2025年自动化工程师考试试题及答案

2025年自动化工程师考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某PLC系统中，输入模块型号为SM321DI32×DC24V/0.5A，若现场需要接入24V直流接近开关（NPN型），则正确的接线方式是（）。A.接近开关输出端接PLC输入点，公共端接24V+B.接近开关输出端接PLC输入点，公共端接0VC.接近开关输出端接0V，公共端接PLC输入点D.接近开关输出端接24V+，公共端接PLC输入点答案：B（NPN型传感器输出低电平有效，需将公共端接0V，输出端接PLC输入点，形成电流回路）2.在工业机器人坐标系中，用于描述工具相对于工件位置的坐标系是（）。A.基坐标系B.工具坐标系C.工件坐标系D.关节坐标系答案：C（工件坐标系以工件为基准，便于编程时定位工具与工件的相对位置）3.某温度控制系统采用PID调节，当系统出现超调量过大、响应速度慢的现象时，最合理的调整措施是（）。A.增大比例系数Kp，减小积分时间TiB.减小比例系数Kp，增大微分时间TdC.增大积分时间Ti，减小微分时间TdD.减小比例系数Kp，增大积分时间Ti答案：B（超调量大通常由比例作用过强引起，需减小Kp；响应速度慢可通过增加微分作用（增大Td）提前抑制偏差）4.以下工业通信协议中，属于现场总线的是（）。A.ProfinetIOB.ModbusTCPC.CANopenD.MQTT答案：C（CANopen是基于CAN总线的现场总线协议，Profinet和ModbusTCP属于工业以太网，MQTT是物联网消息协议）5.某三相异步电动机额定功率15kW，额定电流30A，采用星三角降压启动时，启动电流约为（）。（假设直接启动电流为6倍额定电流）A.180AB.120AC.90AD.60A答案：D（星三角启动时，定子绕组星形连接，相电压为线电压的1/√3，启动电流为直接启动的1/3，即6×30×1/3=60A）6.在西门子S7-1200PLC中，用于存储用户程序的内存类型是（）。A.RAMB.EEPROMC.装载内存D.工作内存答案：C（装载内存用于存储用户程序，掉电时由超级电容或电池保持；工作内存是程序运行时的临时存储区）7.某压力传感器量程为0-10MPa，输出信号4-20mA，当实测压力为3MPa时，对应的电流值应为（）。A.8.8mAB.9.6mAC.10.4mAD.11.2mA答案：A（(3/10)×(20-4)+4=8.8mA）8.工业机器人重复定位精度是指（）。A.机器人末端执行器多次到达同一目标位置的一致性B.机器人末端执行器到达目标位置的绝对误差C.机器人各关节运动的角度精度D.机器人轨迹规划的路径偏差答案：A（重复定位精度反映多次动作的位置一致性，是衡量机器人稳定性的关键指标）9.以下关于伺服系统的描述中，错误的是（）。A.伺服电机通常采用闭环控制B.伺服系统的响应速度低于步进系统C.伺服系统可实现精确的位置和速度控制D.伺服驱动器需接收脉冲或模拟量指令答案：B（伺服系统采用编码器反馈，响应速度和精度均高于步进系统）10.在设计自动化生产线时，若需实现设备间的实时同步控制，最适合的通信方式是（）。A.以太网TCP/IPB.ProfibusDPC.EtherCATD.ModbusRTU答案：C（EtherCAT是实时工业以太网协议，通信周期可低至微秒级，适合同步控制）11.某PLC程序中，使用定时器T1（类型为TON），输入IN为上升沿触发，设定值PT=500（单位10ms），则定时器输出Q的有效时间为（）。A.5sB.50msC.500msD.0.5s答案：A（PT=500×10ms=5000ms=5s，TON定时器在IN保持为1时，达到设定时间后Q变为1）12.以下传感器中，属于非接触式测量的是（）。A.应变式压力传感器B.电感式接近开关C.热电偶D.增量式编码器答案：B（电感式接近开关通过电磁感应检测物体，无需接触；其他选项均需接触被测对象）13.在自动化系统故障诊断中，若PLC的BF（总线故障）指示灯常亮，最可能的原因是（）。A.电源模块供电异常B.输入输出模块损坏C.现场总线通信中断D.用户程序语法错误答案：C（BF灯指示总线通信状态，常亮通常表示PROFIBUS、Profinet等总线通信失败）14.设计一个基于S7-1500PLC的污水处理控制系统，需监测6路4-20mA信号（模拟量输入）和8路24V开关量输出，最少需要配置的模块数量是（）。（注：S7-1500模拟量输入模块最多8通道，开关量输出模块最多16通道）A.2B.3C.4D.5答案：A（1块8通道模拟量输入模块可覆盖6路，1块16通道开关量输出模块可覆盖8路，共2块）15.以下关于工业网络安全的措施中，不恰当的是（）。A.为PLC设置强密码并定期更换B.在工业交换机上启用端口安全功能C.将生产网络与办公网络直接互联D.部署工业防火墙过滤非法访问答案：C（生产网络与办公网络直接互联会引入外部攻击风险，需通过隔离设备（如网闸）连接）二、填空题（每空1分，共20分）1.自动化系统中，常见的执行器包括（）、（）和电动调节阀等。（示例：电磁阀、伺服电机）答案：气动执行器、步进电机（或其他合理答案）2.PID控制器的三个参数是（）、（）和（）。答案：比例系数Kp、积分时间Ti、微分时间Td3.工业机器人的驱动方式主要有（）驱动、（）驱动和液压驱动。答案：电动、气动4.ModbusRTU协议中，校验码采用（），而ModbusTCP使用（）作为传输层协议。