维修电工三级PLC考核涉及PLC基础知识、编程技能、系统调试及故障诊断等多个方面，以下是详细解答内容，涵盖核心知识点与实操要点,供参考。
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PLC基础理论与系统构成
可编程逻辑控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术的新型工业控制装置，维修电工三级考核中，需重点掌握PLC的基本结构、工作原理及分类。
PLC的基本组成
PLC主要由中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）模块、电源模块、通信模块及编程设备组成，各部分功能如下：
- CPU：作为PLC的“大脑”，负责执行用户程序、数据处理及协调各模块工作；
- 存储器：包括系统程序存储区（存放PLC操作系统）和用户程序存储区（存放用户编写的控制逻辑）；
- I/O模块：输入模块采集现场信号（如按钮、传感器状态），输出模块驱动执行机构（如接触器、电磁阀）；
- 电源模块：为PLC各部分提供稳定电源（通常为AC 220V或DC 24V）；
- 通信模块：实现PLC与上位机、其他PLC或智能设备的数据交换。
PLC的工作原理
PLC采用循环扫描工作方式，分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段：
- 输入采样阶段：CPU读取所有输入端子的状态，并存入输入映像寄存器；
- 程序执行阶段：CPU按从上到下的顺序扫描用户程序，并逐条执行，结果存入输出映像寄存器；
- 输出刷新阶段：CPU将输出映像寄存器的状态传送到输出端子，驱动外部负载。
扫描周期是PLC的重要性能指标，通常为几毫秒到几十毫秒，影响系统的实时性。
PLC的分类
按控制规模（I/O点数）可分为：
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- 小型PLC：I/O点数≤256点，如西门子S7-200系列、三菱FX系列，适用于单机控制；
- 中型PLC：I/O点数256~2048点，如西门子S7-300系列、欧姆龙CJ系列，适用于中小型系统控制；
- 大型PLC：I/O点数≥2048点，如西门子S7-400系列、AB ControlLogix系列，适用于大型复杂系统。
PLC编程语言与指令系统
维修电工三级考核要求掌握至少一种主流PLC的编程语言（如梯形图、语句表）及常用指令，能够编写简单的控制程序。
常用编程语言
- 梯形图（LAD）：电气人员最易掌握的语言，图形化表示，类似继电器控制电路，左侧为母线，右侧为输出线圈，通过触点的串并联实现逻辑控制；
- 语句表（STL）：类似于汇编语言，由指令助记符构成，适合复杂逻辑编程；
- 功能块图（FBD）：将控制功能封装为功能块，通过连接实现逻辑，适合过程控制。
基本逻辑指令
以西门子S7-200为例，常用指令包括：
- LD/LDI：常开/常闭触点与母线连接；
- A/AN：常开/常闭触点串联；
- O/ON：常开/常闭触点并联；
- 输出指令，驱动线圈；
- S/R：置位/复位指令，使线圈保持ON/OFF状态。
定时器与计数器指令
-
定时器：
- TON：通电延时定时器，输入条件满足时开始计时，达到设定值时输出ON；
- TOF：断电延时定时器，输入条件断开后开始计时，达到设定值时输出OFF；
- TONR：保持型通电延时定时器，累计计时时间。
定时器的分辨率（1ms/10ms/100ms）影响计时精度，需根据实际需求选择。
-
计数器：
（图片来源网络，侵删）- CTU：加计数器，每个输入脉冲上升沿计数值加1，达到设定值时输出ON；
- CTD：减计数器，每个输入脉冲下降沿计数值减1，减至0时输出ON；
- CTUD：加/减计数器，可同时进行加计数和减计数。
PLC系统设计与调试
系统设计步骤
- 需求分析：明确控制要求（如输入信号类型、输出负载类型、逻辑关系）；
