国开机考《可编程控制器应用》复习资料第1套

国开机考《可编程控制器应用》复习资料第1套各位同学，大家好。随着工业自动化水平的不断提升，可编程控制器（PLC）作为一种核心控制设备，其应用已渗透到生产生活的方方面面。为帮助大家更好地应对本次《可编程控制器应用》课程的机考，我整理了这份复习资料。本资料力求突出重点、梳理脉络，希望能为大家的复习提供切实有效的助力。请大家结合教材、课堂笔记以及实际操作经验，进行综合复习。一、PLC的基本概念与工作原理这部分是课程的基石，理解透彻对于后续内容的学习至关重要。1.PLC的定义与特点：PLC，即可编程逻辑控制器，是一种专为工业环境设计的数字运算操作电子系统。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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。其主要特点包括：高可靠性、强抗干扰能力、编程简单易学（尤其是梯形图语言）、功能强大、扩展性好、体积小能耗低等。2.PLC的工作原理——扫描工作方式：这是PLC最核心的工作机制，务必深刻理解。PLC采用“循环扫描”的工作方式，其工作过程大致可分为五个阶段：*内部处理阶段：检查PLC的内部硬件是否正常。*输入采样阶段：PLC将所有外部输入端子的当前状态（ON/OFF）一次性读入到输入映像寄存器中。在此阶段之后，即使外部输入状态发生变化，输入映像寄存器的内容也不会改变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才会更新。*程序执行阶段：PLC根据用户程序存放的先后顺序，从第一条指令开始逐条执行，执行过程中所需的输入状态从输入映像寄存器中读取，中间结果存入元件映像寄存器，输出结果也暂存于元件映像寄存器中的输出继电器区。*输出刷新阶段：当所有用户程序执行完毕后，PLC将元件映像寄存器中输出继电器区的状态一次性传送到输出锁存器，再通过输出端子驱动外部负载。*通讯服务阶段：PLC与外部设备进行通讯，如与编程器、人机界面等交换信息。这种周期性的扫描过程不断重复，每完成一次扫描所用的时间称为扫描周期。二、PLC的硬件组成与编程元件1.硬件基本组成：*中央处理单元（CPU）：PLC的“大脑”，负责执行程序、进行逻辑运算和数据处理，并控制整个系统的工作。*存储器（Memory）：用于存放系统程序（由PLC厂家固化，用户不可更改）、用户程序（用户编写的控制程序）和数据。*输入/输出（I/O）模块：连接外部现场设备与CPU的桥梁。输入模块将外部开关量、模拟量信号转换为CPU能识别的数字信号；输出模块则将CPU处理后的数字信号转换为外部设备能接受的控制信号。*电源模块：为PLC内部电路提供稳定的工作电源。*编程器/人机界面（HMI）：编程器用于用户程序的输入、编辑、调试和监控；HMI用于操作人员与PLC控制系统之间的交互。*其他可选模块：如通讯模块、特殊功能模块（高速计数、定位控制、PID调节等）。2.常用编程元件（软元件）：这些是PLC内部具有特定功能的寄存器，是编程的基础。*输入继电器（X）：接收外部输入信号，其状态由外部输入设备控制，用户程序只能读取其状态，不能改变。*输出继电器（Y）：用于驱动外部负载，其状态由用户程序控制，可由程序驱动，也可通过输出模块驱动外部设备。*辅助继电器（M）：相当于继电器控制系统中的中间继电器，用于逻辑运算中的中间状态存储。按功能可分为通用辅助继电器、断电保持辅助继电器等。*定时器（T）：实现定时控制功能。常见的有通电延时定时器（TON）。其定时时间等于设定值乘以时基（如100ms）。注意其线圈通电后开始计时，当前值达到设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。*计数器（C）：实现计数控制功能。常见的有增计数器（CTU）。当计数输入端有脉冲信号输入时，计数器当前值递增，达到设定值时，其触点动作。*状态继电器（S）：主要用于步进顺控编程。*数据寄存器（D）：用于存储数值数据，可进行数据的读写操作。