上海高等教育自学考试

1、上海市高等教育自学考试工业电气自动化技术专业（专科） （ A080602）工厂电气控制技术（ 02284）自学考试大纲上海交通大学自学考试办公室编上海市高等教育自学考试委员会组编2000 年 1 月工厂电气控制技术课程自学考试大纲一、课程的性质及其设置的目的和要求（一）课程的性质、地位与任务 工厂电气控制技术课程是工业自动化专业（专科）的一门专 业课。本课程的任务是使考生熟悉和掌握继电器、 接触器控制电路的组 成原则与典型控制电路；熟悉和掌握可编程控制器（简称PLC）的基本结构、工作原理、编程语言和编程方法，初步掌握PLC控制系统的设计方法与步骤。（二）基本要求1. 熟悉和掌握继电器、 接触器

2、控制电路的组成原则与典型控制电 路。2. 熟悉和掌握PLC的基本结构和工作原理。3. 熟悉和掌握PLC的I/O寻址方式。4. 熟悉和掌握PLC的编程语言和编程方法。5. 初步掌握PLC控制系统的设计方法与步骤。（三）本课程与有关课程的联系先修课：电子技术基础、微型计算机原理及应用。二、课程内容与考核目标第一章 电器控制（一）考核知识点 接触器和继电器。 继电器、接触器控制电路的组成原则与典型控制电路。（二）自学要求 了解接触器和继电器的类型和主要技术参数。熟悉和掌握继电器、接触器控制电路的组成原则与典型控制电 路。（三）考核要求 对接触器和继电器的类型和主要技术参数，要求达到“识记” 次。要求

3、达对继电器、 接触器控制电路的组成原则与典型控制电路， 到“领会”层次。25第二章 可编程控制器引论一）考核知识点PLC的由来和定义。PLC的特点和应用范围PLC的发展阶段和发展趋势。二）自学要求了解PLC的由来和定义。了解PLC的主要特点及其应用范围。 了解PLC在不同时期的发展概况。三）考核要求 对本章的学习内容达到“识记”层次。第三章 PLC的基本结构和工作原理（一）考核知识点PLC 的基本结构：中央处理单元，存储器，I/0 系统，编程器和电源。PLC的I/O映象区，I/O映象区的构成及其作用。PLC的软设备：逻辑线圈，数据寄存器，计时器，计数器，变址 寄存器和累加器，各软设备的功能。P

4、LC的工作原理：扫描技术与扫描周期的计算。PLC的I/O响应时间；PLC的I/O 响应较慢的主要原因，为提 高其响应速度所采取的措施。PLC的计时器：计时器的构成，计时工作方式及其计时精度。PLC的计数器：计数器的构成，计数工作方式及其计数频率。高 速计数器的种类及其最高计数频率。（二）自学要求了解PLC的基本结构熟悉和掌握PLC的I/O映象区的构成及其作用。熟悉和掌握PLC的各软设备及其功能。熟悉和掌握PLC的扫描技术及扫描周期的计算。熟悉和掌握为提高 PLC的I/O响应速度所采取的措施。熟悉和掌握PLC计时器和计数器的构成及其工作方式（三）考核要求对PLC的基本结构，要求达到“识记”层次。

5、对PLC的I/O映象区的构成及其作用， 扫描技术及扫描周期的计 算，要求达到“领会”层次。对PLC的各软设备，计时器和计数器，提高其I/O响应速度所采 取的措施，要求达到“简单应用”层次。第四章 PLC的I/O系统（一）考核知识点PLC的I/O寻址方式：三种I/O寻址方式。PLC的开关量I/O系统：开关量I/O系统的种类及其性能指标。PLC的模拟量I/O系统；模拟量I/O系统的性能指标。（二）自学要求了解PLC的I/O寻址方式。熟悉和掌握FX2型PLC的I/O寻址方式。了解PLC开关量I/O系统的种类及其性能指标。了解PLC模拟量I/O系统的性能指标。（三）考核要求对 PLCI/O 系统的三种

