(完整版)PLCS7-300课后习题答案
课后题：
第一章：
1.什么是可编程控制器？
答：可编程序控制器（Programmable Controller）：可通过编程或软件配置改变控制对策的控制器。是一台专业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入输出接口，并且具有较强的驱动能力。
2.可编程控制器是如何分类的？简述其特点。
答：一体化紧凑型PLC：电源，CPU中央处理系统，I/O接口都集成在一个机壳内。标准模块式结构化PLC：各种模块相互独立，并安装在固定的机架上，构成一个完整的PLC应用系统。
3.简述可编程控制器的工作原理，如何理解PLC的循环扫描工作过程？
答：当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC采用循环扫描的工作方式，对输入信号进行的是一次性“采样”。采用这种工作方式，在一个PLC程序循环周期内，即使实际输入信号状态发生变化，也不会影响到PLC 程序的正确执行，从而提高了程序执行的可靠性。
用户程序通过编程器或其他输入设备存放在PLC的用户存储器中。当PLC 开始运行时，CPU根据系统监控程序的规定顺序，通过扫描，可完成各输入点状态采集或输入数据采集，用户程序的执行，各输出点状态的更新，编程器键入响应和显示器更新及CPU自检等功能。
PLC的扫描可按固定顺序进行，也可按用户程序规定的顺序执行。
4.简述PLC与继电接触器控制在工作方式上各有什么特点。
在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，同他们在梯形图中的位置有关，这种工作方式称为串行工作方式。
5.PLC能用于工业现场的主要原因是什么？
答：因为它能较好地解决工业控制领域中用户普遍关心的可靠，安全，灵活，方便，经济等问题。
1．可靠性高，抗干扰能力强；2．灵活性好，扩展性强；3．控制速度快，稳定性强；4．延时调整方便，精度较高；5．系统设计安装快，维修方便；6．丰富的I/O接口模块；7．采用模块化结构；8．功能完善，编程简单，易于使用；9．总体价格低。
6.详细说明PLC在扫描的过程中，输入映像寄存器和输出映像寄存器各起什么作用？
输入采样阶段：PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入状态进行采样，并将采样结果分别存入相应的输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，在程序执行期间即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只在下一个工作工作周期的输入才被从新采样到。输出刷新阶段：当所有指令执行完后，进入输出刷新阶段。此时，PLC将输出映像寄存器中所有与输出有关的输出继电器的状态转存到输出锁存器中，并通过一定的方式输出，驱动外部负载。
7．PLC控制器的控制程序为串行工作方式，继电接触器控制线路为并行工作方式，相比之下，PLC的控制结果有什么特殊性？
答：（1）输入/输出滞后现象：与PLC的集中输入集中刷新、程序循环执行、输入滤波器造成的时间常数、输出继电器机械滞后以及程序设计不当的附加影响等有关。（2）多重输出不允许：关于步进梯形图多重输出的情况，将在后面具体讲述的PLC指令时予以介绍。
8. PLC、单片机系统的主要区别在哪里？
答：（1）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。（2）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。（3）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。（4）单片机用来实现自动控制时，一般要在I/O接口上做大量的工作。例如要考虑现场与单片机的连接，接口的扩展，I/O信号的处理，接口工作方式等问题，除了要设计控制程序外，还要在单片机的外围做很多软硬件工作，系统的调试也较复杂。PLC的I/O口已经做好，输入接口可以与输入信号直接连线，非常方便，输出接口也具有一定的驱动能力。
