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1、用于电动机的过载保护 BB 申 热元件 BB (b)常闭触点 PLC控制技术考试大纲 试卷总共分成 4大部分： 一、单选7*2二14 ； 二、填空题：23*1二23 三、简答题：2*7二14 ； 四、画图分析题：3*8二24； 五、设计题：1*25 =25 ? 0 补充内容第一章：电气控制系统常用器件 考核知识点： (1)电器的基本知识【了解】 电器的定义 ?电器就是根据外界施加的信号和要求，能手动或自动地断开或接通电路，断续或 连续地改变电路参数，以实现对电或非电对象的切换、控制、检测、保扩*变换 和调节的电工器械。 ?低压电器通常指工作在交流电压1200v、直流电压1500v以下的电器，采
2、用电磁原 理完成上述功能的低压电器称为电磁式低压电器。 (2)接触器【了解】 接触器是利用线圈流过电流产牛磁场，使触头闭合，达到控制负载的电器。 (a)线圈(b)主触点(c)辅助触点 接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。它是一种执行电器。 它的触点分为主触点和辅助触点，大部分情况下它还带有灭弧装置。 (3)继电器【了解】继电器的定义和分类继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控 制电路，实现远距离控制和保护的自动控电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是 温度、时间、速度、压力等非电量，而输11!则是触头的动作或者是电路参数的变化。 中间继电器：是一种电压
3、继电器 中间继电器和接触器的区别： 相同点：输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。 不同点：中间继电器用于小电流的控制电路，在控制电路中起信号传递、放大、翻转和分路等 作用，主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。 热继电器的作用和分类 作用：当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压运行、长期过载运行以及长期单相运行等不正 常情况时，会导致电动机绕组严重过热乃至烧坏。 时间继电器：最为常用的一种控制电器。 分类：通电延时型、断电延时型。 按工作原理分类，有电磁式、电动机式、空气阻尼式、电子式等。最常用的是电子式时 间继电器，其他产品已基本淘汰 温度继电器 作用：主要应用于温度检测和保
4、护。应用于精度要求不高的场合。 液位继电器 作用：用于液位检测。应用于精度要求不高的场合。 压力继电器 作用：通过检测各种气体和液体压力的变化，压力继电器可以发出信号，实现对压力的检测和 控制。 (4)开关电器【了解】 开关电器广泛用于配电系统和电力拖动控制系统，用作电源的隔离、电气设备的保护和控制。 刀开关俗称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的一种手动电器。主要用于接通和切断 长期工作设备的电源及不经常起动及制动、容量小于7. 5KW的异步电动机。 低压断路器 俗称空气开关，是 -?种自动开关。 用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动机等的保护。当发生严重的过 载、短
5、路或欠电压等故障时能自动切断电路。是低压配电线路应用非常广泛的一种保护电器。 (5)熔断器【了解】 熔断器的作用、结构和分类 作用：熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的瞬动特性，用于电 路的短路保护和严重过载保护。 结构：熔断器在结构上主要由熔断管( 或盖、座 ) 、熔体及导电部件等部分组成。 其中熔体是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。 工作原理：熔断器串接于被保护电路，当电路发生短路或过载故障吋，通过熔体的电流使其发 热，当达到熔化温度时熔体自行熔断，从而分断故障电路，保护设备和人身安全。 熔断器的保护特性亦称安秒特性，是指熔体的熔化电流与熔化时间之间的关系。
