自考02207电气传动与可编程控制器（PLC）考试大纲
Ⅰ 课程性质与课程目标
一、课程性质和特点
《电气传动与可编程控制器（PLC)》是高等教育自学考试机械设计制造及其自动化（专升本）专业一门重要专业课程，是机械设计制造及其自动化专业必须掌握的一门综合性应用技术课程。本课程具有理论知识与实践应用紧密结合的特点，旨在使自学应考者掌握电气传动及其控制的专门技术，掌握机电设备电气控制的基本原理与技术应用。
本课程主要介绍机电设备电气控制的基本概念与原理，常用低压电气元件的功能与原理，常用继电器-接触器基本控制电路的原理，可编程控制器的电气控制概念与原理，机电设备电气控制系统的设计与开发等。
二、课程目标
本课程主要讲解常用低压电气元件的原理与功能，电气相关图纸绘制规范与作用，介绍三相异步电动机的起动控制、正反转控制、制动控制典型环节与应用，讲授可编程控制器 (PLC）的基本原理与内部结构，典型 PLC 的逻辑指令与常用功能指令，PLC 编程的基本语言与方式，PLC 电气控制系统的基本设计方法与步骤，硬件电路设计与控制程序设计。
课程设置的目标是使得考生能够：
(1) 掌握常用低压电器的主要种类、工作原理、功能作用、图形符号、使用方式；
(2) 掌握电气控制线路的图形表达，能够读懂电气控制相关图纸，能够绘制电气控制相关图纸；
(3) 理解电气控制线路的典型环节、三相异步电动机全电压启动控制线路、三相异步电机的减压启动控制线路、三相异步电机的制动控制线路，能够根据控制功能要求设计电气控制线路；
(4) 理解可编程控制器（PLC）的主要功能及特点、工作原理、应用领域，掌握 PLC 的主要编程方法与基本概念；
(5) 掌握三菱 FX2N 系列 PLC 的基本逻辑指令，主要功能指令，能够编制 PLC 控制程序实现主要的电气控制功能；
(6) 能够进行电气控制系统的总体方案设计、硬件电路设计、软件控制程序设计，能够完成系统调试并撰写相关技术文档。
三、与相关课程的联系与区别
本课程主要讲解低压电气控制的主要元件与典型控制环节，可编程控制器的基本原理与控制系统实现等主要内容，将会涉及传感器与检测技术、微型计算机原理与接口技术、机械制造装备设计、数控原理与数控技术运用等多方面的专业基础知识。传感器与检测技术主要讲授常用传感器的原理与选用、信号的处理的基本方法、信号的调制与解调等主要内容， 在本课程中将会涉及传感器在电气控制系统中的安装与调试，采集信号的接收与处理等内容；微型计算机原理与接口将主要介绍单片机的主要原理与编程，外围接口电路的功能与使用，这些内容将本课程的学习提供知识基础与实践能力，是本课程的先导课程，通过该课程将为本课程的学习提供前期基础。
四、课程的重点和难点学习
本课程应掌握电工学、自动控制理论等相关知识。
本课程需要重点掌握内容有：三相异步电动机的基本原理、低压电器的基本概念、常见低压电气元件的原理、功能与符号、电气原理图的基本规范与要求、电动机基本控制环节 、 PLC 的工作方式、PLC 梯形图控制程序的编写要求、PLC 基本逻辑指令的格式与应用、基本PLC 控制系统的设计；此外本课程应理解的内容有：PLC 的功能与分类、PLC 的组成 、 FX2N 系列 PLC 的编程元件、GX-Developer 的使用、变频技术的基本概念；本课程应了解的内容有：顺序框图编程与步进指令、三菱系列 PLC 功能指令的基本格式、PLC 变频控制系统的程序编写、PLC 控制系统设计的内容和要点、PLC 机型的选择、PLC 系统设计时的抗干扰措施。
本课程的难点内容包括：电动机的减压起动、自动往复控制、电气制动控制等继电器-接触器控制典型电路与原理，PLC 的工作方式与原理，机电设备开关量控制的硬件电路设计与控制程序设计。
Ⅱ 考核目标
本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。四个能力层次是递进关系，各能力层次的含义是：识记（I)：要求考生能够对大纲各章中知识点，如对关低压电气元件的相关概念与符号、 PLC 基本原理与组成、电气原理图的基本规范与要求 PLC 梯形图控制程序的编写要求等概念定义的记忆和理解，各章对有关电气控制系统的原理、方法等有清晰、准确地认识，并能做出正确的判断。