第二章：
1．SIMATIC S7-300 MPI接口有何用途？
答：MPI是多点接口(Multi Point Interface)的简称，是西门子公司开发的用于PLC 之间通讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。
2．DI模块接口电路有哪些？DO接口电路有哪些？
答：直流32点数字量输入模块的内部电路；交流32点数字量输入模块的内部电路。32点数字量晶体管输出模块的内部电路；32点数字量晶管输出模块的内部电路；16点数字量继电器输出模块的内部电路。
3．PLC的工作方式有几种？如何改变PLC的工作方式？
答：一．PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式
二．中断处理。
1）．每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。2）．输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3）．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。
4）．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。
5）．扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数
6）．由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。
4．PLC按电源分类有哪几种输出模块？若按开关器件分类，有哪几种输出方式？如何选PLC输出类型？
答：直流驱动输出模块、交流驱动输出模块。有继电器输出模块、晶体管输出模块、晶闸管输出模块。驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交流负载的双向晶闸管或固态继电器，以及既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载的小型继电器。可根据实际情况按照上述规则选取。
5．PLC中的“软继电器“与实际的继电器相比，有哪些特点？
答：（1）反应速度快，噪音低，能耗小。体积小；
（2）功能强大，编程方便，可以随时修改程序；
（3）控制精度高，可进行复杂的程序控制；
（4）能够对控制过程进行自动检测；
（5）系统稳定，安全可靠；
6．何谓通道和通道号？PC的通道分哪几类？
答：计算机系统中传送信息和数据的装置，主要有主存储器读写通道和输入、输出通道。能接收中央处理机的命令，独立执行通道程序，协助中央处理机控制与管理外部设备。通道号则是对某个通道的称谓。
分类：字节多路通道、数组多路通道、选择通道。
第四章：
1．S7-300有哪几种寻址方式？直接寻址与间接寻址有何区别？
S7-300有4种寻址方式：立即寻址、存储器直接寻址、存储器间接寻址、寄存器间接寻址。
存储器直接寻址，简称直接寻址，这种寻址方式在指令中直接给出操作数的存储单元地址。
存储器间接寻址，简称间接寻址，这种寻址方式在指令中以存储器的形式给出操作数所在存储单元地址，也就是说该存储器的内容是操作数所在存储单元的地址。
2．M0.0、MB0、MW0和MD0有何区别？
M、MB、MW、MD都是位存储器（又称输出继电器）。M为存储位标识符，寻址范围为0.0~255.7；MB为存储字节标识符，讯寻址范围为0~255；MW为存储字标识符，寻址范围为0~254；MD为存储双字标识符，寻址范围为0~252。
3．S7-300 PLC有哪些内部元器件？各元件地址分配和操作数范围怎么确定？
S7-300 PLC的内部元器件有：输入过程映像寄存器、输出过程映像寄存器、位存储器、外部输入寄存器、外部输出寄存器、定时器、计数器、数据块寄存器、
4．在状态字中，RLO作用是什么？
