可编程序控制器应用形成性-考核作业及答案

可编程序控制器应用形成性__考核作业及答案一、课程概述可编程序控制器（PLC）是工业控制领域广泛应用的自动化控制设备。本课程围绕PLC的应用展开，旨在让学习者掌握PLC的基本原理、编程语言、编程技巧以及实际工程项目中的应用方法。通过一系列的形成性考核作业，检验学习者对知识的掌握程度和实践能力。

二、作业内容与要求

作业一：PLC基础知识1.简答题简述PLC的定义、特点及主要应用领域。定义：可编程序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。特点：可靠性高、编程简单、功能强大、灵活性好、体积小、重量轻、功耗低等。主要应用领域：工业自动化控制、机电一体化产品、机器人控制、过程控制、交通运输、智能建筑等。画出PLC的基本组成框图，并简要说明各部分的作用。中央处理器（CPU）：是PLC的核心部件，它控制整个PLC的运行，执行用户程序，进行逻辑运算、算术运算等操作。存储器：用于存储系统程序、用户程序和数据。系统程序由PLC生产厂家编写，固化在只读存储器（ROM）中，用户程序则由用户根据控制要求编写，存储在随机存取存储器（RAM）中。输入/输出接口（I/O接口）：是PLC与外部设备连接的桥梁。输入接口用于接收外部输入信号，如按钮、开关等；输出接口用于向外部设备输出控制信号，如接触器、电磁阀等。电源：为PLC各部件提供工作电源。编程器：用于用户程序的编制、调试和监控等。现在也有很多通过计算机软件进行编程的方式。2.填空题PLC的编程语言主要有（梯形图）、（指令表）、（功能块图）、（顺序功能图）等。梯形图中，触点代表（输入条件），线圈代表（输出结果）。PLC的扫描工作过程包括（输入采样）、（程序执行）、（输出刷新）三个阶段。

作业二：梯形图编程基础1.根据控制要求编写梯形图程序控制要求：有一台电动机，启动按钮SB1，停止按钮SB2。按下SB1电动机启动，按下SB2电动机停止。```梯形图LDX0ORY0ANIX1OUTY0```解释：X0为启动按钮SB1的输入信号，X1为停止按钮SB2的输入信号，Y0为控制电动机的输出信号。当按下SB1（X0为ON）时，Y0置1电动机启动；当按下SB2（X1为ON）时，Y0复位电动机停止。控制要求：有一盏灯，通过一个开关控制其亮灭，开关闭合灯亮，开关断开灯灭。当灯亮5秒后自动熄灭。```梯形图LDX0OUTY0TONT0K50LDT0RSTY0```解释：X0为开关输入信号，Y0为控制灯的输出信号，T0为定时器。当X0为ON时，Y0置1灯亮，同时T0开始计时，计时50个扫描周期（即5秒）后，T0触点闭合，RSTY0指令将Y0复位灯灭。

2.分析下列梯形图程序的功能```梯形图LDX0ORY0ANIX1OUTY0LDX2ORY1ANIX3OUTY1```功能：该程序控制两个输出Y0和Y1。当X0为ON且X1为OFF时，Y0置1；当X2为ON且X3为OFF时，Y1置1。即分别通过两组输入信号独立控制两个输出的状态。

作业三：复杂梯形图编程1.控制要求：有一个三相异步电动机，要求实现正反转控制。正转按钮SB3，反转按钮SB4，停止按钮SB5。正反转之间要有互锁保护，防止同时接通正反转接触器造成短路。```梯形图LDX2ORY0ANIX3ANIX4OUTY0LDX3ORY1ANIX2ANIX4OUTY1LDX4RSTY0RSTY1```解释：X2为正转按钮SB3输入信号，X3为反转按钮SB4输入信号，X4为停止按钮SB5输入信号，Y0为正转接触器输出信号，Y1为反转接触器输出信号。当按下SB3（X2为ON）时，Y0置1电动机正转；当按下SB4（X3为ON）时，Y1置1电动机反转；当按下SB5（X4为ON）时，Y0和Y1都复位停止。通过ANIX3和ANIX2实现正反转互锁。2.控制要求：一个水箱，有液位传感器SL1（低液位）、SL2（高液位）。当液位低于SL1时，水泵M启动向水箱注水；当液位高于SL2时，水泵M停止注水。```梯形图LDX0ORY0ANIX1OUTY0LDX1RSTY0```假设X0为SL1低液位信号，X1为SL2高液位信号，Y0为控制水泵M的输出信号。当液位低于SL1（X0为ON）时，Y0置1水泵启动注水；当液位高于SL2（X1为ON）时，Y0复位水泵停止注水。

