通道12位模拟量输出模块 通道12位模拟量输出模块 2通道输入、1通道输出的8位模拟量模块 通道输入、 通道输出的8 2相50HZ的1通道高速计数器 50HZ的 脉冲输出模块 有4点通用输入、6点通用输出的1轴定位单元 点通用输入、 点通用输出的1
第5章S7-200PLC的指令系统-1
V0.0 VB0 VW0
BOOL BYTE WORD，INT
VD0
DWORD,DINT， REAL
2. 数据长度与数值范围
S7-200系列PLC的数据类型可以是字符串、 布尔型（0或1）、整数型和实数型（浮点数）。
布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括
任何程序（主程序、子程序和中断程序）访问。 而局部变量只是局部有效，即变量只能在特定的 程序中使用。
（4） 局部变量存储器L
局部变量存储器L的地址格式：
位地址：L[字节地址]. [位地址]
如L1.5 字节、字、双字地址: L[数据长度] [起始位字节地址] 如LB21、LW44、LD55
（4） 局部变量存储器L
SM0.5 —周期为1秒钟，占空比为50％的时钟脉冲。
（7） 定时器存储器T
PLC所提供的定时器作用相当于继电器控制系 统中的时间继电器。每个定时器可提供无数对 常开和常闭触点供编程使用。其设定时间通常 由程序设置。 地址格式：T[定时器号] 如T37
有效地址范围：T（0～255）
16位符号整数（INT）和32位符号整数（DINT）。
2. 数据长度与数值范围
3. 常数
S7-200的许多指令中常会使用常数。常数的数
据长度可以是字节、字和双字。CPU以二进制的
形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进 制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。书 写格式如下：
3. 常数
十进制常数：179 ； 十六进制常数：16#B3 ；
（2） 内部标志位存储器M
CPU224内部标志位存储器（M）的有效地址范 围：
M（0.0 ～31.7）
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
STM32系列单片机原理及应用-C语言案例教程 第5章 STM32的模拟量接口及使用方法
第5章 STM32的A/D和D/A转换
内容提要：
5.1 概述 5.2 A/D转换接口 5.3 D/A转换接口
第5章 STM32的A/D和D/A转换
5.1 概述：
本章描述STM32单片机A/D和D/A转换器的原理、结构、控 制和相关特殊寄存器的用法，举例说明软件设计及应用实例。 介绍PWM发生器工作原理、实际应用案例和几种常见的滤波方 法。
或JEOC中断。 • DUALMOD [3：0]用于设置A/D的操作模式。
ห้องสมุดไป่ตู้ 第5章 STM32的A/D和D/A转换模块 扫描模式
第5章 STM32的A/D和D/A转换模块 A/D时钟
第5章 STM32的A/D和D/A转换模块 A/D的采样时间
最小采样时间1us(ADC时钟=14MHz，采样周期为1.5周期下得到）
第5章 STM32的A/D和D/A转换
5.2 A/D转换模块
计算机所处理的数据都是数字量，大多数的控制对 象是连续变化的模拟量，很多传感器的输出也是模拟量， 必须在模拟量和数字量之间进行转换。
将模拟信号转换成数字信号称为模/数（A/D）转换。
第5章 STM32的A/D和D/A转换
5.2.1 STM32的A/D综述
第5章 STM32的A/D和D/A转换
偏移和增益整定电路
图为一通用的模拟信号输入电路。它对模拟输入信号进行偏 移和增益处理，使输入到模拟引脚（A/D0～A/D7）的电压为0～5V， 偏移细调通过R2实现。增益范围由调整R5完成。
第5章 STM32的A/D和D/A转换
5.2.5 A/D常用函数
ADC初始化函数ADC_Init; ADC使能函数 ADC_Cmd(); ADC使能软件转换函数 ADC_SoftwareStartConvCmd; ADC 规则通道配置函数ADC_RegularChannelConfig; ADC 获取转换结果函数ADC_GetConversionValue;
第5章S71200PLC的PID工艺功能
5.3 PID_Compact指令——PID指令的输入变量
参数名称
数据 类型
说明
默认值
Setpoint
Real 自动模式的控制器设定值
0.0
Input
Real
作为实际值(即反馈值)来源的用户 程序的变量
0.0
Input_PER Word 作为实际值来源的模拟量输入 W#16#0
ManualEnable Bool
SetpointLimit_L Bool 1时设定值的绝对值达到或低于下限
InputWarning_H Bool 1时实际值达到或超过报警上限
默认值 0.0 0.0 W#16#0 FALSE FALSE FALSE FALSE
InputWarning_L Bool
State
Int
Error
DWord
5.1 模拟量闭环控制系统——变送器的选择
变送器分为电流输出型和电压输出型。 电压输出型变送器具有恒压源特性，输入阻抗很高。如果变送 器距离PLC较远，通过线路间的分布电容和分布电感产生的干 扰信号电流，在模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压。例 如1A干扰电流在10M输入阻抗上将产生10V的干扰电压信 号，所以远处传送模拟量电压信号时抗干扰能力很差。 电流输出型变送器具有恒流源的性质，内阻很大，输入阻抗较 小(例如250 )。线路上的干扰信号在模块的输入端阻抗上产 生的干扰电压很低，所以模拟量电流信号适合于远程传送。
