江苏大学PLC原理及应用课程作业

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 《PLC原理及应用》课程作业

学院名称：机械工程学院

专业班级：

学生姓名：

学号：

2017年6月

PLC课程作业题

（2014级使用）

作业部分

一、内容要求（包括以下3个部分）

1、 PLC课程的相关知识

问题1:简述PLC的循环处理过程。

PLC得电或由STOP模式切换到RUN模式时，CPU执行启动操作，清除没有保持功能的位存储器、定时器和计数器，清除中断堆栈和块堆栈的内容，复位保存的硬件中断等。此外还要执行一次用户生成的“系统启动”组织块OB100，完成用户指定的初始化操作。以后PLC采用循环执行用户程序的方式，这种运行方式也称为扫描工作方式。

在PLC的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为过程映像输入区和过程映像输出区。PLC梯形图中的其他编程元件也有对应的存储区。

在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的过程映像区。

某一编程元件对应的位为1状态时，称该编程元件为ON，该位为0状态时，称该编程元件为OFF。

在程序执行阶段，即使外部输入电路的状态发生了变化，过程映像输入位的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描循环周期的读取输入模块阶段被读入。

PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中顺序排列。在没有跳转指令和块调用指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束之处。在执行指令时，从过程映像输入区或别的存储区中将有关编程元件的0、1状态读出来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入到对应的存储区中，因此，各编程元件的存储区（过程映像输入区除外）的内容随着程序的执行而变化。

问题2: 硬件组态有什么任务?

硬件组态的任务就是在STEP 7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统，例如生成网络、网络中各个站的机架和模块，以及设置各硬件组成部分的参数，即给参数赋值。所有模块的参数都是用编程软件来设置的，完全取消了过去用来设置参数的硬件DIP开关和电位器。硬件组态确定了PLC输入/输出变量的地址，为设计用户程序打下了基础。

组态时，CPU之外的其他模块的参数保存在CPU中。在PLC启动时，CPU自动地向其他模块传送设置的参数，因此在更换CPU之外的模块后不需要重新对它们组态和下载组态信息。

PLC在启动时，将STEP 7中生成的硬件设置与实际的硬件配置进行比较，如果二者不符，将立即产生错误报告。

问题3:共享符号和局部符号分别有什么特点，在什么地方定义？

共享符号：

在符号表定义。

在整个用户程序中有效，能被所有块使用，在所有块中有相同的含义，在整个用户程序中的名称必须是唯一的。

可定义共享符号用于I/O信号 (I, IB, IW, ID, Q, QB, QW, QD)、外围输入/输出(PI, PQ)、位存储器(M, MB, MW, MD)、定时器 (T)/ 计数器(Z)、代码块(OB, FB, FC, SFB, SFC)、数据块 (DB)、用户定义数据类型 (UDT)、变量表(VAT)。

允许字母，数字，特殊字符，除0x00, 0xFF和引号的变元音符号。当使用特殊字符时，符号必须位于引号中。

局部符号：

在块的变量声明表定义。

仅在对其进行定义的块中有效，同一个符号可以根据不同用途在不同的块中使用。

可定义局部符号用于块参数(输入, 输出和输入-输出参数)、块静态数据、块临时数据。

允许字母、数字、下划线( _ )。

问题4：简述转换实现的条件和转换实现时应完成的操作。

转换实现必须同时满足两个条件：

1）该转换所有的前级步都是活动步。

2）相应的转换条件都得到满足。

转换实现应完成以下两个操作：

1）使后继步都变为活动步。

2）使前级步都变为不活动步。

问题5：功能和功能块有什么区别？

（1）功能块的静态数据用背景数据块保存，功能只能用全局数据区来保存。

（2）功能块有背景数据块，功能没有背景数据块。只能在功能内部访问功能的局部变量。

（3）功能块的局部变量（不包括TEMP）有初始值，功能的局部变量没有初始值。

（4）功能块的输出参数不仅与来自外部的输入有关，还与用静态变量保存的内部状态数据有关。功能因为没有静态变量，相同的输入参数产生的结果是相同的。

问题6：S7-300/400PLC可以实现哪些通信网络？

（1）工厂自动化通信网络

（2）PROFIBUS网络

（3）组态PROFIBUS - DP网络

（4）多接口（MPI）网络

（5）执行传感器接口（AS - i）网络

2、补充学习S7 Graph的应用

用S7-GRAPH编程语言可以清楚、快速的组织和编写控制系统顺序控制程序，同时还能将任务分解为若干步，并通过图形方式显示，可方便的实现全局、单页及单步显示，以及互锁控制和监视条件的图形分离。通过分析程序控制系统的工艺要求，并创建项目、进行硬件配置后，即可开始实行软件设计。

顺序功能图SFC：顺序控制是按照生产工艺规定的顺序，在各种输入信号的作用下，根据时间顺序，执行机构自动并有序的进行操作。顺序功能图SFC （sequential function charts）则是将顺序控制流程按照图形的方式进行描述。

步元素：包括步、转换条件和步的动作3个元素。顺序功能图的结构有单序列、选择序列和并行序列。

利用S7 GRAPH编程语言，可以清楚快速地组织和编写S7 PLC系统的顺序控制程序。它根据功能将控制任务分解为若干步，其顺序用图形方式显示出来并且可形成图形和文本方式的文件。可非常方便地实现全局、单页或单步显示及互锁控制和监视条件的图形分离。在每一步中要执行相应的动作并且根据条件决定是否转换为下一步。它们的定义、互锁或监视功能用STEP 7的编程语言LAD 或FBD来实现。

3、顺序控制设计法及应用

题目1：实现交通灯的控制（习题5.6 P191 第10题、第14题）

题目2：实现两种液体进行混合控制（习题5.7 P192 第15题、第16题）

液体液体A 阀门B Q4.1阀门A Q4.0 阀门C Q4.3

I0.1上限位 I0.0中限位 I0.2下限位 Q4.2

题目3：机械手的模拟控制

传送工件的某机械手的工作示意如图，其任务是将工件从传送带A搬运到传送带B。

1）控制要求

按起动按钮后，传送带A运行直到光电开关PS检测到物体，才停止，同时机械手下降。下降到位后机械手夹紧物体，2s后开始上升，而机械手保持夹紧。上升到位左转，左转到位下降，下降到位机械手松开，2s后机械手上升。上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A运行直到光电开关PS再次检测到物体，才停止循环。

机械手的上升、下降和左转、右转的执行，分别由双线圈二位电磁阀控制汽缸的运动控制。当下降电磁阀通电，机械手下降，若下降电磁阀断电，机械手停止下降，保持现有的动作状态。当上升电磁阀通电时，机械手上升。同样左转/右转也是由对应的电磁阀控制。夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制汽缸的运动来实现，线圈通电时执行夹紧动作，断电时执行放松动作。并且要求只有当机械手处于上限位时才能进行左/右移动，因此在左右转动时用上限条件作为联锁保护。由于上下运动，左右转动采用双线圈两位电磁阀控制，两个线圈不能同时通电，因此在上/下、左/右运动的电路中须设置互锁环节。

为了保证机械手动作准确，机械手上安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分别对机械手进行下降、上升、左转、右转等动作的限位，并给出动作到位的信号。光电开关PS负责检测传送带A上的工件是否到位，到位后机械手开始动作。

2）试采用S7 GRAPH进行编程实现。