福建开放大学机电控制与可编程序控制器技术期末考试试卷与参考答案

以下是一份针对福建开放大学《机电控制与可编程序控制器技术》课程的期末考试复习笔记，结合了试卷常见题型和参考答案要点，供你参考：

机电控制与可编程序控制器技术复习笔记

一、考试重点与核心知识点

1. PLC（可编程序控制器）的基础知识

- 定义与特点：PLC的全称、发展历程、核心特点（如可靠性高、编程灵活、抗干扰能力强等）。

- 组成结构：硬件组成（CPU、存储器、输入输出模块、电源、编程设备等）和软件组成（系统程序、用户程序）。

- 工作原理：PLC的扫描周期（输入采样→程序执行→输出刷新）及各阶段的作用。

2. PLC的编程语言

- 梯形图（LAD）：触点、线圈、功能块的表示方法；基本逻辑指令（AND、OR、NOT）的使用。

- 指令表（IL）：与梯形图的对应关系及简单指令的编程逻辑。

- 功能块图（FBD）：复杂功能模块的连接方式。

3. 继电器控制电路与PLC控制的对比

- 继电器控制的缺点（体积大、维护复杂、灵活性差）。

- PLC控制的优势（模块化、可扩展、易于修改程序）。

- 继电器控制电路向PLC程序的转换方法（如I/O分配、逻辑关系转换）。

4. PLC的常用指令

- 基本指令：LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、SET、RST等。

- 功能指令：定时器（TON、TOF）、计数器（CTU、CTD）、移位寄存器（SFT）、比较指令（CMP）、数据传送（MOV）等。

- 顺序控制指令（SFC）：步进指令（STL、RET、SET）及状态转移图的绘制。

5. PLC的应用实例

- 典型控制案例：如电机正反转控制、交通灯控制、自动售货机、传送带控制等。

- 程序设计步骤：需求分析→I/O分配→逻辑设计→程序编写→调试运行。

6. PLC的故障诊断与维护

- 常见故障类型：硬件故障（如电源、输入输出模块）、软件故障（程序错误、通信问题）。

- 故障诊断方法：LED指示灯观察、程序在线调试、硬件测试等。

二、试卷题型与参考答案要点

1. 选择题（20分左右）

- 高频考点：

- PLC的扫描周期计算（输入采样时间+程序执行时间+输出刷新时间）。

- 梯形图中触点与线圈的使用规则（如触点不能串联，线圈只能出现一次）。

- 定时器与计数器的类型及参数设置（如TONR的复位条件）。

- 常用PLC品牌（如三菱FX系列、西门子S7系列）的基本指令功能。

- 例题：

- Q：PLC的输出类型包括哪些？

A：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。

2. 填空题（15分左右）

- 高频考点：

- PLC的核心部件是______（CPU）。

- 梯形图中，串联触点的逻辑“与”用______指令表示（AND）。

- PLC的输入继电器通常用______表示（X）。

- 例题：

- PLC的输出刷新阶段将______寄存器的内容传送到输出端子（输出映像）。

3. 判断题（10分左右）

- 高频考点：

- PLC的扫描周期越短，控制精度越高（√）。

- 梯形图中线圈可以直接连接到左母线（×）。

- PLC的输入模块可以驱动外部负载（×，输入模块仅接收信号，输出模块驱动负载）。

4. 简答题（25分左右）

- 高频考点：

- 简述PLC的扫描工作过程。

- 答案：输入采样→程序执行→输出刷新。

- PLC与继电器控制相比有哪些优势？

- 答案：编程灵活、体积小、维护方便、可扩展性强、抗干扰能力好。

- 说明定时器TON的功能及参数含义。

- 答案：接通延时定时器，参数包括预设值（PV）和当前值（CV）。

- 梯形图中“能流”的概念是什么？

- 答案：虚拟的电流方向，从左母线向右流动，用于逻辑判断。

5. 分析题（20分左右）

- 高频考点：

- 继电器控制电路分析：根据电路图写出PLC的I/O分配表，并设计梯形图程序。

- 梯形图程序分析：根据给定的梯形图，说明其控制逻辑（如电机正反转、自动流水线控制）。

- 程序调试问题：分析程序中可能存在的错误（如触点未闭合导致线圈不动作）。

6. 编程题（30分左右）

- 高频考点：

- 简单控制程序：如三相异步电动机的正反转控制、顺序启动控制。

- 复杂控制程序：如交通灯控制（四向红绿灯）、自动售货机（硬币识别与出货逻辑）。

- 指令应用：使用定时器实现延时功能，使用计数器实现循环计数。

- 解题思路：

1. 明确控制要求，绘制状态转移图（SFC）。

2. 分配I/O地址（如输入按钮X0，输出继电器Y0）。

3. 根据逻辑关系编写梯形图，注意触点的串联/并联和线圈的正确放置。

4. 使用功能指令时，需标明参数（如定时器的PV值）。

三、复习建议

1. 重点章节：

- 第2章（PLC硬件组成）、第3章（梯形图编程）、第5章（PLC应用实例）。

- 优先掌握基本指令和功能指令的使用，尤其是定时器、计数器、顺序控制指令。

2. 题型针对性复习：

- 选择题/填空题：熟记PLC术语、指令功能、扫描周期等基础知识。

- 简答题：理解PLC的工作原理、编程规则、常见应用逻辑。

- 分析题/编程题：多练习典型控制案例（如电机控制、交通灯），结合教材例题和实验报告。

3. 实践操作：

- 使用PLC仿真软件（如GX Developer）进行程序编写和调试练习。

- 分析教材中的电路图和梯形图，理解能流方向和逻辑关系。

4. 注意事项：

- 梯形图规范：触点不能直接串联/并联在线圈后，必须通过中间继电器。

- 定时器/计数器：注意区分TON、TOF、CTU、CTD等指令的区别及参数设置。

- 顺序控制：正确使用状态继电器（S）、步进指令（STL）和转换条件。

四、参考答案示例

1. 简答题：PLC的扫描周期

- 答案：PLC的扫描周期分为三个阶段：

（1）输入采样：读取输入信号状态；

（2）程序执行：按梯形图逻辑顺序处理数据；

（3）输出刷新：将结果写入输出锁存器并驱动外部设备。

2. 分析题：三相异步电动机正反转控制电路

- I/O分配：

- 输入：正转启动按钮X0，反转启动按钮X1，停止按钮X2；

- 输出：正转接触器Y0，反转接触器Y1。

- 梯形图逻辑：

- 使用互锁电路（Y0常闭触点与X1串联，Y1常闭触点与X0串联）防止正反转同时动作；

- 停止按钮X2需与所有启动按钮并联。

3. 编程题：交通灯控制（四向红绿灯）

- 关键点：

- 使用定时器控制红绿灯切换时间（如绿灯60秒，黄灯3秒，红灯60秒）；

- 设计循环计数器实现东西/南北方向交替；

- 使用状态转移图