6、熔断器和热继电器的区别 相同点：都属于电流保护电器，都具有反时限特性。 不同点： 熔断器主要用于短路保护，热继电器用于过载保护； 熔断器利用的是热熔断原理，要求溶体有较高的熔断系数；热继电器利用的是热膨胀原理, 要 求双金属片有较高的膨胀系数； 热继电器保护有较大的延迟性，而短路保护要求熔断器的动作必须具有瞬时性。 （6）主令电器【了解】 主令电器是用来接通和分断控制电路以发布命令、或对生产过程作程序控制的开关电器。包 括控制按钮，行程开关，接近开关、万能转换开关等。 （7）信号电器【了解】信号灯、蜂鸣器和电铃等 本章的内容以了解为主，但是各种电器的概念一定要知道，而且你要会举例出来这些电器的
7、一 些常用器件。 补充一第二章电气控制系统基本控制电路 考核知识点：（1）基本控制【掌握】 a自锁控制b互锁控制 互锁：在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁 c顺序控制 d工作正常与点动连锁控制 e多点控制连锁控制 f自动循环控制 自动往返运动控制电路：在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因 Kh正转接触器；KM?反转接触器；SQi反向转正向行程开关；SQ2正向转反向行程开关；SQ 正向极限保护用限位开关；SQi反向极限保护用开关 ; 这些基木控制都需要学握，重点掌握互锁控制、顺序控制、自动循环控制。 （3）常用基本控制电路【掌握】 （星三角变换电路）Y-
8、A 降压起动的控制线路： 对于Y系列电动机直接启动时，启动电流为额定电流的5. 5?7倍。凡是正常运行时三相 定子绕组接成三角形运转的三相笼型感应电动机，都可以采用Y-A 降压起动。 启动时，定子绕组先接成Y联结，接入三相交流电源，启动电流下降到全压启动时的1/3, 当转速接近额定转速时， 将电动机定子绕组改成联结，电动机进入正常运行。 这种 方法简便， 经济，可用在操作较频繁的场合。 为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。 Y-A等效变换 心 国3.3.2 也动机走子参t如星 _三用?按狀示念图 降压启动原理： 启动吋将电动机定子绕组接成Y形，加在电动机每相绕组上的电
9、压为额定值，Y形连接 时，加 在电动机定子绕组上的电流是A连接时的1/3,从而减小了启动电流对电网的影响。 当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转 常用基本控制电路就是基本控制电路的简单组合，掌握基本控制也就等于掌握了常用基本控制 电路。重点掌握星三角变换和自动往返运转电路。 第一章：概述 考核知识点： （1） PLC的基本概念【了解】 PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程软件组成。 可编程控制器是 - 种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的 存储器，用來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
10、， 并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程控制器及其有关 外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 （2） PLC的基本结构【了解】 1 CPU （运算器，控制器）2存储器（RAM, ROM, EPRM） 3 T/0单元（联系外部现场设备和CPU模块的桥梁）4电源（AD 220V和DC 24V ） 这种继电器构成控制系统有着明显的缺点：体积大，耗电多，可靠性差，寿命短，运行速度不 高，尤其对生产工艺多变的系统适应性更差。一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设 计，并改变硕件结构，这就造成了时I可和资金的严重浪费。 pic设计思想：吸
11、取继电器和计算机两者的优点： 继电器控制系统体积大，可靠性低，接线复杂，不易更改，查找和排除故障困难，対生产工艺 变化的适应性差，但是简单易懂，价格便宜； 计算机的功能强大，灵活（可编程），通用性好，但是编程困难。 PLC采用面向控制过程，面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉讣算机的人也能很快掌 握使用（梯形图）。 本章的内容以了解为主，但是各种电器的概念一定要知道。为什么要学PLC,要知道PLC与 计算 机控制系统和继电器控制系统的区别。 它是基础中的基础，常握了最基础的东西，其他相关知识也就容易学习了。 目前常规PLC仍占据这市场的重要位置，并且这种情况还要持续一段时间。 第二章： P
