哈尔滨开放大学可编程控制器应用期末考试试卷与参考答案

哈尔滨开放大学《可编程控制器应用》期末复习笔记

一、考试重点知识点梳理

1. PLC基本概念

- PLC定义：可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境设计，通过可编程的存储器实现逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等控制功能。

- PLC特点：可靠性高、编程简单、适应性强、扩展灵活。

- PLC应用领域：自动化生产线、机床控制、楼宇控制等。

2. PLC硬件组成

- 核心部件：

- CPU：中央处理器，执行用户程序和系统监控。

- 存储器：分为系统程序存储器（ROM）和用户程序存储器（RAM）。

- 输入/输出模块（I/O模块）：连接外部设备（如按钮、传感器、执行器）。

- 电源模块：为PLC及外部电路供电。

- 扩展模块：根据需求扩展I/O点数或特殊功能模块（如模拟量模块、通信模块）。

3. PLC编程语言

- 常用编程语言：

- 梯形图（LAD）：图形化编程语言，直观表示逻辑关系（如常开/常闭触点、线圈）。

- 指令表（IL）：类似汇编语言的文本编程。

- 功能块图（FBD）：用功能块表示复杂逻辑。

- 编程软件：如西门子TIA Portal、三菱GX Works等。

4. PLC指令系统

- 基本指令：

- 输入/输出指令：LD（取）、LDI（取反）、OUT（输出）。

- 逻辑运算指令：AND（与）、OR（或）、ANI（与非）、ORI（或非）。

- 程序流程指令：MC（主控）、MCR（主控复位）、JP（跳转）、LBL（标签）。

- 功能指令：

- 定时器：TON（通电延时）、TOF（断电延时）、TP（脉冲定时器）。

- 计数器：CTU（增计数）、CTD（减计数）、CTUD（增减计数）。

- 移位寄存器：SHR（右移）、SHL（左移）。

- 数据处理指令：MOV（传送）、CMP（比较）、ADD（加法）、SUB（减法）。

5. PLC工作原理

- 扫描周期：

1. 输入采样阶段：读取所有输入信号状态。

2. 程序执行阶段：按梯形图顺序执行逻辑运算。

3. 输出刷新阶段：将运算结果写入输出锁存器，驱动外部设备。

- 扫描周期时间：通常为毫秒级，需根据任务需求选择合适PLC型号。

6. PLC系统设计

- 设计步骤：

1. 分析控制要求，绘制控制流程图或顺序功能图（SFC）。

2. 分配I/O地址，设计电气接线图。

3. 编写梯形图程序，调试与优化。

4. 系统联调与故障诊断。

- 常见问题：

- I/O地址分配错误导致控制失效。

- 逻辑设计错误（如触点串联/并联顺序不当）。

- 定时器/计数器参数设置不合理。

二、典型考试题型与参考答案

1. 选择题

例题：PLC的扫描工作方式的特点是（ ）。

A. 串行处理

B. 并行处理

C. 单次处理

D. 随机处理

答案：A

解析：PLC采用循环扫描方式，逐条执行程序，属于串行处理。

2. 填空题

例题：PLC的输出模块按输出类型可分为____、____和____三种。

答案：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出

解析：三种输出类型分别适用于交流、直流和高频负载。

3. 简答题

例题：简述PLC的定时器指令TON的功能及参数。

答案：

- 功能：通电延时定时器，当输入信号接通时开始计时，达到预设时间后输出置位。

- 参数：

- PT（预设时间值）：如PT5S表示5秒。

- ET（当前计时值）：实时显示已计时时间。

- Q（输出位）：计时完成时置1。

4. 编程题

例题：设计一个两按钮启停控制电路的梯形图，要求：

- 按下启动按钮（I0.0）后电机启动（Q0.0=1）。

- 按下停止按钮（I0.1）后电机停止。

- 具有自锁功能。

答案：

```ladder

LD I0.0 // 取启动按钮信号

OUT Q0.0 // 输出启动

AN I0.1 // 与停止按钮串联

```

解析：

- 启动按钮I0.0闭合时，Q0.0置位并自锁（通过LD I0.0直接输出到Q0.0）。

- 停止按钮I0.1闭合时，断开逻辑通路，Q0.0复位。

5. 综合应用题

例题：某传送带控制系统要求：

- 按下启动按钮后，传送带运行10秒后停止，且运行期间按下停止按钮可立即停止。

- 设计梯形图程序并说明关键指令。

答案：

```ladder

LD I0.0 // 启动按钮

OUT M0.0 // 中间继电器M0.0置位

TON T37, 10S // 定时器T37预设10秒

LD M0.0 // 取M0.0状态

AND NOT I0.1 // 与停止按钮反相

AND T37.EN // 与定时器未完成状态

OUT Q0.0 // 输出启动信号

```

关键点：

- 使用TON定时器实现10秒延时。

- 停止按钮I0.1直接复位M0.0，中断逻辑通路。

- 定时器T37的EN（使能）位确保仅在定时过程中有效。

三、高频考点总结

1. PLC扫描周期与输入输出刷新机制

2. 定时器/计数器指令参数设置与应用

3. 梯形图逻辑设计（如互锁、自锁、延时控制）

4. I/O地址分配与电气接线图绘制

5. 故障诊断方法（如逻辑错误、信号断路）

四、复习建议

1. 重点掌握：梯形图编程逻辑、定时器/计数器指令、系统设计流程。

2. 多做模拟题：通过编程软件（如TIA Portal）实践调试。

3. 理解原理：PLC的扫描工作方式和I/O刷新机制是解题关键。

祝考试顺利！