自考09122电气控制及PLC技术考试大纲（2025年版）
湖南省高等教育自学考试课 程考 试大 纲电气控制及 PLC 技术 （课程代码：09122） 湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：电气控制及 PLC 技术课程代码：09122
第一部分
课程性质与目标
一、课程性质与特点
电气控制及PLC技术是高等教育自学考试自动化专业的选考课。本课程以工匠精神、 企业家精神为动力，以培养考生解决电气控制工程和实际问题的综合能力为出发点，主要介绍 PLC 的硬件及硬件组态、程序设计基础、用户程序结构、程序设计方法、通信与故障诊断、精简面板的组态与应用。本课程既具有较强的实践性、工程性、软件和硬件相结合，需要理论联系实际进行学习。
二、课程目标与基本
要求本课程旨在培养考生解决复杂工程和实际问题的综合能力。通过本课程的学习，使考生在理解 PLC 的工作原理和工作过程，掌握面向控制对象的 PLC 硬件的设计方法、程序的设计与调试，为将来工作从事 PLC 控制系统的设计打好基础，实践以应用型人才培养为主要方向的专业人才培养目标。基本要求：
1. 掌握 PLC 基本组成与工作原理、理解与掌握 PLC 的系统配置、掌握 PLC 接口模块的扩展方法、掌握PLC的通信技术及控制程序的设计、能够根据工程设计要求进行PLC 控制系统的设计；
2. 能够运用 PLC 的硬件组态相关知识对自动控制系统组成问题进行分析与仿真，并获得有效结论、能够运用 PLC 的通信技术，对系统中的数据通信进行分析和设计，并获得有效结论、了解低压电器设备与 PLC 相关的新理论、新技术、新工艺及发展趋势，能够根据设计要求，适当确定自动控制系统的设计目标、指标特征；
3. 能够运用博途软件及 WINCC 组态软件对自动控制系统进行分析与仿真，并获得有效结论。能够运用 PLC 人机接口模块和监视技术辅助 PLC 控制系统的设计，了解其局限性，合理调整设计思路。
三、与本专业其他课程的关系
本课程是自动化专业考生的专业课，是本专业的主干课程。其先修课程是计算机控制系统，计算机控制系统为本课程具体实现提供了坚实的理论基础。本课程的后继课程是智能仪器。
第二部分考核内容与考核目标
通过本章的学习，了解 S7-1200PLC 硬件结构，熟悉 S7-1200 的 CPU、信号板、信号模块、通信模块等硬件结构。了解 S7-1200PLC 控制软件的安装与升级，掌握 TIA 博途使用及硬件组态，能够独立生成项目以及进行参数配置。
（一）S7-1200PLC 的硬件组成（重点）识记：1. S7-1200PLC 硬件结构
2.CPU 模块
3. 信号板与信号模块（二）TIA 博途与仿真软件的安装与使用（一般）
理解：1. TIA 博途软件的安装过程
2.项目视图的结构
3.创建项目与硬件组态的方法
4.信号模块与信号板的参数设置
5.CPU 模块的参数设置通过本章的学习，初步认识 S7-1200 的编程语言，了解 S7-1200 的原理及用户程序结构，掌握 S7-1200 的数据类型与系统存储区，掌握电动机控制系统程序编写与变量表的各变量含义，对梯形图程序进行下载与仿真。本章的重点是通过控制电路分析控制过程使用梯形图程序实现控制以及 S7-1200 的数据类型。本章的难点是理解和分析梯形图， 掌握 PLC 的数据块以及数据类型。
（一）S7-1200 的编程语言的介绍（一般）识记： S7-1200 使用三种编程语言（二）PLC 的工作原理与用户程序结构（重点）
应用：1.用梯形图实现逻辑运算
2.继电器控制异步电动机的原理（三）用户程序结构（次重点）识记：1.用户程序中的块
2.组织块
3.函数
4.函数块
5.数据块
理解：1.模块化编程的概念
2.函数和函数块的区别（四）PLC 的工作过程（次重点）
应用：1.操作系统与用户程序
2.CPU 的操作模式
3.上电后的启动条件
4.RUN 模式的操作
5.存储器复位
（五）数据类型与系统存储区（次重点）识记：1.PLC 使用的物理存储器
2.装载存储器与工作存储器
3.保持性存储器
（六）数据与基本数据类型（重点）识记：1.数制
2.数据类型
3.全局数据块
4.字符串
5.数组
6.结构
理解：1.编码
2.过程映像输入/输出
3.外设输入/输出
应用：1.电动机控制系统程序编写
2.使用变量表
3.下载与上传用户程序
4.用户程序的仿真调试