12、LC的硬件结构与工作原理 7其他部件（打印机 , 显小器 （3） PLC与计算机控制系统和继电器控制系统联系和区别【了解】 考核知识点：(1) PLC的分类及各自特点【了解】 按I/O容量分为了适应不同工业生产的过程的应用要求，PLC能够处理的输入 / 输出信号数是不 一样的。一般将一路信号叫做一个点，将输入点数和输出点数的总和称为机器的点。 小型机：输入输岀点数在256点以下，用户存储容量在4K字左右，S7-200 中型机：输入输出点数在256?2048之间，用户存储容量在8K字左右，S7-300,指令更 丰 富。 大型机：输入输出点数在2048以上，用户存储容量在16K字左右，S7-400
13、,性能已经与工业 控制计算机相当。 此划分方式并不十分严格，也不是一成不变。随着PLC不断发展，划分标准也不断的修改。按 结构形式分 整体式：在结构上看，早期的PLC是把CPU、RAM、ROM、I/O接口及与编程器或ERROH写入 器相 连的接口、输入 / 输出端子、电源、指示灯等装配在一起的整体装置。一个箱体就是一个完整 的PLCo 优点：结构紧凑，体积小，成本低，安装方便 缺点：输入 / 输出的点数是固定的，不一定适合具体的现场控制要求； 模块式：结构的形式特点是把PLC的每一个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块，输入输 出模块、电源模块、通信模块。机器上有一块带有插槽的母版，把这些模
14、块按控制系统需要选 取后，都插到母板上，就构成了一个完整的PLC。 优点：系统构成非常灵活，安装、扩展、维修都很方便；缺点：体积比较大； (2)CPU模块中存储器的分类及英特点【了解】 存储器是用于存放系统程序、用户程序、运行数据的单元； ?存储器的类型： 可写可操作的随机存储器RAM ； 只读存储器ROM、PROM、EPROM、EEPROM； 1) RAM (Random Assess Memory) 这是一种读 / 写存储器 ( 随机存储器 ) ，其存放的速度最快，它是以实行的存储器，RAM芯 片电源 断电后，存储器的信息将会丢失，在关断外部电源后，可以用锂电池保存RAM中的用 户程序和
15、某些数据。 2)ROM(Read Only Memory ) 一种只读不能写入的存储器，非易失性，在断电的情况下存储器内的所有内容保持不变，ROM 用来存放PLC的操作系统。 3)EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory ) 非易失性存储器，掉电后它保存的数据不会丢失。兼有ROM的非易失性和RAM的随机存储的优 点，但是写入数据所需要的时间比RAM长的多，改写的次数有限。 (3)PLC中与、或、非的梯形图描述【掌握】 (4)PLC的工作原理及其扫描过程【掌握】 PLC的运行方式：理解PLC的运行过程 ( 和继电器系统比较
16、) PLC的工作方式：PLC的工作按集屮输入、集屮输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。工 作过程：上电处理扫描过程出错处理 *PLC上电后，就在系统程序的监控下，周而复始地按固定顺序对系统内部的各种任务进行查 询、判断和执行，这个过程实质上是一个不断循环的顺序扫描过程，一个循环扫描过程称为扫 描周期。 *在一个扫描的周期内，上一次执行的任务结果立即就可被下一次将要执行的任务所用； *可以通过设定一个监视定时器来监视每个扫描周期的时I可是否超过规定值，避免某个任务 进入死循环而引起故障。 PLC扫描过程的中心内容 1输入采样阶段：一般情况下，PLC对输入信号的要求：大于一个扫描周期。 2程序执
17、行阶段3输出刷新阶段 电 源 母 线 KF (a)继电器控制系统简图 (b)用PLC实现控制功能的接线不盘图 （5） PLC I/O扩展及地址分配【掌握】 为什么要进行I/O扩展？I/O扩展模块功能扩展模块 I/O点的扩展 编址原则（重点，也是难点） 1.本机I/O点的地址都是固定的，进行扩展时可以在CPU右边连接多个扩展模块。其它模块的 有无和所处的位置不影响本类型模块的编号。 2.同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。 3.对于数字量，输入 / 输出映像寄存器的单位长度为8位（1个字节），本模块高位实际位数 未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块。 4.对于模拟量，输入 / 输出以