领会（II)：能对三相异步电动机的基本原理、低压电气元件的工作原理与内部主要结构、 典型继电器-接触器控制环节的原理与作用（包括全压起动、电动机正反转控制、降压启动、电气制动等)、PLC 的工作方式、PLC 的内部主要结构、PLC 内部的主要的编程元件与作用 、 PLC 逻辑指令的格式与作用、常见 PLC 功能指令的格式与作用等正确理解，并清楚这些知识点之间的联系和区别，并能做出正确的表述与解释，是较高层次要求。例如接触器内部主要分为线圈与触点两个部分，接触器是通过线圈通电产生作用力使触点产生闭合或断开的动作，由于这种结构使得接触器可以实现失电保护。
简单应用（III)：能运用常见的低压电气元件和典型的电气控制电路原理，对主要的电气控制电路进行分析，能够发现控制电路中的常见错误并排除相关电气故障、能够根据功能要求设计电气控制电路并绘制电气原理图；能够针对基本的开关量控制进行 PLC 控制系统的硬件电路设计与控制程序编写，能够读懂 PLC 控制系统的相关程序，能够对 PLC 控制程序进行软件仿真与错误查找及修正。
综合应用（IV)：在对一些重要概念、基本原理和方法熟悉和深入理解的基础行上，综合相关的知识点，计算、分析和解决比较复杂的问题。例如针对典型的机电设备控制需求，能够完成控制系统的总体方案设计、合理进行 PLC 与关键元器件的选型、能够结合具体的硬件电路与控制程序完成系统的综合技术开发并撰写相关技术文档。
Ⅲ 课程内容与考核
要求项目 1 C620-1 型简易车床的电气控制通过本章学习，掌握三相异步电动机的原理与结构组成、了解常用低压电器的种类；
掌握刀开关，转换开关，熔断器，控制按钮，接触器，变压器，热继电器，断路器的工作原理、功能作用及电气符号；熟练掌握接触器的工作原理、功能作用及电气符号。
任务
1.1 水泵的起动运行控制
：识记：电动机的起动分析及要求低压电器的基本概念相关低压电气元器件（刀开关，转换开关，熔断器，控制按钮，接触器，变压器， 热继电器，断路器) 的原理、功能、电气符号与型号选择领会：三相异步电动机的基本原理与相关基本概念及参数电动机的直接起动与接触器全电压起动电路控制原理任务 1.2 两台水泵的顺序控制：识记：电气控制系统图的基本概念领会：电气原理图的基本概念电气原理图的绘制简单应用：两台电机的顺序控制电路原理任务 1.3 C620-1 型简易车床的电气控制系统：
领会：电气控制系统装配电气控制系统调试简单应用：C620-1 型简易车床电气控制系统设计本章重点是接触器、控制按钮、热继电器工作原理，电动机的顺序控制电路；难点是接触器的动作原理。
项目 2 M7120 型磨床的电气控制通过本章学习，掌握行程开关，接近开关，时间继电器，电压继电器，电流继电器， 中间继电器) 的原理、功能、电气符号；熟练掌握并应用三相异步电动机的正反转控制电路。
任务
2.1 工作台的双向控制
简单应用：电动机的“正-停-反”控制电路原理电动机的“正-反-停”控制电路原理任务
2.2 工作台的自动往复运行控制
：识记：相关低压电气元器件（行程开关，接近开关，时间继电器，电压继电器，电流继电器，中间继电器) 的原理、功能、电气符号领会：电气控制电路的一般设计方法简单应用：自动往复控制电路的原理任务 2.3 M7120 型磨床的电气控制系统：
领会：M7120 型磨床的电气控制系统原理与设计本章重点是时间继电器、电压继电器、中间继电器、电流继电器工作原理、功能与符号， 三相异步电动机的自动往复控制电路，难点是三相异步电动机的自动往复控制电路。
项目 3 C650 型卧式车床的电气控制通过本章学习，掌握速度继电器的原理、功能及符号，三相异步电动机的降压起动基本概念与原理，电气制动的基本概念与原理，能够降压起动和电气制动相关典型电路应用于机电设备电气控制系统设计。
任务
3.1 机床主轴的减压起动控制
领会：电动机定子串电阻或电抗减压起动控制原理自耦变压器减压起动控制原理简单应用：电动机星形-三角形减压起动控制原理任务
3.2 机床主轴的制动控制
：识记：速度继电器的原理、功能、电气符号与型号选择领会：电动机机械制动与电气制动的概念简单应用：电动机能耗制动的原理电动机反接制动的原理任务 3.3 C650 型卧式车床的电气控制系统：
领会：电气控制线路的分析方法 C650 型卧式车床的电气控制电路原理本章重点是电动机星形-三角形减压起动控制原理、自耦变压器减压起动控制原理、电动机能耗制动的原理、电动机反接制动的原理；难点是电动机星形-三角形减压起动控制原理、 电动机能耗制动的原理。
