2-1 什麼是 PLC？它與電氣控制、微機控制相比主要優點是什麼？

　　答：可編程控制器簡稱 PLC，是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，并逐

　　漸發展成為 以微處理器為核心，将自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工

　　業控制裝置。

　　定義：可編程控制器（PLC）是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設

　　計。它采用可編程序的存儲器，用來在其内部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和

　　算術運算等操作的指令，并通過數字式和模拟式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生産

　　過程。可編程控制器及其有關外圍設備，都應按易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充其

　　功能的原則設計。

　　PLC 可直接應用于工業環境，具有很強的抗幹擾能力、廣泛的适應能力和廣闊的應用範圍，

　　這是區别于一般微機控制系統的重要特征；PLC 采用軟件方式實現“可編程”與傳統電氣

　　控制裝置通過硬件或硬接線的變更來改變程序有本質區别。

　　2-2 為什麼 PLC 軟繼電器的觸點可無數次使用？

　　答：由于 PLC 所謂的“軟繼電器”實際上是存儲器單元的狀态，單元狀态為“1”，相當于

　　繼電器接通，單元狀态為“0”，相當于繼電器斷開，所以“軟繼電器”的觸點數量是無限的，

　　可無數次使用。

　　2-3 PLC 的硬件由哪幾部分組成？各有什麼作用？PLC 主要有哪些外部設備？各有什麼作

　　用？

　　答：PLC 的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴

　　展接口、電源等部分組成。其中CPU 是 PLC 的核心，按照系統程序賦予的功能，指揮PLC

　　有條不紊地進行工作；存儲器主要用來存放系統程序、用戶程序及工作數據；輸入單元和輸

　　出單元是連接現場輸入/輸出設備與 CPU 之間的接口電路，通過輸入接口可以檢測被控對象

　　的各種數據，以這些數據作為PLC 對被控對象進行控制的依據，同時PLC 又通過輸出接口

　　将處理結果送給被控制對象，以實現控制目的；通信接口用于與監視器、打印機、其它 PLC、

　　編程器、上位機等外設連接；擴展接口用于連接擴展單元；PLC 配有開關電源，以供内部

　　電路使用。

　　PLC 主要的外部設備很多，如：EPROM 寫入器、外存儲器、人機接口裝置等。EPROM

　　寫入器是用來将用戶程序固化到 EPROM 存儲器中；外存儲器主要是用外部的磁帶、磁盤及

　　用半導體存儲器做成的存儲盒等來存儲 PLC 的用戶程序；人機接口裝置是用來實現操作人

　　員與 PLC 控制系統的對話。

　　2-4 PLC 的軟件由哪幾部分組成？各有什麼作用？

　　答：PLC 的軟件主要由系統程序和用戶程序組成。系統程序由 PLC 制造廠商設計編寫，并

　　存入 PLC 的系統存儲器中，用戶不能直接讀寫與更改，系統程序一般包括系統診斷程序、

　　輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監控程序等；PLC 的用戶程序是用戶利用 PLC

　　的編程語言，根據控制要求編制的程序，用以實現控制目的。

　　2-5 PLC 主要的編程語言有哪幾種？各有什麼特點？

　　答：PLC 編程語言主要由兩大類：一是采用字符表達方式的編程語言，二是采用圖形符号

　　表達方式的編程語言。常見的 PLC 編程語言主要由：

　　1）梯形圖語言：以圖形方式表達觸點和線圈以及特殊指令塊的梯級。

　　2）語句表語言：類似于彙編程序的助記符編程表達方式。

　　3）邏輯圖語言：類似于數字邏輯電路結構的編程語言，由與門、或門、非門、定時器、計

　　數器、觸發器等邏輯符号組成。

　　4）功能表圖語言：又稱狀态轉移圖語言，它不僅僅是一種語言，更是一種組織控制程序的

　　圖形化方式，對于順序控制系統特别适用。

　　5）高級語言：為了争搶PLC 的運算、數據處理及通信等功能，特别是大型PLC，可采用高

