2025年自动化电工题库及答案

2025年自动化电工题库及答案一、选择题（每题2分，共40分）1.某自动化生产线采用S7-1200PLC控制，其输入模块为24V直流NPN型，若现场传感器输出为PNP型信号，正确的处理方式是（）A.直接连接，无需调整B.串联一个二极管反向隔离C.更换PLC输入模块为PNP型D.在传感器输出端并联下拉电阻答案：C（NPN与PNP型传感器输出信号极性相反，需匹配PLC输入模块类型，否则无法正确检测信号）2.以下哪种传感器可用于非接触式测量金属物体的位移（）A.光电传感器B.电感式接近开关C.电容式接近开关D.热电偶答案：B（电感式接近开关利用电磁感应原理，仅对金属物体敏感，适合非接触位移测量）3.变频器参数设置中，“Pr.7”通常表示（）A.上限频率B.加速时间C.下限频率D.减速时间答案：B（不同品牌变频器参数编号可能不同，但常见日系变频器中Pr.7为加速时间，Pr.8为减速时间）4.三相异步电动机采用变频器调速时，若频率从50Hz降至30Hz，保持电压不变，电机可能出现的问题是（）A.转矩不足B.转速过高C.电流减小D.功率因数提高答案：A（频率降低时，若电压不变，气隙磁通增大，导致磁路饱和，励磁电流上升，有效转矩下降）5.工业现场中，PLC与变频器通过ModbusRTU通信时，若通信失败，首先应检查的是（）A.PLC程序逻辑B.变频器参数“通信地址”设置C.电机绝缘电阻D.传感器供电电压答案：B（Modbus通信失败常见原因包括地址冲突、波特率不匹配、接线错误，其中地址设置错误是首要检查点）6.某自动分拣系统使用色标传感器检测物料颜色，若传感器输出信号不稳定，可能的原因是（）A.物料表面反光率变化B.PLC扫描周期过长C.变频器载波频率过高D.电机轴承磨损答案：A（色标传感器依赖物料表面对特定波长光的反射率，反光率波动会导致信号不稳定）7.设计PLC控制的三相电机正反转电路时，必须设置的保护是（）A.失压保护B.互锁保护C.过流保护D.以上都是答案：D（正反转控制需通过接触器互锁防止电源短路，同时需失压保护（防止停电后恢复供电电机自启动）和过流保护（如热继电器））8.以下哪项不是PLC的输出类型（）A.继电器输出B.晶体管输出C.晶闸管输出D.电感输出答案：D（PLC输出模块常见类型为继电器（交直流）、晶体管（直流）、晶闸管（交流））9.工业机器人与PLC通信时，若采用PROFINET协议，其传输介质通常为（）A.同轴电缆B.双绞线（网线）C.光纤D.屏蔽电缆答案：B（PROFINET基于以太网，使用RJ45接口和双绞线，长距离可选用光纤）10.某恒压供水系统采用PID控制，若系统压力波动大且调节滞后，应调整的参数是（）A.比例系数（P）增大B.积分时间（Ti）减小C.微分时间（Td）增大D.以上均可答案：C（微分环节（Td）用于抑制系统超调，增大Td可提前预测偏差变化趋势，减少调节滞后）11.以下哪种情况会导致变频器显示“OC”（过流故障）（）A.电机堵转B.输入电压过高C.环境温度过低D.制动电阻开路答案：A（电机堵转时电流急剧上升，超过变频器过流保护阈值）12.设计自动化设备的电气原理图时，遵循的基本原则是（）A.先绘制主电路，再绘制控制电路B.所有导线均标注线号C.同一电器的各部件用同一文字符号表示D.以上都是答案：D（电气原理图需主电路与控制电路分层，导线编号便于安装维护，同一电器部件符号统一）13.某4-20mA模拟量输入模块的量程设置为0-5V，当输入电流为12mA时，模块采集的电压值为（）A.2VB.3VC.4VD.5V答案：B（4-20mA对应0-5V，电流每增加1mA对应电压增加0.3125V，12mA-4mA=8mA，8×0.3125=2.5V？修正：正确计算应为（12-4）/(20-4)=0.5，对应0-5V的5×0.5=2.5V，但可能题目设定为线性转换，实际答案应为3V（可能题目简化比例为4mA=0V，20mA=5V，12mA为中间值即2.5V，但可能题目存在笔误，正确逻辑应为（12-4）/(20-4)=0.5，5V×0.5=2.5V，此处可能题目选项有误，正确答案应为2.5V，但按常见简化题设可能选B）14.以下哪种传感器可同时检测物体的位置和速度（）A.编码器B.压力传感器C.温度传感器D.流量传感器答案：A（编码器通过脉冲计数检测位置，通过脉冲频率检测速度）15.PLC程序中，“SET”指令的作用是（）A.置位（保持输出为1）B.复位（保持输出为0）C.逻辑与D.逻辑或答案：A（SET为置位指令，使输出线圈保持为1，直到被RESET指令复位）16.工业现场电磁干扰严重时，PLC模拟量信号电缆应采取的措施是（）A.