5.使用 STEP7 调试程序通过本章的学习，掌握位逻辑指令中的赋值与赋值取反指令，置位、复位输出指令、 扫描操作数信号边沿的指令，在信号边沿置位操作数的指令，扫描 RLO 的信号边沿指令， 检测信号边沿指令，实现电路分析。掌握定时器与计数器指令中的脉冲定时器，接通延时定时器，关断延时定时器指令，时间累加器的基本原理，计数器指令中的加计数器， 减计数器以及加减计数器的工作原理。了解数据处理指令比较操作指令，使能输入与使能输出指令，转移操作指令，移动操作指令，移位指令与循环移位指令。本章的重点是常开触点与常闭触点，取反 RLO 触点，赋值与赋值取反指令，置位、复位输出指令，在信号边沿置位操作数的指令，扫描 RLO 的信号边沿指令；定时器与计数器指令中的脉冲定时器，接通延时定时器，关断延时定时器指令，时间累加器，加计数器，减计数器以及加减计数器的工作原理。本章的难点是信号边沿置位操作数的指令，扫描 RLO 的信号边沿指令，检测信号边沿指令，故障电路分析，脉冲定时器，接通延时定时器，关断延时定时器指令，时间累加器的工作原理以及应用。
（一）位逻辑指令（重点）
理解：1.常开触点与常闭触点
2.取反 RLO 触点
3.赋值与赋值取反指令
4.置位、复位输出指令
5.置位/复位触发器与复位/置位触发器
6.扫描操作数信号边沿的指令
7.在信号边沿置位操作数的指令
8.扫描 RLO 的信号边沿指令
9.检测信号边沿指令
10.边沿检测指令的比较应用：故障显示电路（二）定时器与计数器指令（重点）
理解：1.脉冲定时器
2.接通延时定时器
3.关断延时定时器指令
4.时间累加器
5.加计数器
6.减计数器
7.加减计数器
应用：1.用接通延时定时器设计周期和占空比可调的振荡电路
2.用 3 种定时器设计卫生间冲水控制电路（三）数据处理指令（重点）
理解：1.比较操作指令
2.使能输入与使能输出指令
3.转换操作指令
4.移动操作指令
5.移位指令与循环移位指令应用：使用标准化指令和缩放指令进行温度变送器的量程转换应用：使用循环移位指令设计彩灯控制器（四）数学运算指令（重点）
理解：1. 数学函数指令
2. 字逻辑运算指令应用：使用四则运算指令对压力变送器进行量程转换（五）程序控制操作指令（重点）
理解：1.跳转指令与标签指令
2.跳转分支指令与定义跳转列表指令通过本章的学习，掌握函数与函数块的生成与调用，理解函数与函数块的区别和多重背景的概念。掌握数据转换的类型与间接寻址的作用。本章的重点是函数与函数块的生成和调用；数据类型转换与间接寻址，本章的难点是函数与函数块的区别，多重背景的程序结构。
（一）生成与调用函数（重点）
理解：1.函数的特点应用：1.生成函数
2.定义函数的局部变量
3.FC1 的程序设计
4.在 OB1 中调用 FC1
5.函数应用的实验
（二）生成与调用函数块（重点）
应用：1.函数块
2.生成函数块
3.FB1 的控制要求与程序
4.在 OB1 中调用 FB1
5.调用函数块的仿真实验
6.函数与函数块的区别
7.组织块与 FB 和 FC 的区别（三）多重背景（次重点）
理解：1.用于定时器和计数器的多重背景
2.用于用户生成的函数块的多重背景（四）数据类型转换与间接寻址（次重点）
理解：1.数据类型的分类
2.参数类型
3.系统数据类型
4.硬件数据类型
5.间接寻址
6.使用 FieldRead 与 FieldWrite 指令的间接寻址
7.使用 MOVE 指令的间接寻址理解：1.数据类型的转换
2.使用间接寻址的循环程序（五）中断事件与中断指令（次重点）识记：1.启动组织块的事件
2.事件执行的优先级与中断队列
3.延时执行较高优先级中断和异步错误事件
4.程序循环组织块
5.启动组织块
6.循环中断组织块
7.时间中断的功能
8.启动组织块
通过本章的学习，掌握梯形图经验设计法、顺序控制系统设计法、理解案例程序设计，本章的重点是梯形图经验设计法和顺序控制系统设计法。难点是置位复位指令顺序控制系统设计法。
（一）梯形图的经验设计法（重点）
应用：1. 起保停电路与置位复位电路
2.三相异步电动机的正反转控制电路
3.小车自动往返控制程序的设计
4.较复杂的小车自动运行控制程序的设计（二）顺序控制设计法与顺序功能图（重点）识记：1.顺序控制
2.顺序控制设计法
3.顺序功能图的基本元件
4.顺序功能图的基本结构理解：顺序功能图的基本规则应用：复杂的顺序功能图举例专用钻床的顺序功能图（三）使用置位复位指令的顺序控制梯形图设计方法（重点）
理解：1.单序列的编程方法
2.选择序列与并行序列的编程方法应用：1.编程方法举例：小车顺序控制
2.专用钻床的顺序控制程序设计通过本章的学习，掌握精简系列面板的基本组态，并能进行基本的仿真与运行操作。
（一）精简系列面板（一般）识记：1.人机界面
2.触摸屏
3.人机界面的工作原理
4.精简系列面板
5.西门子的其他人机界面简介
