2025高级电工技师考试自动化控制题库及答案

2025高级电工技师考试自动化控制题库及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在PLC梯形图中，常闭触点与常开触点并联后，其逻辑等效于（）。A.常开触点B.常闭触点C.逻辑“1”D.逻辑“0”答案：A2.采用PID调节的伺服系统，若积分时间Ti设定为∞，则系统表现为（）。A.纯比例调节B.比例微分调节C.比例积分调节D.纯积分调节答案：A3.在CANopen协议中，心跳报文（Heartbeat）的COBID由下列哪项决定（）。A.节点IDB.主站分配C.预定义连接集D.生产者心跳时间答案：C4.对0~10V模拟量输入模块进行12位分辨率采样，其最小分辨电压为（）。A.0.83mVB.2.44mVC.1.22mVD.0.49mV答案：B5.在STEP7中，若FB块采用多重背景调用，其静态变量存储区位于（）。A.位存储区MB.数据块DBC.局部数据LD.输入映像I答案：B6.变频器采用V/f控制时，低频转矩不足的根本原因是（）。A.定子电阻压降占比增大B.转子漏抗减小C.气隙磁通过大D.PWM载波比过低答案：A7.在IEC611313标准中，下列语言最适合描述顺序控制的是（）。A.LDB.FBDC.SFCD.IL答案：C8.对增量式编码器进行4倍频计数，其分辨率提高的倍数是（）。A.2B.4C.8D.16答案：B9.在ModbusTCP帧中，功能码0x10对应的主站操作是（）。A.读保持寄存器B.写单个寄存器C.写多个寄存器D.读输入寄存器答案：C10.若某温度变送器量程0~200℃，输出4~20mA，现测得电流8mA，则实测温度为（）。A.50℃B.75℃C.100℃D.25℃答案：A11.在伺服驱动器中，电子齿轮比分子Pn202=131072，编码器为23位绝对式，则电机旋转一周指令脉冲数应为（）。A.131072B.8388608C.65536D.262144答案：A12.对三相异步电机进行能耗制动，直流励磁电流一般取额定电流的（）。A.0.5~1.0倍B.1.0~1.5倍C.1.5~2.0倍D.2.0~3.0倍答案：C13.在PROFINETIRT通信中，保证循环刷新时间≤1ms的关键技术是（）。A.带宽预留B.帧优先级C.时间片调度D.VLAN隔离答案：C14.若PLC模拟量输出模块出现波动，首先应检查（）。A.模块供电B.屏蔽接地C.数字量输入D.程序扫描周期答案：B15.在电气原理图中，表示热继电器常闭触头的图形符号是（）。A.┤├B.┴┬C.╞╡D.⊕答案：A16.采用双线性变换将连续域PID离散化，其映射关系s=（）。A.(2/T)·(1z⁻¹)/(1+z⁻¹)B.(1/T)·ln(z)C.(1/T)·(1z⁻¹)D.(T/2)·(1+z⁻¹)/(1z⁻¹)答案：A17.在RobotStudio中，虚拟示教器与真实控制器连接方式称为（）。A.在线B.离线C.虚拟D.远程答案：A18.若安全PLC采用SIL3架构，其危险失效概率PFH应满足（）。A.≥10⁻⁵B.10⁻⁶~10⁻⁷C.10⁻⁸~10⁻⁹D.≤10⁻¹⁰答案：B19.在LabVIEW中使用FPGA模块，下列数据类型最适合单精度浮点运算的是（）。A.FXPB.I32C.SGLD.DBL答案：C20.对0.5级精度的电流互感器，其比值误差在额定负载下应≤（）。A.±0.5%B.±1.0%C.±1.5%D.±2.0%答案：A21.在伺服三环调节中，速度环带宽100Hz，位置环带宽一般取（）。A.10HzB.25HzC.50HzD.100Hz答案：B22.若DCS系统AO卡件冗余配置，其切换时间应≤（）。A.10msB.50msC.100msD.500ms答案：C23.在电气柜EMC设计中，信号线与动力线最小平行间距应≥（）。A.50mmB.100mmC.150mmD.200mm答案：B24.对三相全桥整流，直流侧电压Ud与线电压Ul关系为（）。A.Ud=1.17UlB.Ud=1.35UlC.Ud=1.41UlD.Ud=2.34Ul答案：B25.在TIAPortal中，若OB1扫描周期超过设定看门狗时间，CPU将（）。A.停机B.报警C.重启D.忽略答案：A26.若变频器载波频率由2kHz提高到8kHz，则电机噪声将（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B27.在IEC61508中，安全生命周期的第一个阶段是（）。