一、PLC程序设计基础概念及原理试题 (plc1)

PLC程序设计基础概念及原理试题（plc1）

一、 引言

PLC（可编程逻辑控制器）作为一种重要的工业控制装置，广泛应用于各种生产流程、机械设备以及自动化系统中。
PLC程序设计是PLC应用的核心，掌握PLC程序设计的基础概念和原理对于从事工业自动化工作的人员来说至关重要。
本文将介绍PLC程序设计的基础概念、原理，并给出相关的试题，以供学习和测试。

二、 PLC程序设计基础概念

1. PLC概述

PLC，即可编程逻辑控制器，是一种数字计算机，用于自动化控制。
PLC采用可编程存储器，执行逻辑、顺序、定时、计数与算术运算等操作指令，并通过数字或模拟输入输出控制生产过程。

2. PLC程序设计语言

PLC程序设计通常使用梯形图、指令表、顺序功能流程图等编程语言。
其中，梯形图是最常用的编程语言，具有直观、易懂、易操作的特点。

3. PLC程序结构

PLC程序通常由主程序、子程序、中断程序等部分组成。
主程序是PLC程序的主体，负责实现系统的基本功能；子程序用于实现特定的功能；中断程序则用于处理突发事件。

三、 PLC程序设计原理

1. 扫描工作原理

PLC采用扫描工作原理，即按照一定的周期对输入进行扫描，然后根据用户程序进行逻辑运算，最后输出控制信号。
扫描周期越短，PLC的响应速度越快。

2. 逻辑运算

PLC程序设计主要实现各种逻辑运算，如开关量逻辑、计时器、计数器等。
这些逻辑运算通过PLC内部的软件实现，实现对生产过程的控制。

3. 模块化设计

为了提高程序的可读性和可维护性，PLC程序设计通常采用模块化设计。
通过将程序划分为若干个功能模块，每个模块负责实现特定的功能，使得程序结构更加清晰。

四、 PLC程序设计试题（plc1）

1. 填空题

（1）PLC程序设计的主要目的是通过编程实现________的控制。

（2）PLC采用________工作原理，按照一定的周期对输入进行扫描。

（3）PLC程序设计通常采用________编程语言，如梯形图、指令表等。

2. 选择题

（1）以下哪种不是PLC程序设计语言？
A. 流程图 B. 指令表 C. 汇编语言 D. 梯形图

（2）在PLC程序中，用于处理突发事件的程序是？
A. 主程序 B. 子程序 C. 中断程序 D. 运行程序

3. 简答题

（1）简述PLC程序设计的基本步骤。

（2）简述PLC的模块化设计优点。

4. 案例分析题

某工厂有一条生产线，需要实现自动化控制。
请简述使用PLC实现生产线自动化控制的基本步骤，并设计一个简单的PLC程序实例。

五、 答案及解析

1. 填空题答案及解析：
（1）【答案】对生产过程的自动化控制。【解析】PLC程序设计的主要目的是通过编程实现对生产过程的自动化控制，包括开关量控制、计时、计数等功能。
（2）【答案】扫描。【解析】PLC采用扫描工作原理，按照一定的周期对输入进行扫描，然后根据用户程序进行逻辑运算，最后输出控制信号。扫描周期越短，PLC的响应速度越快。
（3）【答案】模块化。【解析】为了提高程序的可读性和可维护性，PLC程序设计通常采用模块化设计，每个模块负责实现特定的功能。常见的编程语言包括梯形图、指令表等。
2. 选择题答案及解析：
（1）【答案】C 【解析】汇编语言是计算机低级语言的一种，不是PLC程序设计语言。PLC程序设计通常使用梯形图、指令表等编程语言。因此选项C是错误的。【星火设计思路】：这道题考察学生对PLC编程语言的了解程度以及分辨能力。（提醒注意容易错选答案为指令表而失误忽略题目的关键点是否指向的不是的称谓而非就是此种方式的特点本身存在错误的）。（小转折的形式向点引而不直接给出答案。） （此题难度适中。） （此题分值：分值适中。） （此题考点：PLC编程语言。） （考察知识点：学生对PLC编程语言的理解。） （建议答题时间：审题时间要略长于解题时间。） 【批注】（备注下针对解题思路的文字解释和分析）：解答此题需明白计算机低级语言和高级语言的概念区分以及PLC编程语言的特性。（提醒注意审题时抓住关键词汇。） （此题难度适中。） （此题分值中等。） （考核层次或目标：）清晰表述理解的技能和正确理解考点所需的专业知识水平和实践能力程度，（此为理解性题型。）注重基础知识的扎实掌握和辨析能力。（本题的难点在于对概念的理解和区分。） （对于知识点的把握度分析：）需要掌握基本的计算机语言和PLC编程语言概念以及对其差异的分辨能力。（在此应运用丰富的实践经验判断实际技能点和知识水平区分要求如何分析特定知识点内容。） （对解题思路的指导：）理解题意抓住关键词汇识别题型后按照考察知识点进行分析答题。（审题是解题

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PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程.1、PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。 随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。 但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,plc自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。 2、PLC的基本结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去b. 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。 它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，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，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。 这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块如计数、定位等功能模块f、通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等 3、PLC的工作原理 一. 扫描技术当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。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。 输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。 即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 这时，才是PLC的真正输出。 4、PLC内部运作方式 虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。 因此能大大减少控制器所需之硬件空间。 实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并最后执行控制运作。 在整个的扫描过程包括三大步骤，“输入状态检查”、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下：步骤一“输入状态检查”：PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或0 代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。 步骤二“程式执行”：将阶梯图程式逐行取入CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。 输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。 步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。 此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。 每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。 PLC内部运作架构 5、plc目前的主要品牌 ABB，松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等