作业四：PLC与外部设备连接及应用1.简答题简述PLC输入输出接口的类型及特点。输入接口类型：直流输入接口：输入信号为直流电压信号，具有响应速度快、抗干扰能力较强等特点。交流输入接口：输入信号为交流电压信号，适用于有交流电源的场合，一般用于一些简单的交流控制信号输入。输出接口类型：继电器输出接口：可接交直流负载，输出电流较大，但响应速度较慢，动作频率较低。晶体管输出接口：只能接直流负载，响应速度快，动作频率高，但输出电流较小。晶闸管输出接口：只能接交流负载，响应速度较快，动作频率较高。如何根据实际应用选择合适的PLC型号？考虑控制规模：根据所需控制的输入输出点数来选择合适点数的PLC型号。考虑功能需求：如是否需要模拟量控制、高速计数、通信功能等，选择具有相应功能的PLC型号。考虑可靠性要求：对于可靠性要求高的场合，选择可靠性指标高的PLC产品。考虑经济性：在满足控制要求的前提下，选择性价比高的PLC型号。2.设计题设计一个自动售货机的PLC控制系统。要求：有投币口，可投入1元、5元、10元硬币；有四种商品按钮，分别对应不同价格的商品；当投入的硬币总额达到所选商品价格时，对应的商品出货口打开，同时找零（如有）。```梯形图（示例，部分简化）//输入信号X0:1元硬币投入X1:5元硬币投入X2:10元硬币投入X3:商品1按钮X4:商品2按钮X5:商品3按钮X6:商品4按钮

//内部辅助继电器M0:总金额存储M1:商品选择存储

//输出信号Y0:商品1出货口Y1:商品2出货口Y2:商品3出货口Y3:商品4出货口Y4:找零

//梯形图程序LDX0ADDM0K1LDX1ADDM0K5LDX2ADDM0K10LDX3MOVK1M1LDX4MOVK2M1LDX5MOVK3M1LDX6MOVK4M1LDM0CMPM0M1D0LDD0=K0OUTY0LDD0=K1OUTY1LDD0=K2OUTY2LDD0=K3OUTY3LDD0>K3SUBM0M1D1LDD1>=K1OUTY4```解释：通过输入信号记录投入硬币的金额并存储在M0中，通过商品按钮选择商品存储在M1中。比较M0和M1，当M0等于所选商品价格时，打开相应商品出货口；若投入金额大于商品价格，计算找零并打开找零输出。

三、答案解析

作业一答案解析1.简答题答案解析对于PLC的定义、特点及应用领域，准确阐述定义能让学习者明确其本质；特点部分需牢记，这有助于理解其在工业控制中的优势；应用领域要熟悉，为后续学习其具体应用场景打下基础。PLC基本组成框图及各部分作用的答案，要清晰理解每个部件在整个系统中的功能，如CPU的核心控制作用、存储器的存储功能、I/O接口的桥梁作用等，这样才能在实际应用中合理选择和配置PLC。2.填空题答案解析记住PLC的几种编程语言及其特点，梯形图直观易懂，指令表便于编程和理解程序逻辑，功能块图适用于复杂功能实现，顺序功能图常用于顺序控制。明确梯形图中触点和线圈的含义，触点是输入条件的体现，线圈是输出结果的表示，理解这一点对编写梯形图程序至关重要。掌握PLC扫描工作过程的三个阶段及其顺序，输入采样获取外部输入信号状态，程序执行阶段执行用户程序，输出刷新阶段将运算结果输出到外部设备，这是PLC工作的基本原理。

作业二答案解析1.编程题答案解析电动机启动停止程序，要理解逻辑关系，通过OR指令实现自锁功能，ANI指令用于互锁（这里是停止按钮与启动状态的互锁），确保程序的可靠性和稳定性。灯的控制程序，利用定时器实现定时功能，TON定时器设定时间，当定时时间到，通过RST指令复位输出，从而实现灯亮一段时间后自动熄灭的控制要求。2.分析题答案解析分析梯形图程序功能时，要逐行理解指令作用，从输入信号出发，看如何通过逻辑运算控制输出信号，明确每个输出信号的控制条件，从而准确把握程序实现的功能。

作业三答案解析1.编程题答案解析电动机正反转控制程序，关键在于正反转互锁的实现，通过ANI指令防止正反转接触器同时接通，保证了电路安全。同时要理解每个输入信号与输出信号之间的逻辑关系，以及如何实现启动、停止和正反转切换的控制。水箱液位控制程序，根据液位传感器信号状态控制水泵启停，要准确判断液位高低对应的输入信号，并通过逻辑运算实现正确的输出控制，确保水箱液位保持在合理范围内。2.简答题答案解析输入输出接口类型及特点的简答题，要对比不同类型接口的优缺点，根据实际应用场景选择合适的接口类型。如直流输入接口响应速度快适合高速信号输入，继电器输出接口适用于大电流负载等。选择PLC型号的简答题，要综合考虑控制规模、功能需求、可靠性和经济性等因素，理解每个因素对选型的影响，这样在实际工程项目中才能选出最合适的PLC产品。

作业四答案解析1.简答题答案解析输入输出接口类型及特点的简答题，需深入理解每种接口的电气特性、适用范围等，以便在实际设计中正确选择和应用接口，保证系统的稳定运行。选择PLC型号的简答题，要学会根据具体控制要求进行分析和比较，掌握选型的方法和要点，为实际项目搭建可靠的硬件平台。2.设计题答案解析自动售货机PLC控制系统设计题，要理清整个控制流程，从投币金额计算、商品选择到出货和找零控制，每个环节都要准确设计逻辑关系。通过梯形图程序实现各功能模块之间的协同工作，满足自动售货机的实际控制需求。

四、