A.危险与风险分析B.安全需求分配C.安全确认D.系统实现答案：A28.对热电偶进行冷端补偿，常用补偿方式不包括（）。A.冰点法B.电桥法C.热敏电阻法D.热电堆法答案：D29.在S71500中，若启用组织块OB82，则该块用于（）。A.循环中断B.诊断中断C.时间中断D.硬件中断答案：B30.若安全栅采用齐纳式，其接地电阻应≤（）。A.1ΩB.4ΩC.10ΩD.100Ω答案：A二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列属于现场总线物理层标准的有（）。A.RS485B.IEC611582C.MBPD.100BASETX答案：ABC32.关于伺服电机电子齿轮设置，正确的有（）。A.可消除机械间隙B.可匹配脉冲当量C.可改变电机极对数D.可提高系统分辨率答案：BD33.引起PLC模拟量漂移的原因包括（）。A.环境温度变化B.模块老化C.共模干扰D.程序死循环答案：ABC34.在变频器制动单元选型时，需考虑（）。A.制动转矩B.制动时间C.制动电阻阻值D.制动周期占空比答案：ABCD35.下列属于SIL验证计算方法的有（）。A.可靠性框图B.故障树分析C.马尔可夫模型D.事件树分析答案：ABC36.关于PROFIBUSDP总线拓扑，正确的有（）。A.采用总线型B.终端电阻220ΩC.最多126节点D.光纤可冗余答案：ACD37.在S7GRAPH中，可设置的互锁条件包括（）。A.步互锁B.转换条件C.监控条件D.动作互锁答案：ABC38.下列属于工业机器人坐标系的有（）。A.关节坐标系B.世界坐标系C.工具坐标系D.工件坐标系答案：ABCD39.关于电气柜散热设计，正确的有（）。A.风扇应置于顶部B.过滤网应定期更换C.内外温差≤10℃D.热交换器适用于粉尘环境答案：ABD40.在LabVIEWFPGA中，可实现的函数有（）。A.PIDB.FFTC.FIR滤波D.顺序结构答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）41.对三相异步电机进行矢量控制，需将定子电流分解为________分量和________分量。答案：励磁、转矩42.若PLC采用1ms定时中断OB35，则CPU每________ms执行一次该块。答案：143.在CAN总线中，标识符11位标准帧的优先级由________决定，数值越________优先级越高。答案：标识符、小44.对4~20mA回路进行二线制变送器供电，电源电压至少应大于________V。答案：2445.若安全继电器采用双通道输入，两通道间差异时间超过________ms将触发故障。答案：50046.在伺服驱动器中，位置前馈增益Kvff增大可减小________误差，但过大会引起________。答案：跟随、超调47.对温度传感器Pt100，0℃时电阻值为________Ω，温度系数α=________/℃。答案：100、0.0038548.在STEP7中，若MD20存放浮点数，则最高字节地址为________。答案：MB2049.变频器采用空间矢量PWM，其直流母线电压利用率为________%。答案：10050.在IEC611313中，标准函数TON的输入IN由1变0时，输出ET将________。答案：复位为0四、简答题（每题6分，共30分）51.简述PLC模拟量输入模块抗干扰的常用措施。答案：（1）采用屏蔽双绞线，屏蔽层单端接地；（2）信号线与动力线分开布线，交叉时成90°；（3）使用隔离模块或安全栅，切断地环路；（4）软件滤波：中值、平均、一阶滞后；（5）硬件滤波：RC低通，截止频率≤10Hz；（6）合理接地：仪表侧浮地，PLC侧接地，避免电位差。52.说明伺服系统“增益整定”步骤及注意事项。答案：步骤：1.断开负载，设定较低速度环增益Kv，逐步增大至出现高频振荡，再回退20%；2.接负载，调整积分时间Ti，使速度阶跃响应无静差且超调<5%；3.调整位置环增益Kp，保证定位时间最短且无振荡；4.设置前馈Kvff、Kaff，减小跟随误差；5.用Bode图验证带宽：速度环≈1/10电流环，位置环≈1/4速度环。注意事项：（1）机械刚性差时降低增益；（2）负载惯量比>5需加惯量辨识；（3）避免机械共振，可用陷波器；（4）增益调整需在线示波器监控，防止飞车。53.写出安全PLC与普通PLC在硬件结构上的三点差异。