调用PID_Compact的时间间隔称为采样时间，为了保证精确的采 样时间，用固定的时间间隔执行PID指令，在循环中断OB中调用 PID_Compact指令。 建立循环组织块OB200，设置循环时间间隔为300ms。
5.3 PID_Compact指令——调用PID_Compact指令 1/2
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5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
• 缓冲寄存器(BFM)分配： • FX系列PLC基本单元与FX-4AD、FX-2DA 等之间的数据通信是由FROM指令和TO指令 来执行的，FROM是基本单元从FX-4AD、 FX-2DA读数据的指令，TO是从基本单元将 数据写到FX-4AD、FX-2DA的指令。实际上 读、写操作都是对FX-4AD、FX-2DA的缓冲 寄存器BFM进行的。这一缓冲寄存器区由32 个l 6位的寄存器组成，编号为BFM#0～#31。 FX-4AD模块BFM的分配表详见表5-2。
• 与F1、F2系列PLC配合 输入通道编号12种表示法 CH010~CH013 CH410~CH413 CH510~CH513 输出通道编号6种表示法 CH000~CH001 CH400~CH401 CH500~CH501
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
• 与F1、F2系列PLC配合 • 编写指令时的通道编号 输入通道编号12种表示法 K010~K013 K410~K413 K510~K513 输出通道编号6种表示法 K000~K001 K400~K401 K500~K501
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
3、通道编号 • 与F1、F2系列PLC配合 • F1、F2系列PLC中有3个扩展接口，分别编号为000、 • 400、500。F2-6A-E直接与相应接口相连即可。 • 电气连接时的通道编号（见图5-6） • 输入／输出的通道号由3位数字组成。
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
第5章 可编程控制器的模拟量 控制与编程
• 5.1模拟量的基本概念 • 5.2模拟量模块及其编程 • 5.3模拟量控制的应用
5.1模拟量的基本概念
• 模拟量：在时间上、数值上都连续变化的物理量。 1、初始性 • 模拟量大部分是自然界中的初始变量。
• 对非电量进行测量、处理、控制时，要把非电量转化 成模拟电信号。 • 标准的模拟电压信号：0~10V。 • 标准的模拟电流信号：4~20mA或0~20mA • 模拟电信号的产生过程：见图5-1
在图5-14中， X40、Y30为扩展口号， D310为数据 源；K00为数据传送目标；ANWR指明模拟量写操作； 程序段含义：当X0得电时，PLC将D310中的4位 BCD码处理为8位二进制数后写到连接X40，Y30扩展 口的F2-6A-E中，转换成模拟量后从输出第0号通道输出。
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
5.1模拟量的基本概念
5.1模拟量的基本概念
2、连续性 • 模拟量随时间的变化曲线是光滑而连续的，没有间断 点。 • 变化曲线见图5-2 3、转换性 • A/D转换；D/A转换。 4、过程性 • 模拟量控制系统=过程控制系统：输入信号和输出信号 都是模拟量的控制系统。 • 模拟量控制系统框图：图5-4
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
5、编程方法 • FX2系列PLC： 向F2-6A-E写数据用功能指令ANWR。此时数据源为 PLC的数据寄存器D000~D512、 D1000 ~ D2999 ； 数据目标为F2-6A-E的输出通道。 在图5-14中， X40、Y30为扩展口号， D310为数据 源；K00为数据传送目标；ANWR指明模拟量写操作； 程序段含义：当X0得电时，PLC将D310中的4位BCD 码处理为8位二进制数后写到连接X40，Y30扩展口的F26A-E中，转换成模拟量后从输出第0号通道输出。
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
5、编程方法 • FX2系列PLC： 从F2-6A-E读数据用功能指令ANRD。此时数据源为 F2-6A-E的输入通道；数据目标为PLC的数据 寄存器D000~D512、 D1000~D2999 。 在图5-13中，X40、Y30为扩展口号， K10为数据 来源； D300为数据传送目标；ANRD指明模拟量读操 作； 程序段含义：当X0得电时，PLC将连接X40，Y30 扩展口的F2-6A-E的输入第0号通道中的模拟量，转换成 8位二进制数后读入PLC，被处理为4位BCD码存入PLC 的D300中。
5.2 模拟量模块及其编程
• FX2系列PLC的模拟量控制模块主要有：4路 输入、2路输出模块F2-6A-E；4路输入模块 FX-4AD； 2路输出模块FX-2DA 等。 • 常用的模拟量模块外形图见图5-5
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
• F2-6A-E模拟量输入输出单元功能模块既可用 于Fl、F2系列PLC，也适用于FX2和FX2C系 列PLC。 • F2-6A-E是8位4通道输入、2通道输出的模拟 量输人输出模块。 • F2-6A-E输入输出特性如表5-1所示。
