电气控制与PLC操作试题及解析

电气控制与PLC操作试题及解析一、理论基础篇（一）选择题1.下列关于PLC扫描周期的描述，正确的是（）A.扫描周期仅由程序长度决定B.扫描周期包含输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段C.输入采样阶段可随时响应外部中断D.输出刷新阶段会立即更新所有输出点状态解析：PLC的扫描周期分为输入采样（读取输入模块状态至输入映像区）、程序执行（按顺序执行用户程序并更新内部映像区）、输出刷新（将输出映像区状态同步至输出模块）三个阶段（对应B选项）。扫描周期受程序长度、CPU运算速度、I/O点数等多因素影响（排除A）；输入采样阶段为“冻结”输入状态，不响应中断（排除C）；输出刷新为批量更新，非立即生效（排除D）。2.交流接触器的辅助触点通常用于（）A.主电路的通断控制B.控制回路的信号传递（如自锁、互锁）C.直接驱动大功率负载D.短路保护解析：交流接触器的主触点（多为常开）用于主电路大电流通断（排除A、C）；辅助触点（常开/常闭）容量小，仅适用于控制回路（如自锁电路保持线圈通电、互锁电路防止短路，对应B）；短路保护由熔断器、断路器实现（排除D）。（二）判断题1.PLC的输入继电器（X）和输出继电器（Y）具有掉电保持功能。（）解析：错误。PLC的输入继电器（X）和输出继电器（Y）的状态仅在扫描周期内暂存，掉电后数据丢失；掉电保持功能通常由保持继电器（M）或数据寄存器（D）实现，需通过程序设置或硬件配置启用。2.梯形图编程时，线圈（如Y、M）必须放在最右侧，且同一线圈不能重复输出。（）解析：正确。梯形图遵循“左母线→触点逻辑→线圈/功能指令”的结构，线圈需置于最右侧（否则违反“从左到右、从上到下”的扫描逻辑）；同一线圈重复输出会导致程序执行时后段覆盖前段，引发逻辑冲突。二、编程实操篇（一）编程设计题题目：设计三相异步电机正反转控制的PLC程序（以三菱FX系列为例），要求：正转按钮SB1（X0）、反转按钮SB2（X1）、停止按钮SB3（X2）；正转接触器KM1（Y0）、反转接触器KM2（Y1）；实现电气互锁（防止KM1、KM2同时吸合短路）和按钮互锁（正转时按反转可直接切换）。解析：1.I/O分配：X0（SB1）、X1（SB2）、X2（SB3）；Y0（KM1）、Y1（KM2）。2.梯形图逻辑：正转支路：`LDX0`→`ORY0`（自锁）→`ANDX2`（停止常闭）→`AND/Y1`（KM2常闭互锁）→`OUTY0`反转支路：`LDX1`→`ORY1`（自锁）→`ANDX2`（停止常闭）→`AND/Y0`（KM1常闭互锁）→`OUTY1`3.关键点：电气互锁：通过对方接触器的常闭辅助触点（`/Y0`、`/Y1`）实现，确保KM1吸合时KM2无法得电，反之亦然；按钮互锁：若需“正转时按反转直接切换”，可在支路中加入`AND/X1`（正转时SB2常闭）和`AND/X0`（反转时SB1常闭），但需结合工艺需求灵活调整。（二）故障分析题题目：某PLC控制系统中，按下启动按钮（X3）后，输出继电器Y5无动作，但输入X3指示灯亮。可能的故障原因有哪些？解析：1.程序逻辑层：检查Y5的驱动逻辑，是否存在`X3`未满足的条件（如串联的常闭触点断开、定时器未计时完成等）；可通过程序监控（如三菱GXWorks的“软元件监控”）观察Y5的驱动条件是否满足。2.硬件接线层：输出模块端：Y5的输出端子与KM线圈（或负载）的接线是否松动、短路；负载端：KM线圈是否损坏（可测量电阻）、电源是否正常（如DC24V或AC220V是否供电）；3.模块故障层：PLC的输出模块（如FX系列的Y模块）是否损坏，可通过替换模块或测试其他输出点（如Y4）验证。三、综合应用篇（一）案例分析题题目：某自动化生产线包含“上料→加工→下料”三个工位，要求：上料完成（传感器X10）后，加工工位（Y10）运行5秒，完成后下料工位（Y11）运行，下料完成（传感器X11）后循环；设急停按钮X12（常闭），按下后所有工位停止。解析：1.工艺拆解：上料：X10触发后，Y10（加工）得电，同时启动定时器T0（设定值K50，对应5秒）；加工完成：T0计时到后，Y10失电，Y11（下料）得电，直到X11触发；下料完成：X11触发后，Y11失电，回到上料等待状态（或触发上料再次运行，需结合循环逻辑）；急停：X12常闭触点串联在所有输出支路中，或用主控指令（MC/MCR）控制总逻辑。2.程序结构：采用顺序控制（SFC）或继电器逻辑+定时器实现；示例（继电器逻辑）：上料完成：`LDX10`→`ORM0`（循环自锁）→`AND/X12`（急停）→`OUTM0`加工启动：`LDM0`→`OUTY10`→`OUTT0K50`加工完成：`LDT0`→`RSTY10`→`OUTY11`下料完成：`LDX11`→`RSTY11`→`RSTM0`（回到初始状态，等待下一次上料）3.优化建议：加入故障检测（如加工超时，T0+T1双重计时，超时报警Y12）；采用子程序（SRET）封装重复逻辑（如下料动作），提高程序可读性；调试时先通过模拟输入（强制X10、X11状态）验证逻辑，再接入实际传感器。四、学习建议与拓展电气控制与PLC操作的核心是“理论→编程→实操→故障排查”的闭环能力：1.理论层：深入理解继电器控制逻辑（如自锁、互锁、星三角启动），掌握PLC的扫描原理、指令系统（如三菱FX的LD、AND、OR、SET/RST，西门子S7-200的LD、A、O、=等）；2.编程层：多练习“电机控制”“传送带”“分拣系统”等经典案例，尝试用梯形图、语句表、SFC（顺序功能图）多种方式实现；4.故障层：养成“先软件后硬件”的排查习惯（先看程序逻辑，再查接线、模块、负载）。通过以上