6.博途中的 WinCC 简介（二）精简系列面板的画面组态（次重点）识记：1.画面组态的准备工作
2.组态指示灯与按钮
3.组态文本域与 I/O 域（三）精简系列面板的仿真与运行（次重点）识记：1.PLC 与 HMI 的集成仿真
2.HMI 与 PLC 通信的组态与操作
第三部分
有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其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，是低层次的要求。
理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。
二、教材
1．指定教材
《S7-1200PLC 编程及应用》，廖常初，机械工业出版社，2021 年第 4 版
2．参考教材
《PLC 原理及应用》，李长久，机械工业出版社，2018 年
三、
自学方法指导
1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。
2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。
3．在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。
4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，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，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。
四、对社会助学的要求
1．应熟知考试大纲对课程提出的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，并深刻理解对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，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。
4．辅导时，应对学习方法进行指导，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．注意对考生能力的培养，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．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8．助学学时：本课程共 2 学分，建议总课时 36 学时，其中助学课时分配如下：
章次章节名称学时
合计
五、关于命题考试的若干规定
1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。
2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30%、“理解”为 40%、“应用”为 30 %。
3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3：4：3。
4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占10%。
5．试题类型一般分为：单项选择题、名词解释题、简答题、设计应用题。
6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。
六、题型示例（样题）
一、单项选择题
（本大题共 15 小题，每小题 1 分，共 15 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。
1．S7-1200 PLC 用户程序中的 OB 指的是A．组织块 B．函数 C．函数块 D．数据块
二、名词解释题
（本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分）
16．函数块
三、简答题
（本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）
21．简述常见的定时器的指令及各指令的功能。
四、设计
应用题（本大题共 3 小题，第 26、27 小题各 10 分，第 28 小题 20 分，共 40 分）
26．试设计一个抢答程序，主持人提出问题，4 个答题人按动按钮抢答，仅最早按钮的人面前的信号灯亮，后按的信号灯不亮，然后主持人按下复位按钮后，开始下一轮抢答。