6、寻址方式。要求达到“识记”层次。对FX2型PLC的I/O寻址方式，要求达到“简单应用”层次。对PLC开关量I/O系统的种类及其性能指标，模拟量I/O系统的性能指标，要求达到“识记”层次。第五章 PLC的编程语言（一）考核知识点PLC的编程语言及其格式；梯形图及其格式，语句表及其格式。PLC的基本逻辑运算指令：LD与LDI指令，OUT指令，AND与 ANI 指令，OR与ORI指令，ANB指令，ORB旨令，MPS MRD 和 MPP指令， SET与 RST指令，PLS与 PLF指令，NOF指令，END与 FEND旨令。PLC 的基本控制指令； ROR和ROL指令，RCR和 RCL指令，SFTR和

7、SFTL 指令，WSF和 WSF1L旨令，SFWF和SFRD指令，MC和MCF指令，CJ指 令，CALL和 SRET指令，El、DI 和 IRET 指令，FOR和 NEXT指令，WDT 指令，REF指令，REFF指令。PLC的算术运算指令：ADD旨令，SUB指令，MUL指令，DIV指令， INC指令，DEC指令，CMP指令，ZCP指令，MEAN旨令PLC的数据处理与数据传送指令： WAN指令，WOR旨令，WXO指 令，NEG旨令，CML指令，BCD旨令，BIN指令，DECO旨令，ENCO旨 令，SUM指令，BON指令，ZRST指令，MOV旨令，BMOV旨令，FMOV旨 令，SMOV旨令，XCH

8、旨令。PLC的应用功能指令：MTF指令，HSCS指令，HSCF指令，HSZ指令，SPD指令，PLS Y指令，PWM旨令，ABSD旨令，INCD指令，TTMR 指令，STMR旨令，ALT指令，RAMP指令，ROTC旨令，TKY指令，HKY 指令，DSW旨令，SEGD旨令，SEGL指令，ARWSf令，ASC指令，PR 指令，FROM旨令，TO指令。PLC的SFC编程语言：状态 S,用SFC语言编制用户程序的编程 方法， 单回路的编程方法， 选择性分支、 汇合的编程方法， 并行分支、 汇合的编程方法，跳转与重复的编程方法，复位处理的编程方法，特 殊功能指令。二）自学要求熟悉和掌握PLC的编程语言及其

9、格式。熟悉和掌握PLC的基本逻辑运算指令，编制用户程序。 熟悉和掌握PLC的基本控制指令，编制用户程序。熟悉和掌握PLC的算术运算指令，编制用户程序。熟悉和掌握PLC的数据处理与数据传送指令，编制用户程序。 熟悉和掌握PLC的应用功能指令，编制用户程序。了解PLC的SFC的编程语言。（三）考核要求对PLC的编程语言及其格式，要求达到“领会”层次。对PLC的基本逻辑运算指令，基本控制指令，算术运算指令，数据处理与数据传送指令， 应用功能指令， 要求达到 “综合应用” 层次。对PLC的SFC编程语言，要求达到“识记”层次。第六章 PLC控制系统的设计与应用（一）考核知识点PLC控制系统的设计：PL

10、C控制系统的设计原则，PLC控制系统的设计步骤，PLC控制系统的类型。PLC应用举例：PLC在定位控制系统中的应用，PLC在数据采集系统中的应用，PLC在实时控制系统中的应用。（二）自学要求熟悉和掌握PLC控制系统的设计原则和步骤，以及PLC控制系统的类型。熟悉和掌握PLC在定位控制系统中，在数据采集系统中以及在实 时控制系统中的应用。（三）考核要求对PLC控制系统的设计原则和步骤，以及PLC控制系统的类型，要求达到“领会”层次。对PLC在定位控制系统中、在数据采集系统中以及在实时控制系 统中的应用，要求达到“综合应用”层次。三、有关说明与实施要求（一）在大纲的“考核要求”中提出了“识记” 、

11、“领会”、“简单 应用”、“综合应用”等四个能力层次，它们之间是递进等级的关系， 后者必须建立在前者基础上，它们的含义是：“识记”一一能知道有关的名词、概念、知识的意义，并能正确 认识和表达。“领会” 在识记的基础上， 能全面把握基本概念和原理的区 别与联系。“简单应用” 在领会的基础上， 能用学过的一、 二个知识点， 分析和解决简单的问题。“综合应用” 在简单应用的基础上， 能用学过的多个知识点， 综合分析和解决较复杂的问题。（二）教材可编程控制器原理与应用 ：顾战松，陈铁年编著，国防工业 出版社， 1996年第 1 版。（三）学习方法指导1. 先翻阅自学考试大纲中有关这章的考核知识点，自学