答案：CRC16、TCP5.西门子PLC中，存储位数据的区域称为（），其地址格式为（）（示例：M0.0）。答案：位存储区、MBx（或M区，M0.0）6.传感器的主要性能指标包括（）、（）、线性度和重复性等。答案：灵敏度、量程（或精度、分辨率）7.三相异步电动机的调速方法有（）调速、（）调速和改变转差率调速。答案：变极对数、变频8.工业以太网的常见拓扑结构有（）、（）和环型。答案：星型、总线型9.伺服系统的组成包括（）、（）和伺服电机。答案：伺服驱动器、编码器（或控制器）10.自动化生产线的节拍时间是指（）。答案：生产一个产品所需的全部时间（或相邻两个产品完成的时间间隔）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述PLC的扫描工作原理，并说明输入/输出滞后的主要原因。答案：PLC采用循环扫描工作方式，主要分为三个阶段：（1）输入采样：读取所有输入点状态并存入输入映像寄存器；（2）用户程序执行：按顺序扫描用户程序，根据输入映像寄存器和其他元件状态计算输出映像寄存器；（3）输出刷新：将输出映像寄存器的状态写入输出模块。输入/输出滞后的原因：（1）扫描周期内输入状态仅在输入采样阶段读取，若输入信号在非采样阶段变化，本次扫描不会响应；（2）输出刷新仅在扫描周期结束时进行，输出信号延迟一个扫描周期；（3）输入/输出模块的电气响应时间。2.对比分析热电偶和热电阻的测温原理及应用场景。答案：测温原理：热电偶基于塞贝克效应，两种不同材料的导体组成闭合回路，温差产生热电势；热电阻基于金属或半导体的电阻随温度变化的特性（如铂电阻PT100）。应用场景：热电偶适用于高温测量（-200℃~1800℃），需冷端补偿，常用于工业炉、锅炉等；热电阻精度高（±0.1℃~±0.5℃），适用于中低温（-200℃~850℃），如空调、食品加工温度控制。3.设计一个基于PLC的三相异步电动机正反转控制电路，需包含哪些保护环节？画出电气控制原理图的关键部分（文字描述即可）。答案：保护环节：（1）短路保护：熔断器或断路器；（2）过载保护：热继电器；（3）互锁保护：接触器辅助常闭触点交叉互锁，防止正反转接触器同时吸合；（4）失压/欠压保护：接触器自锁触点在断电后释放，来电需重新启动。关键原理图：主电路包括断路器、熔断器、接触器主触点（KM1正转、KM2反转）、热继电器热元件，连接电动机；控制电路包括启动按钮SB1（正转）、SB2（反转），停止按钮SB3，KM1和KM2的线圈及其辅助常闭触点（KM1常闭串入KM2线圈回路，KM2常闭串入KM1线圈回路），热继电器常闭触点串入总控制回路。4.工业机器人示教编程与离线编程的区别是什么？各适用于什么场景？答案：区别：（1）示教编程：通过示教器手动操作机器人，记录关键点坐标和动作，直接提供程序；（2）离线编程：在计算机上利用仿真软件建模，规划路径并提供程序，无需占用机器人。应用场景：示教编程适用于简单任务、小批量生产或现场调试，对编程人员技术要求低；离线编程适用于复杂轨迹（如曲面加工）、大规模生产或机器人无法停机的场景，可提前验证程序，减少停机时间。5.简述工业4.0背景下自动化系统的主要特征。答案：（1）智能化：引入AI、机器学习实现故障预测、自适应控制；（2）互联化：设备、系统、人通过工业互联网实时通信（如5G、TSN）；（3）模块化：采用标准化接口，支持快速重组生产线；（4）数字化：数字孪生技术实现虚拟仿真与物理系统的同步；（5）服务化：从设备供应转向全生命周期服务（如远程运维、数据增值服务）。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某食品包装生产线出现以下故障：PLC程序运行正常，但所有气动执行器（气缸）均无法动作。请分析可能的故障原因，并列出排查步骤。答案：可能原因：（1）气源问题：空压机故障、气路堵塞、减压阀压力不足；（2）电气控制问题：电磁阀线圈烧毁、PLC输出模块故障、接线松动；（3）机械问题：气缸卡死、气管断裂。排查步骤：（1）检查气源：用压力表测量主气路压力（通常0.4-0.6MPa），确认空压机运行状态，观察气路是否有漏气声；（2）检查电磁阀：用万用表测量PLC输出点电压（24V），若输出正常，测量电磁阀线圈两端电压（应为24V），若无电压则检查接线；若电压正常但电磁阀无动作，更换线圈测试；（3）检查气缸：手动拨动电磁阀换向，观察气缸是否动作，若不动作则检查气管是否堵塞或断裂，气缸是否卡顿（可拆解润滑或更换密封件）；（4）检查PLC输出模块：用编程软件监控输出点状态（应为1），若实际输出灯不亮，可能模块损坏，更换模块测试。2.设计一个小型自动化分拣系统，要求将不同颜色（红、蓝、白）的工件按颜色分拣至3个料槽。系统需包含：（1）检测单元；（2）输送单元；（3）执行单元；（4）控制单元。请说明各单元的组成及关键技术参数，并给出PLC程序的主要逻辑流程。答案：（1）检测单元：颜色传感器（如基恩士CV-5000，检测距离50mm，支持红/蓝/白三色识别）、安装支架（确保传感器与工件垂直，距离稳定）。（2）输送单元：带式输送机（电机功率0.75kW，速度0.5m/s，长度2m，带面宽度200mm）、光电编码器（检测输送带位置，精度0.1mm）。（3）执行单元：3个气动推杆（行程50mm，推力50N，响应时间≤50ms）、对应的电磁换向阀（24VDC，流量100L/min）。（4）控制单元：PLC（西门子S7-1200，CPU1214C，带DI/DO模块和模拟量输入模块）、