单端接地B.双端接地C.不接地D.与动力电缆平行敷设答案：A（模拟量电缆屏蔽层单端接地可减少地环路干扰，双端接地可能引入干扰电流）17.三相异步电动机的额定转速为1440r/min，其极对数为（）A.1B.2C.3D.4答案：B（同步转速n0=60f/p，f=50Hz时，n0=3000/p。额定转速略低于同步转速，1440r/min接近1500r/min（3000/2），故极对数p=2）18.变频器的“节能模式”主要通过调节（）实现A.输出电压B.输出频率C.载波频率D.启动方式答案：A（节能模式下，变频器根据负载变化自动调整输出电压，降低励磁损耗）19.以下哪项属于PLC的软元件（）A.输入继电器（X）B.输出继电器（Y）C.辅助继电器（M）D.以上都是答案：D（X、Y、M均为PLC内部编程使用的软元件，对应实际输入输出或逻辑控制）20.自动生产线的急停按钮应连接到PLC的（）A.高速输入点B.普通输入点C.模拟量输入点D.通信接口答案：B（急停按钮为开关量信号，连接普通输入点即可，需设计为常闭触点，确保断线时触发保护）二、判断题（每题1分，共10分）1.电感式接近开关可以检测塑料物体。（）答案：×（电感式仅检测金属，电容式可检测非金属）2.PLC的扫描周期包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。（）答案：√3.变频器的过载保护可以替代热继电器对电机的过载保护。（）答案：×（变频器过载保护针对自身，电机过载需热继电器或电机综合保护器）4.光电传感器的检测距离与被测物体的反光率无关。（）答案：×（反光率越低，有效检测距离越短）5.三相电机正反转控制中，接触器互锁可防止两个接触器同时吸合。（）答案：√6.模拟量信号传输时，使用屏蔽电缆可以完全消除干扰。（）答案：×（屏蔽电缆减少干扰，但无法完全消除）7.PLC程序中，定时器T的计时单位可以是1ms、10ms或100ms。（）答案：√（不同PLC定时器精度不同，如S7-200SMART的T0-T199为100ms，T200-T245为10ms）8.变频器的输出频率可以超过电机的额定频率。（）答案：√（超频运行时电机转速升高，但需注意机械强度和散热）9.热继电器的整定值应大于电机的额定电流。（）答案：×（整定值应接近额定电流，一般为1.05-1.1倍）10.工业机器人示教时，必须处于手动模式。（）答案：√（自动模式下机器人会按程序运行，示教需手动操作）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述PLC与变频器通过ModbusRTU通信的基本步骤。答案：①硬件连接：PLC的RS485接口与变频器的RS485接口通过屏蔽双绞线连接，注意A+、B-极性；②参数设置：变频器设置通信地址（如1）、波特率（如9600bps）、数据格式（8位数据位，1位停止位，无校验）；③PLC编程：调用Modbus通信指令（如S7-1200的MB_COMM_LOAD和MB_MASTER），设置从站地址、读写寄存器地址（如变频器频率设置寄存器为0x0001）、数据长度；④测试验证：发送读指令获取变频器当前状态，发送写指令设置目标频率，检查是否通信成功。2.分析光电传感器在自动分拣系统中检测不到物料的可能原因及解决方法。答案：可能原因：①传感器安装位置偏移，光束未对准物料；②物料表面反光率过低（如黑色吸光材质），传感器无法接收反射光；③传感器电源电压不足（如24V供电降至18V），导致输出信号弱；④传感器镜头被灰尘遮挡，影响光信号传输；⑤PLC输入模块损坏，无法接收传感器输出信号。解决方法：①调整传感器位置，确保光束覆盖物料检测区域；②更换为对低反光率敏感的传感器（如红外漫反射型）或增加背景板；③检查供电线路，确保电压稳定在24V±10%；④清洁传感器镜头；⑤用万用表检测输入模块端子电压，确认是否损坏并更换。3.说明PID控制中比例（P）、积分（I）、微分（D）环节的作用及参数调整对系统的影响。答案：比例环节（P）：根据当前偏差快速产生调节作用，比例系数Kp增大可加快响应速度，但过大会导致系统超调甚至震荡；积分环节（I）：消除稳态误差，积分时间Ti减小（积分作用增强）可加快误差消除，但过强会导致调节过程波动；微分环节（D）：预测偏差变化趋势，抑制超调，微分时间Td增大可提高系统稳定性，但过大会放大噪声干扰。实际调整中，通常先调P，再调I，最后调D，根据系统响应（如阶跃信号的超调量、调节时间）优化参数。4.设计三相异步电动机的PLC控制电路（含正反转、过载保护），需列出I/O分配表并画出梯形图逻辑。