4月工业自动化专业(初级)模拟练习题含参考答案

4月工业自动化专业(初级)模拟练习题含参考答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种传感器可以用于检测物体的接近或存在（）A.温度传感器B.压力传感器C.接近传感器D.湿度传感器参考答案：C。接近传感器是专门用于检测物体接近或存在的传感器，当物体靠近到一定距离时，它会输出相应的信号。而温度传感器用于测量温度，压力传感器用于测量压力，湿度传感器用于测量湿度。2.可编程逻辑控制器（PLC）中，定时器的计时单位通常有（）A.秒、分、时B.毫秒、秒、分C.微秒、毫秒、秒D.纳秒、微秒、毫秒参考答案：B。在PLC中，定时器常见的计时单位有毫秒、秒、分，这样可以满足不同精度和时长的定时需求。3.工业以太网与普通以太网相比，主要区别在于（）A.传输速率更高B.抗干扰能力更强C.数据传输量更大D.网络拓扑结构不同参考答案：B。工业环境通常存在大量的电磁干扰等，工业以太网需要具备更强的抗干扰能力，以保证数据传输的稳定性和可靠性。虽然工业以太网也在不断提高传输速率和数据传输量，但这不是与普通以太网的主要区别，网络拓扑结构两者也可以有多种形式。4.步进电机的步距角越小，则（）A.电机转速越高B.电机精度越高C.电机转矩越大D.电机功率越大参考答案：B。步距角是步进电机每一步所转过的角度，步距角越小，电机转动的精度就越高，能够更精确地控制电机的位置。步距角与电机转速、转矩、功率并无直接的正相关关系。5.气动系统中，用于控制气缸运动速度的元件是（）A.换向阀B.溢流阀C.节流阀D.单向阀参考答案：C。节流阀通过调节气体的流量来控制气缸的运动速度。换向阀主要用于改变气体的流动方向，实现气缸的往复运动；溢流阀用于控制气动系统的压力；单向阀则使气体只能单向流动。6.在工业自动化中，用于将模拟信号转换为数字信号的设备是（）A.DACB.ADCC.PLCD.HMI参考答案：B。ADC（模拟数字转换器）的作用就是将模拟信号转换为数字信号，以便计算机或PLC等设备进行处理。DAC是数字模拟转换器，用于将数字信号转换为模拟信号；PLC是可编程逻辑控制器，用于逻辑控制；HMI是人机界面，用于人与设备之间的交互。7.以下哪种编程语言常用于PLC编程（）A.C语言B.JavaC.梯形图语言D.Python参考答案：C。梯形图语言是PLC编程中最常用的语言之一，它类似于继电器控制电路，直观易懂，适合电气工程师和技术人员使用。C语言、Java和Python虽然也可用于编程，但不是PLC编程的主流语言。8.传感器的灵敏度是指（）A.传感器能够测量的最小物理量B.传感器输出信号的变化量与输入物理量的变化量之比C.传感器的测量范围D.传感器的响应时间参考答案：B。灵敏度是衡量传感器对输入物理量变化的敏感程度，即输出信号的变化量与输入物理量的变化量之比。传感器能够测量的最小物理量是分辨率；测量范围是指传感器能够测量的物理量的上下限；响应时间是指传感器对输入变化的响应速度。9.工业机器人的重复定位精度是指（）A.机器人末端执行器重复到达同一位置的精度B.机器人在工作空间内的定位精度C.机器人运动轨迹的精度D.机器人的绝对定位精度参考答案：A。重复定位精度是指机器人末端执行器在多次重复运动中，能够重复到达同一位置的精确程度，它反映了机器人运动的稳定性和一致性。10.直流伺服电机的调速方法主要有（）A.改变电源频率B.改变电枢电压C.改变磁极对数D.改变转差率参考答案：B。对于直流伺服电机，改变电枢电压是常用的调速方法，通过调节电枢电压可以改变电机的转速。改变电源频率是交流电机的调速方法；改变磁极对数一般用于交流异步电机的有级调速；改变转差率也是交流异步电机的调速方式。11.以下哪种现场总线协议是开放式的国际标准（）A.ProfibusB.CANopenC.ModbusD.以上都是参考答案：D。Profibus、CANopen和Modbus都是开放式的国际标准现场总线协议。Profibus广泛应用于工业自动化领域；CANopen常用于汽车、工业控制等领域；Modbus是一种简单易用的通信协议，在工业设备通信中也被广泛采用。12.自动化生产线中，用于物料输送的设备有（）A.输送带B.机械手C.气缸D.传感器参考答案：A。输送带是自动化生产线中常用的物料输送设备，它可以连续、高效地输送物料。