三、PLC的编程语言与基本指令1.编程语言：PLC的编程语言种类较多，国开机考中重点考察的是梯形图（LD）和指令表（IL）。*梯形图（LD）：一种图形化编程语言，模仿继电器控制电路图的形式，直观易懂，是应用最广泛的PLC编程语言。其左右两侧为母线，中间是由触点、线圈和功能指令框等组成的逻辑行。*指令表（IL）：一种助记符编程语言，用一系列指令来描述程序的执行过程，类似于计算机的汇编语言。每条指令由操作码和操作数组成。2.梯形图的绘制规则：*触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。*线圈应画在最右边，且不能直接与左母线相连（除极少数特殊指令外）。*梯形图的每一行都是从左母线开始，经过触点的各种组合，到线圈或功能指令结束，然后返回右母线（右母线通常可省略）。*同一编号的线圈在一个程序中一般只能出现一次（跳转指令和主控指令等特殊情况除外）。*触点可以无限次引用。3.基本逻辑指令：*LD（Load）：取指令，用于将常开触点连接到左母线。*LDI（LoadInverse）：取反指令，用于将常闭触点连接到左母线。*OUT（Output）：输出指令，用于驱动线圈。*AND（And）：与指令，用于串联一个常开触点。*ANI（AndInverse）：与非指令，用于串联一个常闭触点。*OR（Or）：或指令，用于并联一个常开触点。*ORI（OrInverse）：或非指令，用于并联一个常闭触点。*ANB（AndBlock）：块与指令，用于将两个或多个并联电路块串联起来。*ORB（OrBlock）：块或指令，用于将两个或多个串联电路块并联起来。*SET（Set）：置位指令，使目标元件保持为ON状态。*RST（Reset）：复位指令，使目标元件恢复为OFF状态。*PLS（Pulse）：上升沿脉冲指令，在输入信号上升沿时产生一个扫描周期的脉冲输出。*PLF（PulseFall）：下降沿脉冲指令，在输入信号下降沿时产生一个扫描周期的脉冲输出。4.基本控制电路的梯形图：*启保停控制电路：这是最基本的控制电路，用于实现设备的连续运行控制。由启动按钮（常开）、停止按钮（常闭）、接触器线圈及辅助常开触点（自锁）组成。*互锁控制电路：用于防止两个或多个接触器同时动作造成短路等故障。通常将一个接触器的常闭触点串联在另一个接触器的线圈回路中。*定时器控制电路：如延时启动、延时停止、周期性通断等控制。四、PLC控制系统设计的基本步骤虽然机考可能不直接考察完整的设计流程，但理解这一过程有助于更好地理解PLC的应用。1.分析控制要求：详细了解被控对象的工艺过程、动作顺序、控制要求及相关的约束条件。2.确定I/O设备：根据控制要求，确定所需的输入设备（按钮、传感器等）和输出设备（接触器、电磁阀等），并统计其数量和类型。3.I/O地址分配：为每个输入/输出设备分配PLC对应的输入/输出端子地址，这是硬件接线和软件编程的依据。4.绘制电气原理图：包括主电路和控制电路（PLC的I/O接线图）。5.编写控制程序：根据控制要求和I/O地址分配，选择合适的编程语言（通常是梯形图）进行程序设计。7.系统试运行与完善：完成硬件安装和软件调试后，进行整个系统的试运行，进一步观察系统性能，对不足之处进行调整和完善。五、复习建议与应试技巧1.回归教材，夯实基础：本资料所梳理的知识点均源自教材，务必结合教材进行系统复习，特别是对基本概念、工作原理和基本指令的理解要准确无误。2.多做习题，强化应用：通过做练习题和往年试题（如果能找到的话），可以检验对知识点的掌握程度，熟悉常见题型和解题思路，提高运用基本指令编写简单梯形图程序的能力。3.重视实验，加深理解：如果有条件，结合实验箱进行实际操作，观察PLC的工作过程和指令执行效果，能极大地加深对理论知识的理解和记忆。4.掌握梯形图的阅读与绘制：这是考试的重点。要能看懂复杂的梯形图，理解其控制逻辑；也要能根据控制要求，独立绘制出正确的梯形图。注意梯形图的绘制规范。5.理解指令的含义与用法：不仅要记住指令的助记符，更要理解其功能、操作对象和