答案：（1）双CPU冗余锁步运行，时钟级比较；（2）双通道输入/输出，带自诊断比较电路；（3）故障安全电源，具有过压、欠压、反向保护，故障时输出强制断开。54.解释“热插拔”在DCSI/O模块中的实现原理。答案：（1）背板采用预充电触点，先接通电源再上信号；（2）模块内置MOSFET缓启动，限制浪涌电流；（3）软件层注册热插拔中断，重新分配地址映射；（4）冗余通讯总线保证不中断过程数据；（5）机械编码防误插，保证同型号替换。55.说明变频器“转差补偿”功能的作用及设定方法。答案：作用：补偿负载增加引起的转速下降，保持恒速，提高硬度。设定：1.测额定负载下转差Δn=n0nN；2.计算补偿电压%=(Δn/n0)×100%；3.将参数P0310（转差补偿增益）设为计算值；4.负载阶跃测试，若转速仍下降则提高5%，直至稳定。五、计算题（每题10分，共30分）56.某直流调速系统，电机额定功率PN=75kW，额定电压UN=440V，额定电流IN=185A，电枢电阻Ra=0.12Ω，采用双闭环控制，速度环PI参数Kpn=0.5V·s/rad，Tin=0.2s。负载阶跃由50%→100%额定转矩，求：（1）电枢电流变化量ΔI；（2）速度环输出限幅应设为多少伏，才能保证电流环不饱和？答案：（1）ΔI=0.5IN=92.5A（2）电流环给定最大电压Umax=IN·Ra+Ke·ωN先求Ke·ωN=UNIN·Ra=440185×0.12=417.8V故速度环输出限幅≥417.8+92.5×0.12=428.9V，取430V。57.某位置伺服系统，电机额定转速3000r/min，编码器23位单圈绝对式，丝杠导程10mm，要求脉冲当量1μm，求：（1）电子齿轮比分子；（2）若控制器最大输出脉冲频率1MHz，求最高进给速度m/min。答案：（1）电机一圈脉冲=8388608所需脉冲=10mm/1μm=10000齿轮比=8388608/10000=131072/156.25→取整131072/156（2）f=1MHz=10⁶pps速度v=(10⁶/10000)×10mm=1000mm/s=60m/min58.某加热炉温度控制，采用PID调节，对象传递函数G(s)=2e^(30s)/(120s+1)，采样周期Ts=10s，用ZieglerNichols法整定PI参数，求：（1）临界增益Ku；（2）临界周期Tu；（3）PI参数Kp、Ti。答案：（1）令s=jω，|G(jωu)|=1→ωu=0.0262rad/s，Ku=1/|G(jωu)|=1.15（2）Tu=2π/ωu=240s（3）Kp=0.45Ku=0.52，Ti=0.83Tu=199s六、综合分析题（每题20分，共40分）59.某自动化灌装线由PLC、变频器、伺服拧盖机、称重仪、视觉检测组成，网络拓扑：PLC(CPU15163PN/DP)←→变频器(G120)←→伺服驱动(V90)←→称重仪(MVIP)←→视觉(Insight8405)均走PROFINET。故障现象：灌装重量偶尔超差±5g，且无报警。任务：（1）列出5种可能原因；（2）给出排查步骤及所用工具；（3）提出永久性改进方案。答案：（1）原因：1.称重仪滤波参数过大，响应滞后；2.变频器制动电阻过热，减速不稳导致液面晃动；3.PROFINET周期抖动，PLC读数时刻与称重稳定时刻错位；4.称重平台机械共振，振幅>2g；5.温度漂移，称重传感器零点变化。（2）步骤：1.Wireshark抓包，查看RT周期是否>4ms；2.用Fluke示波器测称重模块10V激励纹波，应<10mV；3.在TIAPortal在线趋势，记录灌装阀关闭→称重稳定时间，应<200ms；4.用mV源模拟传感器，观察PLC读数跳动，若>±0.1mV则模块故障；5.红外测温仪测制动电阻，若>120℃则降额或加功率。（3）改进：1.称重滤波由IIR改为FIR，阶数降为16，延迟<50ms；2.制动电阻功率由200W换500W，并加散热风扇；3.PROFINET周期由4ms改为2ms，称重仪发送偏移1ms；4.平台加橡胶隔振垫，固有频率<20Hz；5.每日自动校准零点，软件写入温度补偿曲线，系数由实验标定。60.某厂计划将传统继电器接触器控制的15kW风机改造为远程DCS+变频调速，要求：（1）保留本地应急启停；（2）实现DCS给定4~20mA，反馈频率、电流、功率；（3）满足SIL2安全停机；（4）提供能耗数据至MES。任务：（1）画出改造后二次回路图（含安全链）；（2）列出主要硬件清单；（3）给出PLC程序结构（组织块、数据块、功能块）；（4）说明安全回路验证步骤。答