12、要求， 考核要求，以便阅读教材时，心中有数，有的放矢。2. 在学习过程中，要特别注意熟悉和掌握 PLC的扫描运行方式， 注意PLC与计算机控制系统的相同处与不同处。3. 做作业是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决 问题能力的重要环节。 在做作业之前， 必须认真阅读教材的有关章节， 对教材内容基本理解后，再做作业。4. 本课程是一门实践性很强的专业课，上机实践对初学者来说 尤其重要。必须认真参加实验，这对教材内容的学习、理解和掌握， 特别是对第四章内容的学习、理解和掌握，至关重要。5. 参加本课程考试前，必须完成本课程所规定的实验内容。附：习题与实验指导书一、思考题与习题1 1 接触器

13、有哪几种类型？继电器有哪几种类型？在自动控 制系统中，各起什么作用？1 2 设计一个电器控制线路， 实现对一台三相交流异步电动机 的正反转、正反点动控制。2- 1 PLC的发展分几个阶段，各阶段 PLC的主要区别是什么？2- 2 PLC的主要特点有哪些？3- 1 PLC有哪些软设备？它们各自的用处是什么？3- 2为什么在PLC的用户程序中，各种位软设备和I/O的常开 触点、常闭触点可以无限次使用？3-3 PLC 一个扫描周期包括哪几个部分？扫描周期的长短与哪 些因素有关？3-4在一般情况下，为什么PLC的输入脉冲信号的宽度必须大 于一个扫描周期？3-5影响PLC输入/输出响应速度的主要原因是什

14、么？近期的 PLC在提高其输入/输出响应速度方面采取了哪些措施？3- 6 在用户程序中，地址相同的输出线圈为什么不能重复使 用？3-7影响PLC计时器计时精度的主要原因是什么？3- 8为什么PLC的普通计数器的计数频率不高？3 -9 FX2型PLC有哪几种内部高速计数器？其最高计数频率受 哪些方面限制？4- 1 编制一个控制一台三相交流异步电动机正转、反转及停止 的用户程序。4- 2 编制一个控制一台三相交流异步电动机正转、正点动、 反转、反点动及停止的用户程序。4- 3 编制一个控制一台直流电动机三级起动的用户程序。4- 4 编制一个用户程序，其控制要求如下：按下起动按钮，使 甲电动机起动

15、30 秒后，乙电动机才起动。按下停止按钮，先乙电动机停止，25秒后，甲电动机才停止。4-5编制一个控制十字路口交通信号灯工作的用户程序，其控制要求如下：采用特殊逻辑线圈 M8002作为启动信号，使南北方向的 绿灯亮30秒，接着该绿灯以 1HZ的频率（即通、断各 0.5秒）闪烁 5次，然后切换到南北方向和东西方向的黄灯亮5秒，在上述期间，东西方向的红灯始终亮。黄灯亮5秒后，切换到东西方向的绿灯亮，东西方向的红灯灭， 南北方向的红灯亮。 东西方向的绿灯亮 25秒后， 接着该绿灯以1HZ的频率闪烁5次，然后切换到南北方向和东西方向 的黄灯亮5秒，在此期间，南北方向的红灯始终亮。黄灯亮 5秒后， 又重

16、复开始的工作状态，即南北方向的绿灯亮。4-6在完成45题的基础同上，通过自己对路口交通信号灯 的观察，编制一些满足不同控制要求的用户程序。4 7某生产流程如图所示，其控制要求如下：从A点出发，按照生产流程运行，循环 20次后，自动停止工作。试编制一个用户程 序，实现其控制要求。题4 7某生产流程图单位：0.1秒48某温度控制系统的温度给定曲线如图所示，其控制要求如下：从A点出发，设起始温度为 20C，按每分钟温度升高 1C的速率 变化，当温度到达 80C时，保温45分钟，然后按每2分钟温度升高 1C的速率变化，当温度达到200C时，保温50分钟。试编制一个用户程序，实现其控制要求。题48温度给

17、定曲线示意图4 -9 FX2型PLC的输入端X6与引导脉冲相连接，引导脉冲的 宽度为400微秒，输入端X2和X3与主脉冲相连接，脉冲波形如图所 示。试编制一个用户程序，测出主脉冲的宽度(要求测量精度为土 0.1 毫秒)。X6X2, X3题4 9脉冲波形图4 10编制一个满足题4 7所示的生产流程的用户程序，其中各参数可以通过 PLC实验仪上的拨码盘进行修改。8位BCD码拨码盘的接线图如教科书第 117页图4 109 (d)所示，图中的输出端 Y10 Y13改用Y14 Y17。各段运行的时间和循环次数可以通过PLC实验仪上的数码管显示。8位BCD码数码管的接线图如教科书第120页图4 113 (