机械手主要用于物料的抓取、搬运和装配；气缸用于实现直线运动；传感器用于检测物料的位置、状态等信息。13.在PLC编程中，“常开触点”在程序中表示为（）A.一条竖线B.两条平行竖线C.一个圆圈D.一个方块参考答案：A。在梯形图编程中，常开触点用一条竖线表示，当该触点对应的条件满足时，触点闭合，允许电流通过。两条平行竖线通常表示常闭触点；圆圈和方块在梯形图中有其他的含义。14.工业自动化系统中的人机界面（HMI）主要功能是（）A.数据采集B.逻辑控制C.设备监控与操作D.信号转换参考答案：C。人机界面（HMI）主要用于操作人员对工业自动化设备进行监控和操作，显示设备的运行状态、参数等信息，并允许操作人员输入控制指令。数据采集一般由传感器和数据采集模块完成；逻辑控制由PLC等控制器实现；信号转换由ADC、DAC等设备完成。15.以下哪种电机适合用于需要精确位置控制的场合（）A.直流电机B.交流异步电机C.步进电机D.永磁同步电机参考答案：C。步进电机可以通过脉冲信号精确控制电机的转角和转速，从而实现精确的位置控制，常用于数控机床、机器人等需要精确位置控制的场合。直流电机和交流异步电机主要用于调速控制；永磁同步电机常用于高性能的调速系统。二、多项选择题（每题3分，共15分）1.工业自动化系统中常用的控制方式有（）A.开环控制B.闭环控制C.手动控制D.自动控制参考答案：ABCD。开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系的控制方式；闭环控制是将被控量的实际值与给定值进行比较，根据偏差进行控制；手动控制需要操作人员直接干预设备的运行；自动控制则是设备按照预先设定的程序自动运行。这些控制方式在工业自动化系统中都有广泛的应用。2.以下属于传感器常见输出信号类型的有（）A.电压信号B.电流信号C.频率信号D.数字信号参考答案：ABCD。传感器的输出信号类型多种多样，常见的有电压信号（如05V、010V等）、电流信号（如420mA）、频率信号（某些传感器通过输出频率的变化来表示被测量）和数字信号（如二进制编码信号）。3.气动系统的组成部分包括（）A.气源装置B.控制元件C.执行元件D.辅助元件参考答案：ABCD。气动系统主要由气源装置（如空气压缩机）提供压缩空气；控制元件（如换向阀、节流阀等）用于控制气体的流动方向、压力和流量；执行元件（如气缸、气马达等）将气体的压力能转换为机械能；辅助元件（如过滤器、油雾器等）用于保证气动系统的正常运行。4.PLC的输入模块可以连接的设备有（）A.按钮B.限位开关C.传感器D.接触器参考答案：ABC。按钮、限位开关和传感器都可以作为PLC的输入设备，它们的状态变化可以被PLC的输入模块检测到，并作为控制程序的输入条件。接触器一般作为PLC的输出设备，由PLC的输出模块控制其通断。5.工业机器人的主要组成部分包括（）A.机械结构B.驱动系统C.控制系统D.末端执行器参考答案：ABCD。工业机器人的机械结构是其运动的基础，提供了机器人的外形和运动自由度；驱动系统为机器人的运动提供动力；控制系统用于控制机器人的运动轨迹、速度等；末端执行器则是机器人直接与工作对象接触的部分，如抓手、喷枪等。三、判断题（每题2分，共20分）1.传感器的精度越高，其测量结果就一定越准确。（）参考答案：错误。传感器的精度是指测量结果与真实值的接近程度，但测量结果的准确性还受到环境因素、安装方式、信号处理等多种因素的影响。即使传感器精度高，如果受到外界干扰或安装不当，测量结果也可能不准确。2.PLC的输出模块只能输出数字信号。（）参考答案：错误。PLC的输出模块有数字输出和模拟输出两种类型。数字输出模块用于控制开关量设备，如接触器、继电器等；模拟输出模块则可以输出模拟信号，如电压、电流等，用于控制一些需要连续调节的设备，如调节阀。3.工业以太网可以直接应用于任何工业环境，无需考虑抗干扰问题。（）参考答案：错误。虽然工业以太网具有一定的抗干扰能力，但工业环境复杂多样，不同的工业现场干扰程度不同。在一些干扰严重的环境中，如强电磁干扰、高温、潮湿等环境，需要采取相应的抗干扰措施，如使用屏蔽电缆、安装隔离器等，以保证工业以太网的正常运行。4.步进电机的转速只与脉冲频率有关，与负载大小无关。（）参考答案：错误。步进电机的转速主要由脉冲频率决定，但负载大小也会对其转速产生影响。