1.6习题答案
1.填空题
1）控制电路、运算器、寄存器、CPU的统一指挥和协调下 2）继电器输出、晶体管输出、双向晶闸管输出
3）用户程序、从第一条程序、无中断或跳转控制、逐条执行用户、程序结束、从头开始扫描
4）输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段 5）电源模块（PS）、CPU模块、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）、通信模块（CP），不同型号、不同数量、导轨（RACK）。
6）交流输入、直流输入、24V直流电压、绿色LED灯、闪烁 7）2A、5A和10A
8）数字量信号模块和模拟量信号模块
9）直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块。
10）直流输出模块、交流输出模块和交直流两用，晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器
11）转换为CPU内部处理的数字信号、A/D转换器、模拟量变送器输出的标准直流电压、电流信号
12）一个主机架和一个或多个扩展机架，主机架的模块数量、扩展机架 13）电源模块、CPU模块和接口模块、8 14）4个、32个
2. 简述PLC的定义及分类。
定义
可编程序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。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
分类
（1）按结构形式分类
根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。 （2）按功能分类
根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档PLC三类。 （3）按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为微型机、小型机、中型机、大型机和超大型机等。
3. 简述PLC的基本结构及工作原理。
PLC的硬件主要由中央处理器CPU、存储器（EPROM、RAM）、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场I/O设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。
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对于整体式PLC，所有部件都装在同—机壳内，对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。
PLC通电后，首先对硬件和软件作一些初始化操作，这一过程包括对工作内存的初始化，复位所有的定时器，将输入/输出继电器清零，检查I/O单元配置、系统通信参数配置等，如有异常则发出报警信号。初始化完成之后，PLC反复不停地分步处理各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。
（1）扫描工作方式
PLC运行时，以扫描工作方式执行用户程序，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，这种周而复始地循环工作方式，称为周期性顺序扫描工作方式，也称串行工作方式。
（2）扫描工作过程
PLC完成初始化过程后，开始扫描工作程序。PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段，
4. S7-300系列PLC的CPU模块的分类及主要完成的任务是什么？
CPU是PLC系统的运算控制核心．它按照系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作，完成的主要任务有：为背板总线提供5V电源；通过输入信号模块接收外部设备信息；存储、检查、校验、执行用户程序；通过输出信号模块送出控制信号；通过通信处理器或自身的通信接口与其他设备交换数据；进行故障诊断等。
1.CPU的分类
S7-300系列PLC的CPU模块有20多种不同性能的CPU模块，以满足不同的需要。目前S7-300的CPU模块大致可以分成以下几类：
（1）紧凑型CPU
紧凑型CPU为CPU31xC系列，适用于有较高要求的系统。S7-300PLC紧凑型CPU 包括CPU 312C，CPU 313C，CPU 313C-2PtP，CPU 313C-2DP，CPU 314C-2PtP和CPU 314C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有的有定位功能和集成的I/O。
（2）标准型CPU
标准型CPU为CPU31x系列。适用于大中规模的I/O配置的系统，对二进制和浮点数有较高的处理性能。S7-300PLC标准型CPU包括CPU 313，CPU 314，CPU 315，CPU 315-2DP和316-2DP。
（3）户外型CPU
S7-300 PLC户外型CPU包括CPU 312 IFM，CPU 314 IFM，CPU314。适用于恶劣环境、具有中规模的I/O配置。
（4）革新型标准CPU
革新型标准CPU具有与标准型CPU相同的系列表示，即CPU31x系列，是标准CPU的技术改革产品。S7-300PLC革新型标准CPU包括CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU317-2DP、CPU318-2DP。
（5）故障安全型CPU
S7-300PLC故障安全型CPU主要有CPU 315F-2DP、CPU317F-2DP。适用组态故障安全性能要求高的自动化系统。
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（6）特种型CPU
S7-300PLC有两只具有特殊功能的CPU：CPU317T-2DP、CPU317-2PN/DP。
5.CPU使用模式开关来设置的4种工作模式的含义是什么？
CPU面板上的模式选择开关，有些可通过专用钥匙旋转控制，这些CPU一般有3种工作模式（RUN、STOP、MRES）或4种工作模式（RUN、STOP、MRES、RUN-P）。另外一些则可以用手上下滑动控制，这些CPU一般有3种工作模式（RUN、STOP、MRES），下面以CPU314为例加以介绍，这些元件在面板上的位置如图1-8 所示。
CPU的运行模式可以使用模式开关来设置，开关有四个位置，其含义如下：
（1）RUN-P：可编程运行方式。CPU扫描用户程序，既可以用编程装置从CPU中读出，也可以由编程装置装入CPU中。用编程装置可监控程序的运行。
（2）RUN：运行方式。CPU扫描用户程序，可以用编程装置读出并监控CPU中的程序，但不能改变装载存储器中的程序。
（3）STOP：停止方式。CPU不扫描用户程序，可以通过编程装置从CPU中读出，也可以下载程序到CPU。
（4）MRES：存储器复位模式。该位置不能保持，当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时，可复位存储器，使CPU回到初始状态。
6.简述S7-300 CPU模块面板上的LED 所显示运行状态和故障的含义？
S7-300 CPU模块面板上的LED（发光二极管） ，显示运行状态和故障。它们的意义如下：
（1）SF（红色）：系统出错/故障显示指示灯，CPU硬件故障或软件错误时亮。 （2）BATF（红色）：电池故障指示灯，电池电压低或没有电池时亮。 （3）DC 5V（绿色）：+5V电源指示灯，CPU和S7-300总线的5V电源正常时亮。 （4）FRCE（黄色）：强制有效指示灯，至少有一个I/O被强制时亮。 （5）RUN（绿色）：运行状态指示灯，CPU处于RUN状态时亮，重新启动时以2Hz的频率闪亮，在“HOLD”（单步、断点）状态时LED以0.5Hz的频率闪亮。
（6）STOP（黄色）：停止状态指示灯，CPU处于STOP、HOLD状态或重新启动时常亮，在存储器复位时LED以0.5Hz的频率闪亮，在存储器置位时LED以2Hz的频率闪亮。
（7）BUS DF（红色）：总线错误指示灯，PROFIBUS-DP接口硬件或软件故障时亮，集成有DP接口的CPU才有此指示灯。集成有两个DP接口的CPU有两个对应的指示灯（BUS 1F和BUS 2F）。
7. S7-300 PLC的信号模块有哪几种？它们各有什么作用？
用于信号输入或输出的模块称为信号模块（SM），S7-300的信号模块按信号特性分为两种类型：数字量信号模块和模拟量信号模块。
1. 数字量输入模块
数字量输入模块将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。对现场输入元件仅要求提供开关触点即可。
2. 数字量输出模块
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数字量输出模块将S7-300内部信号电平转换成现场所需要的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。
8. S7-300数字量模块地址是如何确定的？
S7-300PLC的信号模块的地址范围与模块所在机架号及槽位号有关，而具体的位地址或通信地址则与信号接线在模块上的端子有关。根据机架的类型，地址可以为输入（I）或输出（O）。
对于数字量I/O模块，从0号机架的4号槽位开始，每个槽位占4个字节（等于32个I/O点），如图1-30所示，每个I/O点占用其中的1位
9. S7-300模拟量模块地址是如何确定的？
对于模拟量I/O模块，从0号机架的4号槽位开始，每个槽位占用16个字节（等于8个模拟量通道），每个模拟量输入通道或输出通道的占用一个字地址。
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S7-300 PLC第1章 习题解答