在图5-13中，X40、Y30为扩展口号， K10为数据 来源； D300为数据传送目标；ANRD指明模拟量读操 作； 程序段含义：当X0得电时，PLC将连接X40，Y30 扩展口的F2-6A-E的输入第0号通道中的模拟量，转换成 8位二进制数后读入PLC，被处理为4位BCD码存入PLC 的D300中。
5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
• ①在BFM#0中写入十六进制4位数字H□□□□使各通 道初始化，最低位数字控制通道1，最高位控制通道4， 各位数字的意义如下： • □=0：设定输入范围-1OV～+l0V • □=1：设定输入范围+4mA～+20mA • □=2：设定输入范围-20mA～+20mA • □=3：关闭该通道 • 例如BFM#0＝H3310时，则 CH1：设定输入范围-10V～+10V CH2：设定输入范围+4mA～+20mA CH3、CH4：关闭该通道
5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
• ⑤若BFM＃21的b1、b0分别置为1、0，则增 益和零点的设定值禁止改动。要改动零点和增 益的设定值时必须令b1、b0的值分别为0、l。 零点：数字量输出为0时的输入值。 增益：数字输出为+l000时的输入值。
5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
• ⑦BFM#23和#24中设定值以mV或μA为单位， 但受FX-4AD的分辨力的影响，其实际响应以 5mV／20μA为步距。 • ⑧BFM#30中存的是特殊功能模块的识别码。 PLC可用FROM指令读入。FX-4AD的识别码 为K2010。用户在程序中可以方便地利用这一 识别码传送数据前先确认该特殊功能模块。 ⑨BFM#29中各位的状态是FX-4AD运行正常 与否的信息。例如，b2为OFF时，表示 DC24V电源正常，b2为哦ON时，则电源有 故障。用FROM指令将其读入，即可作相应处 理。 • BFM#3l不能使用
• 综合编程方法（P129图5-15、图5-16）
读入
读
求和
加
加
加 求平均值F
除
求平均值F
除
平均值 F输出 写
求绝对值 求绝对值
f= F1-F 求压力差
减 减 压力差2f 保存
K78
乘 乘
压力差2f 输出
5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
• 1、FX-4AD模拟量输入模块 • FX-4AD为4通道12位A／D转换模块，根据 外部连接方法及PLC指令，可选择电压输入或 电流输入，是一种具有高精确度的输入模块。 通过简易的调整或根据PLC的指令可改变模拟 量输入的范围。瞬时值和设定值等数据的读出 和写入用FROM／TO指令进行。FX-4AD的 技术指标如表5-2所示 。
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
• 与FX2系列PLC配合 • 电气连接时的通道编号（见图5-9） 输入通道编号表示法 X□□，Y□□010~ X□□，Y□□013 输出通道编号表示法 X□□，Y□□000~ X□□，Y□□001
5.2பைடு நூலகம்1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
• 与FX2系列PLC配合
• ⑥在BFM#23和BFM#24内的增益和零点设定 值会被送到指定的输入通道的增益和零点寄存 器中。需要调整的输入通道由BFM#22的G、 0(增益-零点)位的状态来指定。 例如，若BFM#22的G1、01位置1，则 BFM#23和24的设定值即可送入通道l的增益 和零点寄存器。各通道的增益和零点既可统一 调整，也可独立调整。
5.2.2 FX-4AD与FX-2DA模拟量模块
• 表中带*号的缓冲寄存器中的数据可由PLC通过 TO指令改写。改写带*号的BFM的设定值即可 改变FX-4AD模块的运行参数，调整其输入方 式，输入增益和零点等。 • 从指定的模拟量输入模块读人数据前应先将设 定值写人，否则按缺省设定值执行。 • PLC用FROM指令可将不带*号的BFM内的数 据读入。
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
• 与FX2系列PLC配合 • 与FX2系列PLC配合时，它们之间必须加一个FX224EI接口单元。每个FX2系列PLC最多可接3个FX224EI。每个FX2-24EI可提供16个输入点，8个输出点。 • FX2-24EI与FX2基本单元相接时，由近到远依次编号 为NO.1、 NO.2、 NO.3。地址用输入输出的首元件号 表示。X40，Y30（实际地址X40~X57， Y30~Y37）；X60，Y40 （实际地址X60~X77， Y40~Y47） ；X100，Y50 （实际地址X100~X117， Y50~Y57） 。（见图5-8）
5.2.1模拟量输入／输出单元 F2-6A-E
5、编程方法 • F1、F2系列PLC： 向F2-6A-E写数据用功能指令F670 K86。此时数据 源为PLC的数据寄存器D700~D777；数据目标为F26A-E的输出通道。 在图5-12中，F671为设定线圈，用于指明数据源； F672为设定线圈，用于指明数据传送目标；F670为功 能线圈，K86指明模拟量写操作； 程序段含义：当X400得电时，PLC将D740中的3位 BCD码处理为8位二进制数后转换成模拟量写到连接000 扩展口的F2-6A-E的输出第1号通道中。