项目 4 可编程控制器的基本概念通过本章学习，掌握可编程控制器的功能与分类、PLC 的组成与结构、PLC 的工作方式、 典型 PLC 的编程元件。识记：PLC 的功能与分类PLC 的组成领会：PLC 的工作方式 FX2N 系列 PLC 的编程元件简单应用：GX-Developer 的使用梯形图编程的基本概念本章重点是 PLC 的功能与分类、PLC 的工作方式、FX2N 系列 PLC 的编程元件；难点是 PLC 的工作方式。
项目 5 气动包装机械臂逻辑控制系统设计通过本章学习，掌握三菱 FX2N 系列 PLC 的逻辑指令，掌握 PLC 控制程序的基本编写方式，掌握 PLC 的 I/O 分配与硬件外围电路设计，能够进行 PLC 控制程序的调试。
任务 5.1 4 线路装箱请求器控制系统设计：
领会：逻辑取指令、输出指令逻辑与和逻辑或指令块与和块或指令置位与复位指令结束指令简单应用：PLC 控制系统的 I/O 点分配 PLC 控制系统的电路设计 PLC 控制程序的编写任务
5.2 物料包装输送线控制系统设计
领会：主控指令堆栈指令微分指令逻辑反与空操作定时器与计时器指令任务
5.3 气动包装机械臂控制系统设计
领会：顺序框图编程与步进指令 SFC 的编制与梯形图表示机械臂控制程序简单应用：顺序框图语言步进控制指令本章重点是三菱 PLC 基本逻辑指令的格式与应用、PLC 控制系统的 I/O 点分配、PLC 控制系统的电路设计、PLC 控制程序的编写与调试、顺序框图编程与步进指令；难点是 PLC 控制系统的电路设计、PLC 控制程序的编写与调试、顺序框图编程与步进指令。
项目 6 8 工位液体罐装机功能控制系统设计通过本章学习，掌握三菱 FX2N 系列 PLC 的功能指令，了解复杂机电设备 PLC 控制系统设计，掌握三相异步电动机的变频技术相关概念。
任务 6.1 2 工位液体供应系统设计：
领会：三菱 PLC 功能指令相关概念传送类指令算术运算指令和逻辑运算指令比较指令数据处理指令简单应用：2 工位液体供应系统控制程序任务
6.2 输送带三相异步电动机的变频调速控制
：识记：变频技术相关概念领会：特殊功能模块读写指令简单应用：输送带三相异步电动机的变频调速控制程序任务 6.3 8 工位液体罐装控制系统设计：识记：变换指令循环与移位指令程序流控制指令简单应用：8 工位液体罐装控制系统程序本章重点是三菱 PLC 功能指令相关概念、传送类指令、算术运算指令和逻辑运算指令、 比较指令、数据处理指令、变频技术相关概念；难点是三菱 PLC 功能指令相关概念、变频技术相关概念。
项目 7 轴型工件自动装箱设备控制系统综合设计通过本章学习，PLC 控制系统设计的内容和要点，PLC 机型的选择，了解 PLC 系统设计时的抗干扰措施。识记：PLC 系统设计时的抗干扰措施综合应用：PLC 控制系统设计的内容和要点 PLC 机型的选择本章重点是 PLC 控制系统设计的内容和要点、PLC 机型的选择；难点是 PLC 控制系统设计的内容和要点。
Ⅳ 关于大纲的说明与考核实施要求
一、
自学考试大纲的目的和作用课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。
课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的依据，是社会助学组织进行自学辅导的依据，是自学者学习教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。
二、课程
自学考试大纲与教材的关系课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展与发挥。课程内容在教材中可以体现一定的深度或难度，大纲对考核的要求遵循适当的原则。
三、关于自学教材
《电气控制与 PLC 技术应用》，宋雷主编，机械工业出版社，2019 年第 1 版。
四、关于
自学要求和自学方法的指导本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。为有效地指导个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在章节的基本要求中一般也指明了章节内容的重点和难点。
本课程共 3 学分（不包括实践教学学分）。
自学过程中应重点做到以下几点：
（一）系统学习、深入重点自学者首先应系统地学习各章内容，掌握要求识记的概念，深入理解和掌握基本理论和基本方法，在此基础上深入知识点，掌握重点。