状态字中RLO位存储逻辑操作结果。位逻辑指令扫描信号状态“1”和“0”，并根据布尔逻辑对它们进行组合，所产生的结果（“1”或“0”）成为逻辑运算结果，存储在状态字“RLO”中。
6．在RS触发器中何谓“置位优先”和“复位优先”，如何运用？置位、复位指令与RS触发器指令有何区别？（55）
置位优先：当R和S驱动信号同时为“1”时，触发器最终为置位状态；
复位优先：当R和S驱动信号同时为“1”时，触发器最终为复位状态；
如何运用：
RS触发器和SR触发器的“位地址”、置位、复位及输出（Q）所使用的操作数可以是：I、Q、M、L、D。
RS触发器：
SP触发器：
区别：
置位和复位指令根据RLO的值来决定操作数的信号状态是否改变，对于置位指令，一旦RLO为“1”，则操作数的状态置“1”，即使RLO又变为“0”，输出仍保持为“1”；若RLO为“0”，则操作数的信号状态保持不变。对于复位操作，跟置位情况类似；这一特性又陈伟静态的置位和复位，相应地，赋值指令被成为动态赋值。
而RS触发器指令时根据R、S的输入状态以及RS触发器的类型来决定输出地状态。
7．对触点的边沿检测指令与对RLO的边沿检测指令有何区别？
答：RLO-边沿检测：当逻辑操作结果变化时，产生RLO边沿。检测正边沿FP——RLO从“0”变化到“1”，“FP”检查指令产生一个“扫描周期”的信号“1”；检测负边沿FN，则RLO从“1”变化到“0”，“FN”检查指令产生一个“扫描周期”的信号“1”。上述两个结果保存在“FP（FN）”位存储器中或数据位中，如M 1.0……，同时，可以输出在其他线圈。
信号-边沿检测：同上面的RLO指令类似，当信号变化时，产生信号边沿，也有正/负边沿之分：POS/NEG。
综上所述，这两着之间的主要区别在于一个是检测逻辑操作结果，一个是操作信号变化结果。8．一个常开按钮按下的过程中，发生了两个边沿跳变，何谓“上升沿”？在S7-300PLC中如何检测“上升沿”？
上升沿：从0到1的跳变称为上升沿。
采用触点信号上升沿检测指令来检测。
比如：
A I0.0(与运算)
BLD 100
FP M0.0（上升沿检测）
= Q4.0
9．S7-300有几种形式的定时器？脉冲定时器和扩展脉冲定时器有何区别？
答：共有5种定时器指令，它们是：S_PULSE（脉冲定时器）、S_PEXT（扩展脉冲定时器）、S_ODT（接通延时定时器）、S_ODTS（保持型接通延时定时器）、S_OFFDT（断电延时定时器）。
区别：
S_PULSE（脉冲定时器）的工作特点为：输入为1，定时器开始计时，定时位为1；计时时间到，定时器停止工作，定时位为0。如在定时时间未到时，输入变为0，则定时器停止工作，定时器位为变为0。
S_PEXT（扩展脉冲定时器）的工作特点为：输入从0→1时，定时器开始工作计时，定时器位为1；定时时间到，定时器位为0。在定时过程中，输入信号断开不影响定时器的计时（定时器继续计时）。
10．用线圈表示的定时器与用功能框表示的定时器有何区别？
答：用线圈表示的定时器一般接在网络的最后；（如下图：）
用方框表示的定时器后面还有一个输出端，可以控制通断。（如下图：）
11．S7-300的计数器有几种计数方式？
答：计数方式可分为：
1. 连续计数，计到上限时跳到下限重新开始。
2. 一次计数，计到上限时跳到下限等待新的触发。
3. 周期计数，从装载值开始计数，到可设置上限时跳到装载值重新计数。
12．分析几种移位指令的区别。
答：1. SSI或SSI<数值>（有符号整数移动），空出位用符号位（位15）填补，最后一处的位送CC1，有效移位位数是0~15。
2. SSD或SSD<数值>（有符号长整数移动），空出位用符号位（位31）
填补，最后移出的位送CC1，有效移位位数是0~32。
3. SLW（字左移）或SLW<数值>，空出位用“0”填补，最后移出的位送
CC1，有效移位位数是0~15。
4. SRW（字右移）或SRW<数值>，空出位用“0”填补，最后移出的位送
CC1，有效移位位数是0~15。
5. SLD（双字左移）或SLD<数值>，空出位用“0”填补，最后移出的位
送CC1，有效移位位数是0~32。
6. SRD（双字右移）或SRD<数值>，空出位用“0”填补，最后移出的位