　　級語言，如 BASIC、C、PASCAL語言等。

　　2-6 PLC 開關量輸出接口按輸出開關器件的種類不同，有哪幾種形式？各有什麼特點？

　　答：PLC 開關量輸出接口按輸出開關器件的種類不同，主要有三種類型：繼電器輸出、晶

　　體管輸出和雙向晶閘管輸出。繼電器輸出接口可驅動交流或直流負載，但其響應時間長，動

　　作頻率低；晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應速度快，動作頻率高，但晶體管輸出隻

　　能用于驅動直流負載，而雙向晶閘管輸出隻能用于驅動交流負載。

　　2-7 PLC 采用什麼樣的工作方式？有何特點？

　　答：PLC 采用掃描工作方式（串行工作方式），特點是當需要執行衆多操作時，CPU 不可能

　　同時去執行多個操作，隻能按分時操作方式，每一次執行一個操作，按順序逐個執行，其執

　　行用戶程序的過程為：從第一條程序開始掃描，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲

　　順序的先後，逐條執行用戶程序，直到程序結束。然後再從頭開始掃描執行，并周而複始地

　　重複進行。

　　2-8 什麼是 PLC 的掃描周期？其掃描過程分為哪幾個階段，各階段完成什麼任務？

　　答：整個程序掃描過程執行一遍所需要的時間，稱為一個掃描周期。整個掃描工作過程包括

　　内部處理、通信服務、輸入采樣、程序執行、輸出刷新五個階段。

　　1）内部處理階段：進行 PLC 自檢，檢查内部硬件是否正常，對監視定時器（WDT）複位

　　以及完成其它一些内部處理工作；

　　2）通信服務階段：PLC 與其它智能裝置實現通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的

　　顯示内容等；

　　3）輸入采樣階段：PLC 以掃描工作方式按順序對所有輸入端的輸入狀态進行采樣，并存入

　　輸入映像寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新；

　　4）程序執行階段：PLC 對程序按順序進行掃描執行，若程序用梯形圖表示，則總是按先上

　　後下，先左後右的順序執行；

　　5）輸出刷新階段：PLC 将輸出映像寄存器中與輸出有關的狀态轉存到輸出鎖存器中，并通

　　過一定方式輸出，驅動外部負載。

　　2-9 PLC 掃描過程中輸入映像寄存器和元件映像寄存器各起什麼作用？

　　答：PLC 掃描過程中，輸入映像寄存器的作用是在輸入采樣階段，存儲所有輸入端的輸入

　　狀态；元件映像寄存器則是在程序執行階段存儲 PLC 用戶程序運算的結果，其内容會随程

　　序執行的過程而變化，在輸出刷新階段将與輸出有關的狀态轉存到輸出鎖存器中。

　　2-10 什麼是 PLC 的輸入/輸出滞後現象？造成這種現象的主要原因是什麼？可采取哪些措

　　施減少輸入/輸出滞後時間？

　　答：當 PLC 的輸入端輸入信号發生變化到 PLC 輸出端對該輸入變化做出反應，需要一段時

　　間，這種現象稱為 PLC 輸入/輸出響應滞後。造成這種現象的原因不僅是由于 PLC 掃描工作

　　方式造成，更主要是 PLC 輸入接口的濾波環節帶來的輸入延遲，以及輸出接口中驅動部件

　　的動作時間帶來的輸出延遲，同時還與程序設計有關。為了減少輸入/輸出滞後時間，可以

　　采用定期采樣、定期輸出、快速響應模塊、高速計數模塊以及中斷處理、智能I/O 接口等措

　　施。

　　2-11 PLC 是如何分類的？按結構形式不同，PLC 可分為哪幾類？各有什麼特點？

　　答：PLC 産品種類繁多，對 PLC 的分類，通常根據其結構形式的不同、功能的差異和 I/O

　　點數的多少等進行大緻分類。

　　按結構形式不同，可将 PLC 分為整體式、模塊式和疊裝式。

　　1）整體式 PLC：将電源、CPU、I/O 接口等部件都集中裝在一個機箱内， 具有結構緊湊、

　　體積小、價格低的特點。整體式 PLC 由不同 I/O 點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元

　　組成。基本單元内有 CPU、I/O 接口、與 I/O 擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或 EPROM