答案：I/O分配表：输入（X）：X0：正转启动按钮（SB1，常开）X1：反转启动按钮（SB2，常开）X2：停止按钮（SB3，常闭）X3：热继电器常闭触点（FR）输出（Y）：Y0：正转接触器（KM1）Y1：反转接触器（KM2）梯形图逻辑：停止按钮X2串联热继电器X3作为总停信号；正转启动X0与Y0的自锁触点并联，输出Y0，同时Y0的常闭触点与反转控制电路互锁；反转启动X1与Y1的自锁触点并联，输出Y1，同时Y1的常闭触点与正转控制电路互锁；任何情况下X2或X3断开时，Y0和Y1均失电，电机停止。5.简述变频器带载调试的步骤及注意事项。答案：调试步骤：①检查接线：确认主回路（输入/输出端子）和控制回路（启停、频率给定）接线正确，接地良好；②参数初始化：恢复出厂设置（如Pr.77=0），避免旧参数干扰；③设置基本参数：电机额定电压、电流、功率、极数（与电机铭牌一致），控制模式（V/F或矢量控制），启停方式（端子控制或面板控制），频率给定方式（模拟量或通信）；④空载测试：启动变频器，观察电机是否平稳运行，有无异响；⑤带载测试：逐步增加负载，检查电机电流（不超过额定值）、变频器温升（不超过80℃）、运行噪音；⑥优化参数：调整加速/减速时间（避免过流/过压）、载波频率（降低电机噪音但需兼顾变频器效率）。注意事项：①调试前断开电机负载（如联轴器），先空载测试；②模拟量给定信号（如4-20mA）需确认极性，避免接反导致变频器误动作；③带载时逐步增加负载，防止突然加载导致过流；④记录调试参数，便于后续维护；⑤调试人员需佩戴绝缘手套，避免接触带电端子。四、综合应用题（每题15分，共30分）1.某自动化立体仓库需设计堆垛机的升降控制方案，要求：①采用S7-1200PLC控制；②升降电机为三相异步电动机，功率7.5kW，额定电流15A；③配备编码器（1024脉冲/圈，机械传动比1:10）检测位置；④需实现低速启动（5Hz）、高速运行（50Hz）、低速停止（5Hz）的三段速控制；⑤包含过载保护、极限位置保护（上/下限位开关）。请完成以下设计：（1）列出I/O分配表（包括数字量和模拟量）；（2）绘制电气控制原理图（主回路+控制回路）；（3）编写梯形图程序逻辑（关键部分）。答案：（1）I/O分配表：数字量输入（DI）：X0：上升启动按钮（SB1）X1：下降启动按钮（SB2）X2：停止按钮（SB3）X3：上限位开关（SQ1，常闭）X4：下限位开关（SQ2，常闭）X5：热继电器常闭触点（FR）X6：编码器A相脉冲（高速输入HSC0）X7：编码器B相脉冲（高速输入HSC0）数字量输出（DO）：Y0：变频器启动信号（STF，正转）Y1：变频器停止信号（STOP，可选，或通过频率0实现）Y2：低速运行（多段速端子RH=0、RM=0、RL=1，对应5Hz）Y3：高速运行（RH=1、RM=0、RL=0，对应50Hz）模拟量输入（AI）：无（速度通过多段速端子控制）（2）电气控制原理图：主回路：三相电源→断路器QF→变频器输入端子RST→变频器输出端子UVW→升降电机M（7.5kW），电机侧串联热继电器FR。控制回路：24V电源→停止按钮SB3（X2）→热继电器FR（X5）→上限位SQ1（X3）→下限位SQ2（X4）→PLC输入公共端；PLC输出Y0（STF）接变频器正转启动端子，Y2（RL）接变频器多段速端子1（对应5Hz），Y3（RH）接多段速端子3（对应50Hz），变频器COM端子接24V地。（3）梯形图程序逻辑：总启动条件：X2（停止）闭合、X5（FR）闭合、X3（上限位）闭合（未到达上限）时，允许上升；X2闭合、X5闭合、X4（下限位）闭合（未到达下限）时，允许下降。上升逻辑：X0（SB1）按下，Y0置位（变频器启动），同时触发定时器T0（延时0.5s），T0闭合后Y3置位（高速运行）；当接近目标位置（通过编码器计数判断剩余500mm），Y3复位、Y2置位（低速运行），到达目标位置时Y0复位（变频器停止）。下降逻辑：X1（SB2）按下，类似上升逻辑，Y0保持，通过多段速端子切换高低速。保护逻辑：任何限位开关动作（X3或X4断开）或热继电器动作（X5断开），立即切断Y0、Y2、Y3输出，变频器停止。2.某恒压供水系统采用变频器+PLC+压力传感器（4-20mA，对应0-1MPa）控制，要求管网压力稳定在0.6MPa。已知变频器最大输出频率50Hz，电机额定转速1440r/min，水泵流量与转速成正比，扬程与转速平方成正比。（1）计算压力传感器输出电流与PLC采集的数字量（假设AI模块为12位，0-27648对应0-20mA）的转换关系；（2）设计PID控制程序的关键步骤（包括输入处理、PID参数设置、输出限制）；（3）分析当用水量突