送CC1，有效移位位数是0~32。
7. RLD（双字循环左移）或RLD<数值>，有效移位位数是0~32。
8. RRD（双字循环左移）或RRD<数值>，有效移位位数是0~32。
9. RLDA（累加器1通过CC1循环左移），累加器1的内容与CC1一起
进行循环左移1位。CC1移入累加器1的位0，累加器1的位31移入
CC1。
10. RRDA（累加器1通过CC1循环右移），累加器1的内容与CC1一
起进行循环左移1位。CC1移入累加器1的位0，累加器1的位31移入
CC1。
第五章：
1．STEP7中有哪些逻辑块？
答：逻辑块包括功能块FB、FC，组织块OB，系统功能块SFB、SFC。
2．功能FC和功能块FB有何区别？
答：功能块FB和功能FC都属于用户自己编程的块，功能块FB带有一个附属的背景数据块DI。传递给FB的参数和静态变量存在背景背景数据块中，临时变量存在L数据堆栈中。功能FC没有它自己的存储区，所以必须为它内部的形式参数指定实际参数。另外，不能为FC的局域数据分配初始值。
3．系统功能SFC和系统功能块有何区别？
答：系统功能SFC和系统功能块SFB与功能FC、功能块FB非常相似，只不过前面两者是系统自带的。系统功能块SFB要求必须为它生成背景数据块，并将其下载到CPU中作为用户程序的一部分，而系统功能SFC不需要。
4．共享数据块和背景数据块有何区别？
答：共享数据块：又称作全局数据块，用于存储全局数据，所有逻辑块（OB、FC、FB）都可以访问共享数据块存储的信息。
背景数据块：用作“私有存储器区”，即用作功能块（FB）的“存储器”。FB的参数和静态变量安排在它的背景数据块中。背景数据块不是由用户编辑的，而是由编辑器生成的。
5．什么是符号地址？采用符号地址有哪些好处？
答：符号寻址：在符号寻址中，使用的是符号（例如：MOTOR_ON ），而不是绝对地址。在符号表中可以对输入、输出、定时器、计数器、位存储器和块定义符号。
使用符号地址使得程序方便易读，即其阅读性和可理解性更高。
6．组织块可否调用其他组织块？
答：OB 组织块由PLC的操作系统自行调用，无需用户干预，用户仅可以在OB 中调用其他的FC，FB，不可调用OB。
7．B堆栈与L堆栈有何不同？
答：局部数据堆栈简称L堆栈，是CPU中单独的存储器区，可用来存储逻辑块的局部变量（包括OB的起始信息）、调用功能FC时要传递的实际参数，梯形图程序中的中间逻辑结果等。可以按位、字节、字和双字来存取。块堆栈简称B 堆栈，是CPU系统内存的一部分，用来存储被中断的块的类型、编号、优先级和返回地址；中断时打开的共享数据块和背景数据块的编号；临时变量的指针（被中断块的L堆栈地址）。
8．在变量声明表内，所声明的静态变量和临时变量有何区别？
答：静态变量和临时变量同属于局部变量，临时变量又称作暂态变量，静态变量存储在背景数据块中，块调用结束后，其内容被保留；临时变量存储在L堆栈中，执行结束变量的值因被其它内容覆盖而丢失。
编程题解答
第四章：
1．第1次按按钮指示灯亮，第2次按按钮指示灯闪亮，第3次按下按钮指示灯灭，如此循环，试编写其PLC控制的LAD程序。
分析：通过计数器和比较器实现题目中的要求：
按第1次，计数器为1，通过比较器，使灯Q0.0亮；
按第2次，计数器为2，通过比较器，使灯Q0.0闪；
按第3次，计数器为3，通过比较器，清零计数器，并使灯Q0.0灭。
程序如下：
按一次开关，记一次数；
第一次按，灯Q0.0亮；第二次按，灯Q0.0闪；
与程序段2一起实现灯Q0.0的闪烁；
按第三次时，用Q0.1来清空计数器。实验仿真：
第1次按时，计数器为1，Q0.0亮；
第2次按时，计数器为2，Q0.0闪；既有亮，又有灭；
第三次按时，计数器清零，Q0.0灭
2．用一个按钮控制2盏灯，第1次按下时第1盏灯亮，第2盏灯灭；第2次按下时第1盏灯灭，第2盏灯亮；第3次按下时2盏灯都灭。
分析：使用计数器和互锁来实现题目所给的要求；
计数器用来记录按键的次数；
互锁电路来实现灯Q0.0亮的时候，灯Q0.1灭；灯Q0.1亮的时候，Q0.0灭；
程序如下：
用计数器记录按下的次数；
