习题答案。
第二章题目。
2-1. 什么是可编程控制器plc？与继电器控制和微机控制相比它的主要优点是什么？
2-2. 各发展阶段的plc产品在其内部构成（cpu存储器）、功能以及应用领域等方面有什么区别？
2-3. plc 具有可靠性、抗干扰能力强的主要原因何在？
2-4. plc基本单元（主机）有哪几部分组成？各部分的作用是什么？
2-5. plc内部存储空间可分为哪几部分？各部分的存储内容是什么？
2-6. fx2系列plc内部供编程使用的软器件有哪几种？各有什么用途？
2-7. 特殊用途的辅助继电器、数据寄存器有几种类型？各有什么特点？
2-8. fx2系列plc提供几种中断源？其中断指针标号（i□□□是如何表示的？
2-9. plc采用什么工作方式？其特点是什么？
2-10. 开关量输入信号的脉冲宽度有什么限制？通常plc开关量的输入响应延迟为多少？
2-11. plc扫描周期应包含哪几部分时间？plc最少响应时间是多少？i/0响应迟后的主要因素有哪些？提高i/o响应速度的主要措施有哪些？
2-12. 何谓i/o寻址方式？plc 的i/o寻址方式有几种 ？
2-13. plc 的开关量输入与输出方式有哪几种？输入、输出电路包含哪些基本部分？构成模拟量i/o映象区的方式有哪几种？
2-14. plc的定时器是如何组成的？采用何种计时方式？当前值和线圈逻辑状态是如何刷新的？产生计时误差的原因是什么？
2-15. fx2系列plc内部提供哪些类型的定时器？各类定时器的计时分辨率和计时范围是多少？设定值k是如何计算？
2-16. plc的计数器是如何组成的？fx2系列plc内部提供哪些类型的计数器？采用何种计数工作方式？各类计数器的最高频率如何确定？
第二章解答。
2-1.什么是可编程控制器plc？与继电器控制和微机控制相比它的主要优点是什么？
答：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
可编程控制器是一台专为工业控制而设计制造的专用计算机，它具有丰富的输入输出接口和较强的输出驱动能力。可编程控制器直接应用于工业环境，有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围，这是区别于一般微机控制的一个重要特征。
可编程控制器与以往所讲的鼓式、机械式的顺序控制器以及继电器式的程序控制器在“可编程”方面有着质的区别，后者是通过硬件或硬接线的变更来改变程序，而plc引入了微处理半导体存储器等新一代的微电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活的修改，即用软件方式来实现“可编程”的目的。
2-2. 各发展阶段的plc产品在其内部构成（cpu存储器）、功能以及应用领域等方面有什么区别？
1.早期plc（2024年～2024年）分立元件或中小规模集成电路组成运算器、控制器与i/o通道等电子电路，构成一台准计算机。并采用磁芯存储器。
用户存储容量2k步以上。作为继电器控制装置的替代产品，控制规模小，**昂贵，应用不广泛。应用于逻辑顺序控制、定时、计时控制。
2. 中期plc（2024年～2024年）采用大规模集成电路并有8位或16位微处理器构成cpu。采用高密度、低功耗cmos rom ram存储器，用户存储容量达8k步以上。
特殊功能i/o模块基本形成系列产品。适用于大、中规模的开关量与模拟量控制系统和一般联网、通信监控系统。**大幅下降，应用广泛。
增加算术运算及数据处理与数字通信、联网功能，并采用自诊断，容错技术以提高可靠性。
3. 现代plc（2024年～至今）采用超大规模集成电路和先进安装技术并采用16位或32位高速大容量微处理器芯片构成cpu，并采用专用cpu系统。用户存储容量可达16k以上，各种智能i/o功能模块不断涌现。
可构成大型分级联网控制系统实现图像动态监控和模拟网络资源共享，实现工厂生产管理自动化。
性价比大幅提高，应用遍及工业控制各种领域并能满足各种特殊控制要求的需要。实现高速、大容量信息处理并增加复杂的数据运算与数据处理功能。具备更强的自诊断和故障处理能力，可靠性更高，通信、联网能力更强。
2-3. plc 具有可靠性、抗干扰能力强的主要原因何在？
答：1、工作原理方面采用循环扫描、集中输入与集中输出的特殊工作方式。
2、硬件设计方面采用模块式结构并在i/o通道增加隔离、滤波、屏蔽与联锁等一系列先进的抗干扰措施；增加输出联锁、环境控制和故障诊断与处理等电路；采用双cpu构成冗余系统或由三cpu构成表决式系统；采用性能优良的开关电源等。
3、在软件设计方面系统程序中设置实时监控、自诊断、信息保护与恢复等程序与硬件电路相配合，实现各种各种故障的诊断、处理、报警显示等功能。
4、在制造工艺方面采用超大规模集成电路芯片、扁平封装电路和表面安装技术，对电子器件进行严格的筛选和老化处理。
2-4 plc基本单元（主机）有哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：plc主机主要由4个部分组成，各部分的作用如下：
1.**处理单元(cpu)
1）接受并存储从编程设备上位机或其他外围设备输入的用户程序、数据等信息；
