天津市自考10731可编程控制器及应用（实践）考试大纲

天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：可编程控制器及应用                              课程代码：10730、10731

第一部分  课程性质与目标

一、课程性质与特点

《可编程控制器及应用》是高等教育自学考试机械制造及自动化（数控方向）专业的一门专业课。

在机电一体化迅速发展的今天，可编程序控制器（简称PLC）作为以计算机技术为核心的新型自动控制装置，以其功能性强、可靠性高、编程简单、使用方便和体积小巧的特点，在工业生产中得到越来越广泛的应用，已成为当代工业自动化的主要支柱之一。通过本课程的学习可以使考生了解PLC的工作原理，初步掌握PLC的编程方法和使用方法，具备一定的设计、调试和维护PLC控制系统的能力，满足现代工业对本专业学生的基本要求。

二、课程目标与基本要求

本课程的目标和任务是使学生通过本课程的自学、实践训练和辅导考试，进行有关PLC工作原理、编程设计和操作使用的考察和训练，为以后的工作打下坚实的基础。

课程基本要求如下：（本大纲依据本课程教材,以三菱公司的FX_2N系列PLC为主要考察对象。)

1、 掌握PLC的特点，了解PLC的应用范围及其发展趋势。

2、 掌握PLC的工作原理与硬件结构, 了解PLC的性能指标和特殊功能模块的用途。

3、 熟练掌握顺序功能图、梯形图和指令表三种编程语言，了解其它编程语言。

4、 熟练掌握PLC的编程元件及基本逻辑指令，了解功能指令的用法。

5、 熟练掌握用梯形图的经验设计法和顺序控制设计法完成开关量控制系统的梯形图设计。

6、 学习PLC控制系统的选型、配置、调试方法及应用技巧。

7、 本课程设置试验课，学习PLC的编程操作和应用。

三、与本专业其它课程的关系

本课程是在学习了电工学、微机原理和机床电气自动控制等课程后开设的一门专业课，通过本课程的学习使考生掌握现代化的控制手段，以适应工作的需要。

第二部分  考核内容与考核目标

第一章 概述

一、学习的目的与要求

通过本章的学习，掌握PLC的特点，了解PLC的应用范围及其发展趋势。

二、考核知识点与考核目标

（一）PLC的特点（重点）

识记：PLC的定义及主要特点。

理解：PLC和一般的计算机控制系统、继电器控制系统相比较所具有的优点。

（二）PLC的应用范围（次重点）

识记：PLC的主要应用领域。

（三）PLC的发展史（一般）

      识记：PLC的由来和发展趋势。

第二章 可编程序控制器的硬件与工作原理

一、学习的目的与要求

通过本章的学习，掌握PLC的工作原理与硬件结构, 了解PLC的性能指标和特殊功能模块的用途。

二、考核知识点与考核目标

（一）PLC的工作原理（重点）

识记：PLC的基本工作状态，扫描工作方式，扫描周期，输入/输出滞后时间。

理解：PLC的扫描工作过程，PLC的“软继电器”“通电”“断电”的实际含义，PLC与继电器控制系统在工作方式上的区别。

（二）PLC的硬件结构（次重点）

识记：PLC的组成，PLC从物理结构上的分类，CPU模块的组成，本地I/O和远程I/O，编程器 的种类和特点。

理解：PLC常用存储器的种类和特点，交流输入模块与直流输入模块各自的特点，开关量输出模块的类型及其特点。

应用：PLC中各种存储器所存储的信息，各种输入模块、开关量输出模块所适用的场合。

（三）PLC的性能指标和特殊功能模块的用途（一般）

      识记：FX系列PLC型号名称的表示方法和具体含义，FX系列PLC的各种技术指标，基本单元，扩展单元，扩展模块，特殊功能模块。

      理解：基本单元、扩展单元和扩展模块的用法，特殊功能模块的用途。

第三章 可编程序控制器的编程语言与基本逻辑指令

一、学习的目的与要求

通过本章的学习，掌握PLC的编程元件及基本逻辑指令，了解IEC所表述的PLC的五种编程语言。

二、考核知识点与考核目标

（一）PLC的编程元件及基本逻辑指令（重点）

识记：FX系列PLC梯形图中各编程元件的特点及表示方法，FX系列PLC的各基本逻辑指令。

理解：FX系列PLC各种编程元件和各基本逻辑指令在编程中的使用方法，掌握编程技巧。

（二）IEC所表述的PLC的编程语言（次重点）

识记：IEC所表述的PLC的五种编程语言的表达方式及特点。

理解：掌握梯形图和指令表两种编程语言之间的对应转换。

第四章 功能指令与简易编程器的使用方法

一、学习的目的与要求

通过本章的学习，掌握简易编程器的使用方法，了解功能指令的使用方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）简易编程器（重点）