（二）科学学习方法，明确相关概念、方法之间的关系考试前梳理已经学习过的内容，搞清楚一些基本概念、理论及方法之间的关系，便于记忆、加深理解，从而掌握分析计算方法。例如项目一中，首先明确接触器、按钮、熔断器等常用低压电气元件的工作原理，进而理解三相异步电动机全压起动的基本电路，并掌握实现电动机点动连续转动电路的相同之处和不同之处，能够在电路分析和设计中进行合理的使用和改进。
（三）深入理解教材例题，注意理论与实践相结合本课程具有直接的实践应用特点，实操性强，自学者对教材中的典型案例深入理解。
例如项目二中介绍的三相异步电动机的正反转控制，在学习中既需要对教材中相关电路环节的基本原理，进行深刻的理解，明确典型电路中如何利用电气元件的不同功能和串并联的合理组合实现了相应的功能，又可以结合工程实践中相应的典型实例，理解相关的电路环节如何在机电设备发挥作用的，提高分析问题和解决问题的能力，使得自学者做到学以致用。
（四）结合课程中的重点内容进行习题练习与巩固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。
五、对社会助学的
要求社会助学过程中，应重点在以下几点帮助考生：
（一）帮助自学者梳理重点和一般内容之间的关系助学者在辅导时应帮助自学者梳理重点内容和一般内容之间的关系，在全面掌握全部考试内容的基础上，透彻讲解常用电气元件的基本原理和功能、典型电气控制环节电路原理、可编程控制器的基本原理和工作方式、PLC 的基本逻辑指令与功能指令，在讲解理论的同时，通过案例分析和实操演示提高自学者对相关知识和要点的理解。
（二）注意培养自学者应用知识的能力电气控制与 PLC 课程的应用性比较强，助学者应帮助自学者掌握电气元件的功能与原理，电气图纸的绘制要求和规范、电气保护的作用和类型、典型电气控制环节与功能、PLC 控制系统电气电路的设计、PLC 指令与编程、变频器的原理与功能，适当增加一些工程案例培养自学者对方法应用的兴趣，深入理解基础理论，提高他们的分析应用能力。
（三）助学学时：本课程共 3 学分，建议总课时为 48 学时，其学时分配如下：
章次课程内容助学学时 C620-1 型简易车床的电气控制 M7120 型磨床的电气控制 C650 型卧式车床的电气控制可编程控制器的基本概念气动包装机械臂逻辑控制系统设计 8 工位液体罐装机功能控制系统设计轴型工件自动装箱设备控制系统综合设计总计
六、对考核内容的说明
1.本课程要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按四个认知层次确定其考核要求。
2.在考试之日起 6 个月前，由全国人民代表大会和国务院颁布或修订的法律、法规都将列入相应课程的考试范围。凡大纲、教材内容与现行法律、法规不符的，应以现行法律法规为准。命题时也会对我国经济建设和科技文化发展的重大方针政策的变化予以体现。
七、关于考试命题的若干规定
1、本课程考试采用闭卷笔试方式考核，考试时间 150 分钟。采用百分制评分，60 分合格。
2、本大纲各章所规定的基本要求、知识点及知识点下的知识细目，都属于考核的内容。
考试命题既要覆盖到章，又要避免面面俱到。要注意突出课程的重点、章节重点，加大重点内容的覆盖度。
3、命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。不应出与基本要求不符的偏题或怪题。
4、本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：识记占 20%，领会占30%，简单应用占 30%，综合应用占 20%。
5、要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：2:3:3:2。
6、课程考试命题的主要题型一般有单项选择题、简答题、电路分析题、PLC 控制系统设计及编程题。
附录题型举例一 单项选择题
1.下列选项不属于 PLC 特点的是（ )
A 可靠性高 B 价格昂贵 C 调试方便 D 体积小
二、简答题
1.PLC 能不能直接驱动三相异步电动机？为什么？
三、电路分析题
1.请分析电路中按钮 SB1 和 SB2 的作用
四、
PLC 控制系统设计及编程题
1.采用三菱 FX2N 系列 PLC 设计一个三相异步电机控制系统，要求能够实现电机的正反转控制。请画出 PLC 控制系统线路图，并编写控制程序。