利用互锁电路来实现Q0.0亮的时候，灯Q0.1灭；灯Q0.1亮的时候，Q0.0灭；
第三次按下时，利用Q0.2来清零计数器，同时也使得Q0.0与Q0.1都灭；
实验仿真：
第一次按下：
计数器为1，灯Q0.0亮；灯Q0.1灭；
第二次按下：
计数器为2，灯Q0.0灭；灯Q0.1亮；
第三次按下：
计数器清零，两盏灯都灭。
3．编写PLC控制程序，使Q4.0输出周期为5s，占空比为20％的连续脉冲信号。
分析：采用两个定时器以及常开常闭开关来实现某个通路的循环通断，同时设置相应地定时器的定时时间，就能够满足题目要求。
程序如下：
当I0.0没有按下时，定时器处于复位状态，按下I0.0后，从Q4.0先灭4s，再亮1s，这样就是先了题目的要求
实验仿真：
当I0.0按下后：
T0开始计时，4s后，Q4.0亮，如下：
同时，定时器T1开始计时，
经过1s后，Q4.0又灭，如下不停地循环下去，实验题目要求。
4．设计鼓风机系统控制程序。鼓风机系统一般有引风机和鼓风机两级构成。要求：（1）按下起动按钮后首先起动引风机，引风机指示灯亮，10s后鼓风机自动起动，鼓风机指示灯亮；按下按钮后首先关断鼓风机，鼓风机指示灯灭，经20s后自动关断引风机和引风机指示灯。
（2）起动按钮接I0.0，停止按钮接I0.1。鼓风机及其指示由Q4.1和Q4.2
驱动，引风机及其指示由Q4.3和Q4.4驱动。
分析：使用延迟定时器来实验引风机与鼓风机的先后开启与关闭。
程序如下：
按下启动开关I0.0时，Q4.3与Q4.4先启动，并是先自锁功能，即使I0.0弹起，Q4.3与Q4.4也是导通的；
用中间状态M0.0来启动定时器T0，即10s后来启动Q4.1和Q4.2；
10s后，启动Q4.1和Q4.2；
按下停止按钮I0.1后，定时器T1启动，首先Q4.1与Q4.2断开，接着经过20s 后，Q4.3与Q4.4断开。
实验仿真：
按下I0.0，先Q4.4与Q4.3先启动，T0开始计时
10s后，Q4.1与Q4.2启动
按下I0.1后，先关闭Q4.1和Q4.2，同时启动定时器T1
20后Q4.4与Q4.3关闭
5．某设备有3台风机，当设备处于运行状态时，如果有2台或2台以上风机工作，则指示灯常亮，指示“正常”；如果仅有1台风机工作，则该指示灯以0.5Hz的频率闪烁，指示“一级报警”；如果没有风机工作了，则指示灯以2Hz的频率闪烁，指示“严重警报”。当设备不运转时，指示灯不亮。试用STL及LAD编写符合要求的控制程序。
提示：本题要点是如何实现“一灯多用”功能。指示灯H1指示了4种状态：“正常、一级报警、严重警报、设备停止”。
分析：本实验涉及到一些信号的与或的关系，并可以一用第一题中小灯闪烁的思路来实现不同频率的闪烁。（I0.0启动开关；I0.1，I0.2，I0.3表示风机，1
表示正在运行，0表示不运行；Q0.0指示灯）
LAD程序如下：
当有2台以上的风机处于工作时，第一部分通，灯Q0.0一直亮；
当只有1台风机处于工作时，第二部分通，灯Q0.0以0.5Hz的频率闪烁；
当没有风机处于工作时，第三部分通，灯Q0.0以2Hz的频率闪烁；
使灯以0.5Hz的频率闪；
使灯以2Hz的频率闪；STL程序如下：
A I 0.0
A(
A I 0.1
A I 0.2
A I 0.3
O
A I 0.1
A I 0.2
AN I 0.3
O
A I 0.1
AN I 0.2
A I 0.3 O
AN I 0.1 A I 0.2 A I 0.3 )
O(
A I 0.0 A(
AN I 0.1 AN I 0.2 A I 0.3 O
AN I 0.1 A I 0.2 AN I 0.3 O
A I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 )
AN T 1 L S5T#1S
SD T 0 NOP 0
NOP 0
NOP 0
A T 0 )
O(
A I 0.0 AN I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 AN T 3 L S5T#500MS SD T 2 NOP 0
NOP 0
NOP 0
A T 2 )
= Q 0.0