18、2个字节（1个字）的递增方式來分配空间。 1? 0点的地址分配 棋块1棋块2棋块3棋块4棋加5 士机 卜 EM221EM222 A K EM235 A-A I EM223 0 EM235 CPU224 DI8DO8AI4/AQ1DI4/DQ4DCAI4XAQ1 DC24V DC24V 12也 24V 12餒 土机I/O棋块1 I/O棋块2 I/O披块5 I/O棋块d I/O棋块5 I/O 10.0Q0.012.0Q2.015.0 A3.0AIW8 AQW EM221(8I) x2 EM231 (AM) x2 EM222(8O) X1 EM235 (4AI1AO) x2 重点掌握 PLC的工作原
19、理及其扫描过程和PLC I/O扩展及地址分配。 第三章： PLC程序设计基础 考核知识点： (1)IEC61131 3屮说明的5种编程语言【掌握】 1.顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC)编制顺序控制程序 ; 位于其它编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序?顺序功能图提供了一种组织程 序的图形方法，步、转换和动作是顺序功能图屮的三种主要元件 2.梯形图(Ladder Diagram, LD)适合于电工基础的人员 ; 组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。 3.指令表(Instruction List, TL)与微机汇编语言中的指令相似的助记符表达式
20、； 指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。 4.功能块图(Function Block Diagram, FBD)类似数字逻辑电路的编程语言; 功能块图(FBD)的图形结构与数字电子电路的结构极为相似。 5.结构化文本(Structured Text, ST)种专用的高级编程语言； 结构文本(ST)是为TEC61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实 现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。 (2)PLC的程序结构及其特点【掌握】 S7-200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。 主程序：主程序(0B1)是程序的主体，每个项目都
21、必须且只能有一个主程序。 子程序：子程序是可选的，仅在被其他程序调用的时候执行。 中断程序：中断程序用来及时处理与用户程序的执行时序无关的操作，或者不能事先预测何 时发生的中断事件。 (3)存储器的数据类型及直接寻址【学握】 1.用1位二进制数表示开关量。 13.2 ：“字节 . 位”寻址方式。 2.多位二进制数：2#1010= + + + =10 3.十六进制数：用于简化二进制数的表示方法，“逢16进1”，用0?9和A?F来表示 16个数，16#2F对应的十进制数为+ =47。 4.字节、字与双字 以起始字节的地址作为字和双字的地址。起始字节为最高位的字节。 EM222(8O) x2 EM2
22、32(2AO) x 1 硬件组态方案示例 : EM221(8I) X1 EM223(4I4O) x1 LSB 高有效字节 NKB 低有效字节 LSB B100 7 B100 0W100 15 BIO) | B10l 0 最高有效字节最低有效字节 LSB VD100 |31B100 | VB101 B1(E | B1CB 0| 6543210 NKB LSB I、Q、V、M、S、SM、L均可按位、字节、字和双字来存取。 5.负数的表示方法 用二进制补码表示有符号数，最高位为符号位，最大的16位正数为16#7FFF (32767)。 * 直接 寻址指定了存储器的区域、长度和位置。例如VW100是V
23、存储区中16位的字，其地址为100o (4)S7 一200的位逻辑指令、定时器指令和计数器指令( 要求能够利用位逻辑指令、定时器 指令和计数器指令设计梯形图) 【裳握】 1.标准触点指令 常开触点对应的存储器地址位为1状态时，该触点闭合，在语句表中，分别用LD(Load,装 载) 、A(And,与)和0(0r,或) 指令来表示开始、申联和并联的常开触点 常闭触点对应的存储器地址位为0状态时，该触点闭合，在语句表中，分别用 LDN(SadNot)、AN(And Not)和ON(Or Not)来表示开始、串联和并联的常闭触点，触点符号中间的 表示常闭。触点指令中变韋的数据类型为BOOL型。 表 3