识记：掌握FX-20P-E型简易编程器的使用方法。

（二）功能指令（一般）

识记：了解FX系列PLC的功能指令的表示方法和使用方法。

第五章 梯形图程序的设计方法

一、学习的目的与要求

通过本章的学习，掌握梯形图的经验设计法和顺序控制设计法,掌握用梯形图的经验设计法完成较简单的开关量控制系统的梯形图设计，熟练掌握用顺序控制设计法绘制顺序功能图。

二、考核知识点与考核目标

（一）梯形图的经验设计法（重点）

识记：梯形图的基本电路，常闭触点输入信号的处理，梯形图的经验设计法。

应用：掌握用梯形图的经验设计法完成较简单的开关量控制系统的梯形图设计，绘制相应的PLC外部接线图和控制梯形图。

（二）根据继电器电路图设计梯形图的方法（次重点）

识记：根据继电器电路图设计梯形图的基本方法及应注意的问题。

（三）梯形图的顺序控制设计法（重点）

识记：梯形图的顺序控制设计法，顺序功能图，顺序功能图的组成、各部分含义和基本结构。

理解：顺序控制设计法的本质，与经验设计法的区别，绘制顺序功能图的基本规则及注意事项。

应用：熟练掌握用梯形图的顺序控制设计法完成开关量控制系统的顺序功能图设计。

第六章 顺序控制梯形图的编程方式

一、学习的目的与要求

通过本章的学习，熟练掌握顺序控制梯形图的使用STL指令和起保停电路的编程方式，理解具有多种工作方式的系统的编程方式，了解以转换为中心的编程方式和仿STL指令的编程方式。

二、考核知识点与考核目标

（一）使用STL指令的编程方式和使用起保停电路的编程方式（重点）

识记：STL指令及特点，RET指令，STL触点，使用STL指令和使用起保停电路的编程方式。

应用：掌握用上述两种编程方式对不同结构的顺序功能图进行编程，完成控制系统的程序设计。

（二）具有多种工作方式的系统的编程方式（次重点）

识记：工作方式的划分，各工作方式的特点，具有多种工作方式的系统的编程方式。

（三）转换为中心的编程方式和仿STL指令的编程方式（一般）

识记：转换为中心的编程方式和仿STL指令的编程方式。

第七章 可编程序控制器在工业中的应用

一、学习的目的与要求

本章学习PLC的选型与配置、控制系统的设计和调试，PLC的可靠性措施，PLC的应用实例。

二、考核知识点与考核目标

（一）PLC的选型与配置、控制系统的设计和调试（次重点）

识记：PLC机型、结构、指令功能、I/O点数和存储器容量的选型与配置，控制系统的设计和调试步骤。

（二）PLC的可靠性措施，PLC的应用实例（一般）

识记：PLC控制系统为可靠工作所应采取的措施，了解PLC在各行业的应用。

第三部分  实践环节

实验一 手持式简易编程器的使用

一、目的与要求：

1、 了解FX-20P-E手持式简易编程器与FX系列可编程序控制器（简称PLC）的连接；

2、 掌握FX-20P-E手持式简易编程器的组成与面板布置；

3、 熟悉FX-20P-E手持式简易编程器11个功能键功能与使用；

一、 实验内容：

1、 学会独立正确地连接FX-20P-E手持式简易编程器与PLC；

2、 用一个小程序练习程序的写入、检查与修改；

3、 用模拟开关进行模拟程序运行；

4、 练习指令的读出、删除、插入；

5、 练习对所编程序中的各软继电器进行监视、通/断检查；

6、 练习对编程元件的测试；

7、 实验报告的要求；

二、 环境要求：

1、 三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、 FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、 模拟开关一套