　　寫入器相連的接口等。擴展單元内隻有 I/O 和電源等，沒有 CPU。基本單元和擴展單元之間

　　一般用扁平電纜連接。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模拟量單元、位置控制

　　單元等，使其功能得以擴展。小型 PLC 一般采用這種整體式結構。

　　2）模塊式 PLC：将 PLC 各組成部分分别做成若幹個單獨的模塊，如CPU 模塊、I/O 模塊、

　　電源模塊（有的含在CPU 模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC 由框架或基闆和各種模

　　塊組成。模塊裝在框架或基闆的插座上。這種模塊式 PLC 的特點是配置靈活，可根據需要

　　選配不同模塊組成一個系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型 PLC 一般采用模

　　塊式結構。

　　3）疊裝式 PLC：還有一些 PLC 将整體式和模塊式的特點結合起來。疊裝式PLC 其 CPU、

　　電源、I/O 接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯接，并且各模塊可以一

　　層層地疊裝。這樣，不但系統可以靈活配置，還可做得體積小巧。

　　2-12 PLC 有什麼特點？為什麼 PLC 具有高可靠性？

　　答：PLC 主要特點如下：1）可靠性高、抗幹擾能力強；2）編程簡單、使用方便；3）功能

　　完善、通用性強；4）設計安裝簡單、維護方便；5）體積小、重量輕、能耗低。

　　PLC 具有高可靠性，主要是它采用了一系列硬件和軟件抗幹擾措施：

　　1）硬件方面：I/O 接口采用采用光電隔離，有效地抑制了外部幹擾源的影響；對供電電源

　　及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻幹擾；對 CPU 等重要部件采用良好的

　　導電、導磁材料進行屏蔽，以減少空間電磁幹擾；對有些模塊設置了聯鎖保護、自診斷電路

　　等。

　　2）軟件方面：采用掃描工作方式，減少了外界的幹擾；設有故障檢測和自診斷程序，能對

　　系統硬件電路等故障實現檢測和判斷；當由幹擾引起故障時，能立即将當前重要信息加以封

　　存，禁止任何不穩定的讀寫操作，一旦正常後，便可恢複到故障發生前的狀态，繼續原來的

　　工作。

　　2-13 PLC 主要性能指标有哪些？各指标的意義是什麼？

　　答：PLC 主要性能指标有：

　　1）存儲容量：用戶程序存儲器的容量。

　　2）I/O 點數：PLC 可以接受的輸入信号和輸出信号的總和。

　　3）掃描速度：PLC 執行用戶程序的速度。

　　4）指令的功能與數量：編程指令的功能越強、數量越多，PLC 的處理能力和控制能力也越

　　強，用戶編程也越簡單方便，越容易完成複雜的控制任務。

　　5）内部元件的種類和數量：元件的種類和數量越多，表示PLC 的存儲和處理各種信息的能

　　力越強。

　　6）特殊功能單元：特殊功能單元種類越多，功能越來越強，使得PLC 控制功能日益擴大。

　　7）可擴展能力：PLC 可擴展能力包括 I/O 點數的擴展、存儲容量的擴展、聯網功能的擴展、

　　各種功能模塊的擴展等。

　　2-14 PLC 控制與電氣控制比較，有何不同？

　　答：PLC 控制與電氣控制比較，不同之處主要在以下幾方面：

　　1）從控制方式上看，電氣控制主要采用硬件接線方式，觸點數量有限，控制系統靈活性和

　　可擴展性受到限制；而 PLC 控制主要采用軟接線方式，其控制邏輯以程序的方式存放在存

　　儲器中，系統功能可通過改變程序來實現，其“軟繼電器”的觸點數量無限，PLC 系統的

　　靈活性和可擴展性好。

　　2）從工作方式上看，電氣控制采用并行工作方式，而PLC 采用掃描（串行）工作方式。

　　3）從控制速度上看，電氣控制工作頻率低，觸點還會出現抖動，而PLC 控制速度快，不會

　　出現觸點抖動的問題。

　　4）從定時和計數控制上看，電氣控制容易受環境影響，定時精度不高，而 PLC 控制精度高，

　　定時範圍寬，修改方便，且不受環境影響。

　　5）從可靠性和可維護性上看，電氣控制可靠性和可維護性較差，而PLC 控制壽命長，可靠

　　性高，且具有自診斷功能，現場調試和維護方便。

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