- I/O分配：列出输入/输出设备与PLC I/O端子的对应关系，绘制I/O接线图；
- 程序设计：根据逻辑要求编写梯形图或语句表，注重程序的可靠性和可读性；
- 模拟调试：使用PLC仿真软件（如S7-200仿真器）或硬件模拟台进行程序测试，验证逻辑正确性；
- 现场调试：将程序下载到实际PLC，连接现场设备，调试参数并优化性能。
I/O接线注意事项
- 输入模块：接近开关、光电开关等NPN型传感器接PLC输入COM端为负极，PNP型为正极；
- 输出模块：继电器型输出可驱动AC/DC负载，晶体管型仅适合DC负载且需注意电流容量；
- 滤波与抗干扰：在输入端并联RC滤波电路，输出端加装浪涌吸收器（如RC电路或压敏电阻），避免电磁干扰。
程序调试技巧
- 分段调试：将程序分为手动控制、自动控制、故障保护等模块，逐段测试；
- 监控功能：使用PLC编程软件的在线监控功能，观察变量状态变化，定位逻辑错误；
- 强制操作：在安全前提下，通过软件强制输入/输出状态，验证程序响应。
PLC常见故障诊断与维护
常见故障类型及排查方法
| 故障现象 | 可能原因 | 排查方法 |
|---|---|---|
| PLC不运行 | 电源故障、CPU损坏、程序错误 | 检查电源电压、指示灯状态，重新下载程序 |
| 输入信号不响应 | 接线松动、传感器损坏、输入模块故障 | 用万用表测量输入电压，替换传感器测试模块 |
| 输出无动作 | 负载短路、输出模块损坏、程序逻辑错误 | 检查负载回路、测量输出端电压、监控程序状态 |
| 通信失败 | 电缆故障、通信参数设置错误、波特率不匹配 | 检查电缆连接、核对PLC与上位机通信参数 |
日常维护要点
- 定期清洁：定期清理PLC内部粉尘，避免散热不良；
- 检查接线：紧固松动端子，防止接触不良；
- 备份程序：定期备份用户程序至存储卡或电脑，防止程序丢失；
- 电池更换：对于带锂电池的PLC，一般5年更换一次，避免程序丢失。
实操案例：三相异步电动机正反转控制
控制要求
- 按下正转按钮，电动机正转；按下反转按钮，电动机反转；
- 按下停止按钮，电动机停止；
- 正反转互锁，防止同时接通。
I/O分配表
| 输入设备 | PLC地址 | 输出设备 | PLC地址 |
|---|---|---|---|
| 正转按钮 | I0.0 | 正转接触器 | Q0.0 |
| 反转按钮 | I0.1 | 反转接触器 | Q0.1 |
| 停止按钮 | I0.2 |
梯形图程序
- 正转逻辑：I0.0常开触点与Q0.0线圈串联，Q0.0常开触点自锁，Q0.1常闭触点与Q0.0线圈串联（互锁）；
- 反转逻辑：I0.1常开触点与Q0.1线圈串联，Q0.1常开触点自锁，Q0.0常闭触点与Q0.1线圈串联（互锁）；
- 停止逻辑：I0.2常闭触点串联在Q0.0和Q0.1线圈回路，断开时停止输出。
调试步骤
- 接线：将正转按钮、反转按钮、停止按钮分别接I0.0、I0.1、I0.2，正转接触器、反转接触器线圈接Q0.0、Q0.1；
- 下载程序：将编写好的梯形图下载至PLC，切换到运行模式；
- 测试：按下正转按钮，观察Q0.0指示灯亮，电动机正转；按下反转按钮，电动机应无动作（因互锁）；按下停止按钮，电动机停止；按下反转按钮，电动机反转，验证逻辑正确。
相关问答FAQs
Q1：PLC输出点烧毁的主要原因及预防措施？
A：主要原因包括负载短路、过载电压、接线错误（如交流负载接入直流输出端）等，预防措施：① 根据负载类型选择合适的输出模块（继电器型/晶体管型）；② 在输出回路中安装熔断器或空气开关，实现短路保护；③ 严格按照接线图施工，确保电压、电流等级匹配；④ 定期检查输出模块负载电流，避免长期过载运行。
Q2：如何解决PLC与变频器通信干扰问题？
A：PLC与变频器通信时，可能出现数据丢失或误动作，解决方法：① 通信电缆使用屏蔽双绞线，屏蔽层单端接地（避免形成接地环路）；② 变频器输入侧加装EMI滤波器，抑制电磁干扰；③ 通信参数设置一致（如波特率、数据位、停止位）；④ 将PLC与变频器动力线分开敷设，避免平行布线,减少电磁耦合干扰。