4、 德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、 实验桌

实验二  FX系列可编程序控制器认识与基本逻辑指令（一）

一、 目的与要求：

1、了解PLC的工作原理；

2、理解PLC部分基本逻辑指令的含义；

3、熟悉PLC部分基本逻辑指令编程方法及技巧；

4、掌握部分编程元件的工作原理；

二、 实验内容：

1、 断电延时继电器电路的编程与各软继电器的波形图；

2、 闪烁电路编程及各软继电器的波形图；

3、 通电延时继电器电路的编程及各软继电器的波形图；

4、 自动循环电路的编程及各软继电器的波形图；

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、模拟开关一套

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、实验桌

实验三  FX系列可编程序控制器基本逻辑指令（二）

一、目的与要求

1、 了解PLC部分基本逻辑指令的含义；

2、 熟悉PLC部分基本逻辑指令编程方法及技巧；

3、 掌握部分编程元件的工作原理；

二、实验内容：

1、顺序电路编程与各软继电器的波形图；

2、脉冲输出电路编程与各软继电器的波形图；

3、熟悉栈存储器与用多重输出指令编程各软继电器的波形图；

4、积算时间继电器电路的编程及各软继电器的波形图；

5、计数器电路的编程及各软继电器的波形图；

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、模拟开关一套

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、实验桌

实验四  简易控制程序的仿真实验

一、 目的与要求：

1、 掌握开关量I/O模块的外部接线方式；

2、 理解PLC的工作原理；

3、 理解PLC中的软继电器与外部硬继电器的关系；

二、 实验内容：

1、断电延时继电器电路的仿真；

2、闪烁电路仿真；

3、通电延时继电器电路的仿真

4、自动循环电路的仿真；

5、顺序电路仿真；

6、脉冲输出电路仿真；

7、熟悉栈存储器与用多重输出指令及仿真；

8、积算时间继电器电路仿真；

9、计数器电路的仿真；

三、 环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关、负载

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

6、2A保险管

7、实验桌

实验五   基本逻辑指令实例（一）

抢答器控制程序的编程实验

一、目的与要求：

1、进一步熟悉FX系列的可编程序控制器的指令；

2、用经验设计法编制的梯形图程序；

3、进一步掌握编程器的使用方法和调试程序的方法；

二、实验内容：

1、多种组队不同种控制的抢答器电路设计；

2、独立正确组接抢答器仿真电路；

3、按要求写出正确的实验报告；

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关、负载

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

6、2A保险管

7、实验桌

实验六   基本逻辑指令实例（二）

彩灯控制程序的编程实验

一、目的与要求：

1、一步熟悉FX系列的可编程序控制器的指令；

2、用经验设计法编制的梯形图程序；

3、进一步掌握编程器的使用方法和调试程序的方法；

二、实验内容：

1、 带延时控制的彩灯电路设计；

2、独立正确组接彩灯仿真电路；

3、按要求写出正确的实验报告；

三、环境与要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关、负载

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

6、2A保险管

7、实验桌

实验七   基本逻辑指令（三）

自动往返小车控制程序的编程实验

一、目的与要求：

1、进一步熟悉FX系列的可编程序控制器的指令；

2、用经验设计法编制的梯形图程序；

3、进一步掌握编程器的使用方法和调试程序的方法；

4、掌握程序的外部接线方法；

二、实验内容：

1、用梯形图语句编写小车自动、步进及点动程序；

2、独立正确组接自动往返小车程序的仿真电路；

3、按要求写出实验报告；

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

6、2A保险管

7、德国FESTO公司直流电机与丝杠

8、实验桌

实验八  步进顺序控制指令实例（一）

喷水池控制程序编程实验

一、目的与要求：

1、掌握步进顺控指令及编程方法；

2、熟悉顺序控制程序的设计和调试方法；

3、掌握外部程序的接线方法；

二、实验内容：

1、用步进顺控指令设计喷水池程序；

2、独立正确组接喷水池仿真电路；

3、按要求写出实验报告；

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关、负载

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

    6、2A保险管

8、 实验桌

实验九  步进顺序控制指令实例（二）

电机正反转控制程序编程

一、目的与要求：

1、步进顺控指令及编程方法；

2、熟悉顺序控制程序的设计和调试方法；

3、掌握电机正反转的外部接线方法；

二、实验内容：

1、用步进顺控指令设计电机正反转控制程序

2、独立正确组接电机正反转主控电路

3、按要求写出完整的实验报告

