可编程控制器应用单元1自测

引言经过单元1的学习，相信大家对可编程控制器（PLC）已经有了一个初步的认识。为了帮助大家巩固所学知识，检验学习效果，我们特别设计了本次自测。本自测涵盖单元1的核心知识点，包括PLC的基本概念、特点、组成结构及工作原理等。建议大家在独立完成后，再对照参考答案进行梳理，找出薄弱环节，为后续学习打下坚实基础。一、选择题（每题只有一个正确答案）1.下列哪项不是可编程控制器（PLC）的主要特点？A.高可靠性B.编程复杂，需要深厚的计算机专业知识C.较强的抗干扰能力D.易于扩展和维护2.PLC的核心控制部件是？A.输入模块B.中央处理器（CPU）C.输出模块D.电源模块3.PLC工作过程中，“输入采样”阶段的主要作用是？A.执行用户程序B.将输出信号传送到外部负载C.读取外部输入设备的当前状态并存储D.检查PLC内部电路是否正常4.在PLC的编程语言中，哪种语言与继电器控制电路图的表达方式最为接近，易于电气工程师理解和掌握？A.结构化文本（ST）B.梯形图（LD）C.功能块图（FBD）D.顺序功能图（SFC）5.PLC区别于一般微型计算机的重要特征是其具有？A.强大的数学运算能力B.丰富的输入输出接口和工业环境适应性C.高速的中央处理器D.大容量的存储器二、判断题（正确的打√，错误的打×）1.PLC的工作方式是“并行处理”，即同时执行所有指令。（）2.PLC的存储器主要用于存储用户程序和数据。（）3.输入继电器和输出继电器是PLC内部真实存在的物理继电器。（）4.PLC程序执行阶段，其输出状态会立即反映到输出端子上。（）5.梯形图中的“软继电器”触点可以无限次使用。（）三、简答题1.简述可编程控制器（PLC）的定义，并说明其主要应用领域。2.简要描述PLC一个完整的工作扫描周期包含哪几个阶段，每个阶段的主要任务是什么？3.与传统的继电器控制系统相比，PLC控制系统有哪些显著的优势？4.PLC的输入模块和输出模块的主要功能是什么？在选择I/O模块时，需要考虑哪些主要因素？参考答案与解析一、选择题1.答案：B解析：PLC的一大特点就是编程简单直观，通常采用与继电器控制逻辑相似的梯形图语言或简单的指令表语言，使得电气技术人员易于掌握，无需深厚的计算机专业知识。A、C、D均为PLC的典型特点。2.答案：B解析：中央处理器（CPU）是PLC的核心，负责执行用户程序、进行逻辑运算、数据处理以及协调各部分的工作。输入模块负责接收外部信号，输出模块负责驱动外部负载，电源模块提供工作电源，它们都在CPU的控制下工作。3.答案：C解析：输入采样阶段，PLC会依次读取所有输入端子的当前状态，并将这些状态存入输入映像寄存器中。这个阶段结束后，输入映像寄存器中的内容将保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才会被更新。A是程序执行阶段的任务，B是输出刷新阶段的任务，D不是输入采样阶段的主要作用。4.答案：B解析：梯形图（LD）是目前应用最广泛的PLC编程语言之一。它借鉴了传统继电器控制电路图的形式，使用常开触点、常闭触点、线圈等图形符号，非常符合电气工程师的读图习惯，易于理解和编程。5.答案：B解析：PLC是专为工业环境设计的控制设备，其最显著的特征之一就是配备了丰富的、适应各种工业信号的输入输出接口模块，能够直接与传感器、执行器等工业现场设备连接，并具有较强的抗干扰能力和环境适应性。A、C、D是计算机的普遍特征，不是PLC区别于一般微型计算机的核心特征。二、判断题1.答案：×解析：PLC采用“循环扫描”的工作方式，即按照一定的顺序逐条执行用户程序中的指令，是串行处理方式，而非并行处理。2.答案：√解析：PLC的存储器主要包括系统程序存储器（存放厂家开发的系统程序，用户不可更改）和用户程序存储器（存放用户编写的控制程序和所需的数据）。3.答案：×解析：PLC内部的“软继电器”并非物理实体继电器，而是存储器中的位存储单元。它们通过程序控制其“通电”（1状态）或“断电”（0状态），以模拟继电器的触点和线圈动作。4.答案：×解析：在PLC程序执行阶段，所有的运算结果都暂时存放在输出映像寄存器中，并不会立即送到输出端子。只有当程序执行完毕，进入输出刷新阶段时，才会将输出映像寄存器中的结果统一传送到输出锁存器，进而驱动输出端子上的负载。5.答案：√解析：梯形图中的“软继电器”触点是存储器中的位状态，其状态可以被多次读取，因此理论上可以无限次引用，这是PLC相比传统继电器控制系统的一大优势。三、简答题1.答案要点：PLC定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。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。主要应用领域：工业自动化控制（如机床控制、生产线控制）、机械制造、冶金、化工、轻工、纺织、电力、交通运输、建筑等领域的逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理和通信联网等。2.答案要点：PLC一个完整的工作扫描周期通常包含以下三个主要阶段：*输入采样阶段：PLC以扫描方式依次读取所有输入端子的当前通断状态，并将这些状态存入输入映像寄存器中。此阶段后，输入映像寄存器的内容保持不变，直到下一个扫描周期的该阶段。*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，根据输入映像寄存器中的数据以及其他内部寄存器的状态进行逻辑运算和数据处理，并将结果存入输出映像寄存器或其他内部寄存器。*输出刷新阶段：程序执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）一次性传送到输出锁存器，再经输出端子驱动外部相应的执行元件，完成控制任务。此外，扫描周期还可能包括内部处理（如自检）和通信服务等阶段。3.答案要点：与传统继电器控制系统相比，PLC控制系统的优势主要有：*高可靠性和强抗干扰能力：采用大规模集成电路和先进的抗干扰技术。*编程简单易学：主要采用梯形图等直观语言，易于理解和掌握。*功能强大，应用灵活：可实现逻辑控制、定时、计数、算术运算、数据处理、通信联网等多种功能，且易于扩展。*维护方便：故障率低，有完善的自诊断功能，便于故障查找；修改控制逻辑只需修改程序，无需改动硬件接线。*体积小，能耗低：相比继电器控制柜，体积大大减小，功耗也更低。*数据处理和通信能力强：可与上位机、其他PLC或智能设备进行数据交换，实现集中监控和管理。4.答案要点：*输入模块功能：接收来自现场的各种开关量（如按钮、行程开关、传感器等）或模拟量信号，并将这些物理信号转换为PLC内部CPU能够识别和处理的标准数字信号（通常是二进制的高、低电平），存入输入映像寄存器。*输出模块功能：将CPU处理后存放在输出映像寄存器中的数字信号转换为现场执行元件（如接触器、电磁阀、指示灯等）能够接收的强电信号或标准模拟量信号，以驱动外部负载。*选择I/O模块时需考虑的因素：*I/O点数：根据被控对象的输入、输出信号数量确定所需模块的点数，并留有一定余量。*输入信号电压/电流范围：如DI模块有直流24V、交流110V/220V等。*输出类型及容量：DO模块有继电器输出（交直流通用，容量大，响应慢）、晶体管输出（直流，容量小，响应快）、晶闸管输出（交流，容量中等，响应较快），需根据负载类型和功率选择。*模块电压等级与供电方式。*与PLC主机的兼容性：确保选用的I/O模