2）自诊断，即自行检查电源、存储器、i/o和警戒定时器的状态以及用户程序中存在的语法错误；
3）plc投入运行后，以扫描方式接受现场各输入装置的状态和数据等信息，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算等任务，并将结果送入i/o映像区或数据寄存器中。待所有用户程序执行完毕最后将输出寄存器的位状态或数据寄存器的数据传送到相应的输出装置。如此循环运行，实现输出控制、制表打印、显示或数据通信等外部功能。
2．存储器。
用于存放系统程序，编程软器件存储区以及用户程序与数据存储区。
3．输入、输出单元。plc在程序执行过程中要调用i/o映像区中各种输入的开关量或数字量信号，当程序全部执行完毕又要将i/o映像寄存器中各输出状态或数据传送到相应的输出装置。
4．电源单元供内部电路工作外还可提供一定容量给外部传感器等输入装置使用。
2-5 plc内部存储空间可分为哪几部分？各部分的存储内容是什么？
答：1、系统程序存储器用于存放系统程序。包括系统监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等等。
2、应用软件存储器又称为系统ram存储区。由3部分组成，包括i/o映象区（开关量、模拟量i/o）、各类编程软器件存储区以及用户程序与数据存储区（plc技术指标中存储容量通常就是指该区域容量）。用于plc运行中各类信息的存、取操作。
2-6. fx2系列plc内部供编程使用的软器件有哪几种？各有什么用途？
答：输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、状态器、常数、数据寄存器、变址寄存器、地址指针寄存器。
1、输入继电器用于plc投入运行后读入各输入状态和数据。
2、输出继电器作用一是能提供无数常开、常闭接点用于内部编程，二是能提供一对常开接点驱动外部负载。
3、辅助继电器用于信号中继、中间量寄存、建立标志等，并能提供无数对常开、常闭接点用于编程。
4、状态器用于步进指令和顺序控制。
5、常数用于定时器及计数器的计数常数。
6、定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器，用于定时控制。
7、计数器计数器主要用于计数控制。
8、数据寄存器用以存储各种数据。
9、变址寄存器用于用户程序采用变址寻址方式时存放地址修正量。
10、地址指针寄存器作为一种标号用于跳转指令cj或子程序调用指令call的跳转或调用的地址指针。用于中断服务子程序的地址指针。
2-7. 特殊用途的辅助继电器、数据寄存器有几种类型？各有什么特点？
答：特殊用途型辅助继电器可分为两类：
1、 plc运行中一类特殊型m的通断状态由系统程序驱动，在编制用户程序时，只能调用其接点状态，而不得使用其逻辑线圈。
2、另一类特殊m的通断状态是由用户程序驱动，当其线圈被接通时，由其接点动作来实现某一特殊功能。
特殊用途数据寄存器分为以下两型：
1、一类特殊用途数据寄存器的内容是由系统程序写入，用户只能视作源操作数使用，只能读取而不能改写。
2、另一类特殊用途数据寄存器的内容是由用户程序写入。在编制用户程序时，用户不得将它视作源操作数使用，只能视作目的操作数使用。
2-8. fx2系列plc提供几种中断源？其中断指针标号（i□□□是如何表示的？
答：提供两类中断源：一类是外部请求信号的中断源，i0□□～i5□□共6点，是这6个外部中断源的中断指针标号。
中断请求信号由高速输入端x0～x5输入并由cpu将输入滤波时间自动设置在50μs。另一类是以一定时间间隔产生的内部中断信号的中断源。i6□□～i8□□共3点，是这3个中断源的中断指针标号。
2-9. plc采用什么工作方式？其特点是什么？
答：plc的工作方式是采用周期循环扫描 、集中输入与集中输出的工作方式。
各阶段的工作内容与特点如下：（1）输入采样阶段在输入采样阶段输入映像寄存器的内容才被刷新，在此后的两个阶段中，即使输入状态或数据发生变化，输入映像寄存器相应单元的状态和数据也不会改变，直至下一个扫描周期的采样阶段才会改变。
2）用户程序执行阶段排在梯形图上面器件的状态和数据在本周期会对排在其下面器件的状态或数据产生影响，而下面被刷新器件的状态或数据只有在下一个扫描周期才会对排在上面的器件产生影响。
3） 输出刷新阶段优点主要是：在用户程序执行过程中plc关闭i/o通道与外界无信息交换，使系统可靠性和抗干扰性明显提高；串行工作方式可避免逻辑竞争与时序失配；简化程序设计；通过定时扫描监视诊断cpu内部故障，避免程序异常运行的不良后果。
主要缺点：是响应滞后、速度慢。
2-10.开关量输入信号的脉冲宽度有什么限制？通常plc开关量的输入响应延迟为多少？
答：脉冲有效电平宽度必须大于一个扫描周期才能保证在任何情况下读入该脉冲信号。
plc通常均有10～20ms的输入响应延迟时间。
2-11. plc扫描周期应包含哪几部分时间？plc最少响应时间是多少？i/0响应迟后的主要因素有哪些？提高i/o响应速度的主要措施有哪些？
PLC 第二章习题答案
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