18、 C)所示，一组 4位BCD码数码管显示各段运行的时间，另 一组4位BCD码数码管显示循环次数。4 11编制一个满足题 4 8所示的产生温度给定曲线的用户程序，其中各参数可以通过 PLC实验仪上的触摸式键盘进行修改。触摸式键盘的接线图如教科书第115页图4 107 ( C)所示，图中的输入端XO X3改用X20 X23,输出端 YO Y3改用Y20 Y23。温度给 定值和保温时间可以通过PLC实验仪上的数码管显示。8位BCD码数码管的接线图如教科书第120页图4 113 (C)所示，一组4位BCD码数码管显示温度给定值，另一组4位BCD码数码管显示保温时间。4- 12 FX2型PLC的输入端X

19、6与引导脉冲相接，引导脉冲的宽 度为400微秒，输入端 X2和X3、X4和X5分别与二个脉冲相连接， 脉冲波形如图所示。 试编制一个用户程序， 测出二个脉冲之间的中心 距（要求测量精度为土 0.1毫秒）。X6X2, X3X4, X5题4- 12脉冲波形图4- 13编制一个开环交流变频调速系统的用户程序；系统方框图 如图所示，有关参数如下：当D/A转换器输入的数据为 0 2000时,对应的输出电压为 0- 10V;变频器的输入电压为0- 10V时，对应的交流电源的输出频率为 0- 50HZ交流电机输入的交流电源的频率为 0 - 50HZ,对应的理想空载转速为0- 1500r/min ;编码器每转

20、产生2000个脉冲；变频器的启动、停止由输出端Y47控制；用TO指令将数据写入D/A模快的数据缓冲寄存器，D/A模块的序号为0，数据缓 冲寄存器地址为1 ;编码器产生的脉冲连接到输入端XO题4- 13开环交流变频调速系统方框图4- 14编制一个开环定位控制系统的用户程序，系统方框图如 图所示，有关参数如下；当D/A转换器输入的数据为 0 2000时，对应的输出电压为 0 10V;变频器的输入电压为0 10V时，对应的交流电源的输出频率为 0 50H Z交流电机输入的交流电源的频率为050HZ,对应的理想空载转速为0 1500r/min ;编码器每转产生 2000个脉冲；变频器的启动、停止由输出

21、端Y47控制；用TO指令将数据写入D/A模块的数据缓冲寄存器，数据不要超过800, D/A模快的序号为0,数据缓冲寄存器地址为1 ;编码器产生的脉冲连接到输入端XO实验一熟悉和掌握带CRT勺编程器的编程方法一、实验目的1. 熟悉和掌握由个人计算机和编程软件 FX PCS/WIN C 构成的 编程器的使用方法。二、实验设备1. 个人计算机一台。2. 编程软件FX PCS/WINk C （已安装在硬盘内）3. 通信电缆线 SC 09 一根。三、预习要求1. 熟悉和了解PLC编程语言一梯形图及其格式， 以及基本逻辑指 令。2. 熟悉和了解上述编程器的编程和监控方法。四、实验内容1. 建立文件。2.

22、在离线状态下编制用户程序。 将 4 2节中的部分程序以梯形图的方式键入，并存盘。 试以语句步、软设备查询梯形图。 复制梯形图。 移动梯形图。 删除梯形图。五、实验报告要求1. 写出各实验内容的操作步骤。2. 列出实验用的程序清单。3. 实验心得。六、注意事项1. 发现异常情况， 应立即停止实验， 并马上向指导教师反映情况。经指导教师允许后，方可重新进行实验。实验二 熟悉和掌握基本逻辑运算指令和控制指令的编程与监控一、实验目的1. 熟悉和掌握运用基本逻辑运算指令、控制指令编制用户程序。2. 熟悉和掌握在离线状态下编制用户程序及将用户程序装入 PLC 的用户程序存储器内。3. 熟悉和掌握在在线状态