24、d标准触点指令 语 句描述语 句播述 LD bit装载，电路开始的常开触点 LDN bit 取反后装载 , 电路开始的常闭触点 A bit 与?串联的常开触点 AN bit 取反后与，串联的常闭触点 0 bit 或，并联的常开触点ON bit 取反后或，并联的菸闭触点 输出指令 (=) 对应于梯形图的线圈，驱动线圈的触点电路接通时，有“能流”流过线圈, 输出 指令指定的位地址为 1,反之则为0.用法： 网络1 ? I0.Q IS Q0.0 ) LD 10.0 Q0.0 网络2并联输出 J0.1 M0.0 ) LDN 10.1 M0.0 M0.1 置位/ 复位指令 (a)梯形图 参考ppt第四讲
25、20页到32页 (b) 语句表 LNDSTL b it ($ ) N S bite N从bit开始的NF元件置1笄保持 b it (R ) N R bitr N从bit：开跆的N个元件清0笄保持 M0.1 ) T37 1 INTON 30-PT100ms T37 00.() I I ) T37的位 接通延时定时器 边沿脉冲指令 UDSIL 上升柑脉冲d P 1-EET在上升沿产主林冲 无闵作数 下降沿脉冲1 H卜ED在下降 ? 水平线用双线表示，水平双线之上（下）只允许有一个转换符号。 第五讲ppt22-23页剪板机（基本规则如下）此二者可以用于任意结构中的转换 1?转换实现的条件：（1）该转
26、换所有的前级步都是活动步。（2）相应的转换条件得到满足。 2.转换实现应完成的操作：（1）使所有的后续步变为活动步。 （2）使所有的前级步变为不活动步。 重点掌握梯形图的经验设计法中的定时器扩展电路和闪烁电路，综合扩展设计；经验设计法和 顺序控制设计法的区别；顺序控制功能图。 第五章：顺序控制梯形图的设计方法 考核知识点： （1）利用起保停电路的梯形图设计方法【掌握】 要求能够根据任务要求正确设计出基于起保停电路的梯形图控制程序。查上章。 （2）以转换为中心的梯形图设计方法【掌握】 要求能够根据任务要求正确设汁出以转换为中心的梯形图控制程序。 对所有后续步对应的存储器位置位（使用S指令） 对所
27、有前级步对应的存储器位复位（使用R 指令） 5 ? h 8 1 9 j 12 b) c）图5J6单序列、选择序列与并行序列 QO.S1QO.F HI O 1 Q Q IT IT 工 J _ L 10 f SM01 工进 巴10.3 iQirS IQ2占 SM0.1 W.0 T H p M0.0 10.0 IQ3 H H H I M0.1 10.1 T I I MO 2-Q01 IU2 W3-Q0.2 M0.2 10.2 M0.3 T H 斤s) 1 M0.2 k R) 1 N10.3 10.3 M0.0 T H H?) M0.1 ( 汐 M0.0 (R 1 M0.2 耳) M0.1 R) 1
28、M0.3 Y R ) 1 4 J 4 O 2 丄 QO.QO.-QO. LIT K). fi). _ ft? _ K). _ ATm 图5-8动力头控制系统的顺序功能图与梯形图 表5-1顺序控制继电器(SCR)指令 梯形图语句表描述 SCRLSCR S bit SCR程序段开始 SCRTSCRT S bit SCR转换 SCRECSCRE SCR程序段条件结束 SCRESCRE SCR程序段结束 ND.O IOO 10 3 101 IQ3 (3)使用SCR指令的顺序扩展梯形图设计方法【了解】使用起保停电路的编程方法 左限位上限位松开原点条件 IQ4 IQ2 Q0.1 N10.5 T H H/H
29、 ) SMO.O T卜 120 T F 步 Hnl- 2 , I T I T I T 1回原点 1 EN 2 _ 自动 EN SMO.l M0.5 MO.O - |-H |_ S ) 磷状态 120 1 T H 121 M0.5 MO.O T 宀 /I,) 120手动M2.0 121回原点M1.0 H/l 叮 6 复位 m砌始步 复位回原点的步 124 W M0.7 T / |( R )复位総标志 图5-20公用程序下图手动程序?5-19 0B1程序结构 重点掌握起保停电路的梯形图设计方法。 Q0.1 - 1 Q0.0 Lf O O &V10.1 S0.0 T I S) 1 S0.0 j SCR | 10.0 10.2 S0.1 T H HT) -(SCRE) 50.1 j SCR SW.O QO.O H I() 10.1S0.2 T ISCRT) -( SCRE) 50.2 j SCR | SMO.O T37 |_(TN1W 30-| PT 100ms T37 SO. 3 T |SCRT) (SORE) 50.3 SCR | SMO.O Q0.1 H I() 10.2SO.O T ISCRT) -(SCRE) 右 行 暂 停