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

    6、2A保险管

7、德国FESTO公司直流电机与丝杠

8、实验桌

实验十   步进顺序控制指令实例（三）

模拟气动计数器控制程序编程

一、目的与要求：

1、步进顺控指令及编程方法；

2、熟悉顺序控制程序的设计和调试方法；

3、掌握简单气动回路的组接与控制电路外部接线方法；

二、实验内容：

1、用步进顺控指令设计简易气动计数器；

2、独立正确组接气动回路；

3、独立正确组接主控电路；

4、按要求写出完整的实验报告；

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、FX-20P-E手持式简易编程器一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

    6、2A保险管

7、德国FESTO公司直流电机与丝杠

8、德国FESTO公司的气动元件

9、德国FESTO公司 TP300实验装置

实验十一   FX系列可编程序控制器计算机编程与仿真软件的使用

一、目的与要求：

1、了解FXGP-WIN-C 、 FXES-DOS软件的使用；

2、学会用软件对PLC进行通信传输；

二、实验内容：

1、用软件进行相关程序的编程（梯形图、指令表、顺序功能图及相互转换）

2、对所编的程序进行分析、检测和调试（并加以修改）

3、对PLC进行通讯传输

4、监视PLC的运行情况

三、环境要求：

1、三菱FX系列的可编程序控制器一台

2、计算机一台

3、德国FESTO公司各种硬继电器及按钮开关

4、德国FESTO公司DC24V稳压电源

5、德国FESTO公司继电器专用导线

    6、2A保险管

7、德国FESTO公司的气动元件

8、德国FESTO公司 TP300实验装置

第四部分  有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

本大纲在考核目标中按着“识记”、“理解”、“应用”等三个能力层次规定考生应达到的能力层次要求，各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述。

理解：在了解的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法与技能，并把握上述内容的区别和联系。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法与技能，分析和解决有关的理论和实际问题，并能够运用多个知识点进行综合分析、设计，解决问题。

二、教材

《可编程序控制器的编程方法与工程应用》 廖常初主编 重庆大学出版社 2001年第一版

三、自学方法指导

1、在开始学习指定教材每一章之前，应先阅读大纲中有关这一章考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，使阅读教材有的放矢。

2、阅读教材时，要仔细阅读逐句推敲，深刻理解基本概念、基本理论，牢固把握基本方法。

3、自学过程中坚持做好读书笔记，做到有归纳、有总结、有理解。突出重点并涵盖全部内容。

4、完成书后作业和适当的辅导练习以理解和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题的能力。在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容。

四、对社会助学的要求

1、 应熟知考试大纲对课程提出的目标总要求和各章的知识点。

2、 应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻体会与理解各知识点的考核目标。

3、 辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不随意增减内容，以免与大纲脱节。

4、 辅导时，应对学习方法进行辅导，宜“提倡认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5、 辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6、 注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7、 辅导时协助考生理解知识点的能力层次，不可将试题难易与能力层次直接挂钩。

8、 助学学时：本课程共5学分，理论课2学分，实验课3学分，建议总学时90学时，课时分配如下：

五、关于命题考试的若干规定

1、 本大纲所提到的考核内容和考核目标都是考核内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2、 试卷中试题比例一般为“识记”占20%、“理解”占35%、“应用”占45%。

3、 反映不同难易度的试题分数比例一般为易占20%、较易占30%、较难占30%、难占20%。

4、 每份试卷中各类考核点所占比例约为重点65%，次重点25%，一般10%。

5、 试题类型一般为：填空题、画图题、编程语言互译题、简答题、设计题等。

6、 考试采用闭卷笔试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分及格。

六、题型示例

（一）填空

CPU模块主要由＿＿＿＿和＿＿＿＿组成。

（二）画图题

  画出图1中M100的波形。

（三）编程语言互译

  写出图2所示梯形图的指令表程序。

（四）简答题

  简述可编程序控制器的定义。

（五）设计题

  用两个计数器设计一个定时电路，在X1接通81000s后将Y1接通，画出梯形图。