当负载过大时，步进电机可能会出现失步现象，导致转速不稳定或无法达到预期转速。5.气动系统中，换向阀的作用是控制气体的压力。（）参考答案：错误。换向阀的主要作用是改变气体的流动方向，从而实现气缸等执行元件的往复运动。控制气体压力的元件是溢流阀等压力控制阀。6.在工业自动化中，闭环控制一定比开环控制好。（）参考答案：错误。闭环控制和开环控制各有优缺点，适用于不同的场合。闭环控制可以根据被控量的实际值进行反馈调节，控制精度高，但系统结构复杂，成本较高；开环控制结构简单，成本低，但控制精度相对较低。在一些对控制精度要求不高、干扰较小的场合，开环控制可能更合适。7.传感器的响应时间越短，其动态性能越好。（）参考答案：正确。传感器的响应时间是指传感器对输入物理量变化的响应速度，响应时间越短，传感器能够更快地跟踪输入物理量的变化，其动态性能也就越好。8.PLC编程时，程序中的触点可以无限次使用。（）参考答案：正确。在PLC编程中，程序中的触点（常开触点、常闭触点）可以根据需要无限次使用，这是因为PLC采用的是软件编程，不存在实际触点的磨损和使用寿命问题。9.工业机器人的自由度越多，其工作灵活性就越高。（）参考答案：正确。工业机器人的自由度是指机器人能够独立运动的坐标轴数量，自由度越多，机器人在工作空间内的运动灵活性就越高，能够完成更复杂的任务。10.直流伺服电机只能通过改变电枢电压来调速。（）参考答案：错误。直流伺服电机除了可以通过改变电枢电压调速外，还可以通过改变励磁电流来调速。改变电枢电压是常用的调速方法，而改变励磁电流调速一般用于调速范围较小的场合。四、简答题（每题10分，共20分）1.简述PLC的工作原理。参考答案：PLC采用循环扫描的工作方式，其工作过程主要包括三个阶段：（1）输入采样阶段：PLC在这个阶段对所有输入端子的状态进行采样，并将采样结果存储在输入映像寄存器中。在这个阶段，输入信号的状态被锁存，即使在后续的扫描过程中输入信号发生变化，输入映像寄存器中的内容也不会改变，直到下一个输入采样阶段。（2）程序执行阶段：PLC按照用户编写的程序，从第一条指令开始，依次对程序进行扫描执行。在执行过程中，PLC根据输入映像寄存器和内部元件的状态，进行逻辑运算和数据处理，并将运算结果存储在输出映像寄存器中。（3）输出刷新阶段：在程序执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中的内容传送到输出锁存器中，并通过输出端子驱动外部负载。在这个阶段，输出信号的状态被更新，从而实现对外部设备的控制。PLC不断地重复上述三个阶段，周而复始地循环扫描，以实现对工业生产过程的实时控制。2.说明传感器在工业自动化中的作用。参考答案：传感器在工业自动化中起着至关重要的作用，主要体现在以下几个方面：（1）信息采集：传感器能够将各种物理量（如温度、压力、流量、位移、速度等）转换为电信号或其他易于处理的信号，从而为工业自动化系统提供实时的生产过程信息。这些信息是系统进行控制和决策的基础。（2）过程监测：通过对生产过程中各种参数的实时监测，传感器可以及时发现生产过程中的异常情况，如温度过高、压力过大等。操作人员可以根据监测结果及时采取措施，避免设备损坏和生产事故的发生，保证生产过程的安全和稳定。（3）质量控制：在工业生产中，产品质量的控制是关键。传感器可以对产品的尺寸、形状、表面质量等参数进行检测，确保产品符合质量标准。通过对生产过程中的关键参数进行监测和控制，传感器可以提高产品的一致性和质量稳定性。（4）自动化控制：传感器采集的信息可以反馈给控制器（如PLC），控制器根据这些信息对生产过程进行自动控制。例如，根据温度传感器的信号控制加热设备的功率，根据液位传感器的信号控制水泵的启停等。传感器是实现工业自动化控制的重要环节。五、综合题（15分）设计一个简单的自动化控制系统，用于控制一个水箱的水位。要求：当水位低于下限水位时，水泵启动向水箱注水；当水位高于上限水位时，水泵停止注水。请说明系统的组成部分和工作原理，并画出简单的控制流程图。参考答案：系统组成部分（1）传感器：使用两个液位传感器，分别安装在水箱的下限水位和上限水位位置，用于检测水箱的水位。液位传感器可以将水位信号转换为电信号，输出给控制器。（2）控制器：采用PLC作为控制器，接收液位传感器的信号，并根据预设的逻辑程序控制水泵