23、下调试、监控用户程序的方法。二、实验设备1. PLC 实验议一台。2. 个人计算机与编程软件FX PCS/WINk C (已安装在硬盘内)构成的编程器一台。3. 通信电缆一根。三、预习要求1. 熟悉和了解基本逻辑运算指令和控制指令。2. 熟悉和了解上述编程器的操作方法。3. 编制实验用的用户程序。( 1)编制控制交通信号灯的用户程序。( 2)编制控制交流异步电动机正转、正点动、反转、反点动 及停止的用户程序。四、实验内容1. 键入用户程序。2. 检查用户程序。3. 将用户程序装入 PLC的用户程序存储器内。4. 调试用户程序，监控有关软设备的运行情况。五、实验报告要求1. 写出各实验内容的操作

24、步骤。2. 列出实验用的程序清单。3. 实验心得。六、注意事项1. 不准擅自拔下通信电缆。2. 发现异常情况， 应立即停止实验， 并马上向指导教师反映情况。 经指导教师允许后，方可重新进行实验。实验三熟悉和掌握数据输入、输出和数据处理的编程与监控方法一、实验目的1. 熟悉和掌握运用数据输入、输出和数据处理指令编制用户程序。2. 熟悉和掌握在在线状态下调试、监控用户程序的方法。二、实验设备1. PLC实验仪一台。2. 个人计算机与编程软件FX PCS/WINk C （已安装在硬盘内）构成的编程器一台。3. 通信电缆一根。4. 交流变频调速装置一台。5. 测速用的编码器一个。、数字转速给定的开环交

25、流变频调速系统框图开环交流变频调速系统方框图四、预习要求1. 熟悉和了解数据输入、输出和数据处理指令。2. 编制实验用的用户程序。3. 实验设备的有关参数：D/A转换器的输入为 0 2000时，对应的输出电压为 0 10V;变 频器的输入电压为 0 10V时，对应的输出频率为0 50HZ;交流电机的交流电源频率为50HZ时，对应的理想空载转速为1500r/min ;编码器的输出脉冲为 200P/r ；变频器的启动、停止由PLC的输出Y47 控制。编码器产生的脉冲连接到输入端XO。五、实验内容1. 键入用户程序。2. 检查用户程序。3. 将用户程序装入 PLC的用户程序存储器内。4. 调试用户程

26、序，监控有关软设备的运行情况。六、实验报告要求1. 写出各实验内容的操作步骤。2. 列出实验用的程序清单。3. 实验心得。七、注意事项1. 不准擅自拨下通信电缆。2. 发现异常情况， 应立即停止实验， 并马上向指导教师反映情况。 经指导教师允许后，方可重新进行实验。实验四熟悉和掌握使用高速计数器的编程与监控方法一、实验目的1. 熟悉和掌握运用高速计数器有关指令编制用户程序。2. 熟悉和掌握在在线状态下调试、监控用户程序的方法。二、实验设备1. PLC实验仪一台。2个人计算机与编程软件 FX PCS/WIN C （已安装在硬盘内） 构成的编程器一台。3. 通信电缆一根。4. 交流变频调速装置一台

27、。5. 测距用的编码器一个。三、数字定位控制系统框图四、预习要求1. 熟悉和了解高速计数器的有关指令。2. 编制实验用的用户程序。3. 实验设备的有关参数：D/A转换器的输入为0-2000时，对应的输出电压为 0-10V ;变频 器的输入电压为 0-10V时，对应的输出频率为0-50HZ ;交流电机的交流电源频率为50Hz时，对应的理想空载转速为1500r/min ;编码器的输出脉冲为 200P/r，脉冲当量为 2mm/P;变频器的启动、停止由 PLC地输出Y47控制。编码器产生的脉冲连接到输入端X0。五、实验内容1. 键入用户程序。2. 检查用户程序。3. 将用户程序装入 PLC 的用户程序存储器内。4. 调试用户程序，监控有关软设备的运行情况。六、实验报告要求1. 写出各实验内容的操作步骤。2. 列出实验用的程序清单。3. 实验心得。七、注意事项1. 不准擅自拨下通信电缆。2. 发现异常情况， 应立即停止实验， 并马上向指导教师反映情况。 经指导教师允许后，方可重新进行实验。实验五 熟悉和掌握使用中断技术的编程与监控方法一、实验目的1. 熟悉和掌握运用PLC中断指令编制用户程序。2. 熟悉和掌握在在线状态下调试、监控用户程序的方法。二、实验设备1. PLC