2026年大学自动化(电气控制与PLC)试题及答案

2026年大学自动化(电气控制与PLC)试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20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S7-1200PLC中，若MD20的初始值为16#000000FF，执行一次“MD20:=MD202”后，MD20的值为（）1.在S7-1200PLC中，若MD20的初始值为16#000000FF，执行一次“MD20:=MD202”后，MD20的值为（）A.16#000001FE  B.16#000000F0  C.16#00000200  D.16#000001FA答案：A2.下列关于接触器与继电器的说法，正确的是（）A.接触器主触点额定电流一般小于继电器  B.继电器无灭弧装置C.接触器控制线圈只能接直流  D.继电器不能用于弱电信号隔离答案：B3.在IEC61131-3标准中，用于描述“功能块”的关键字是（）A.PROGRAM  B.FUNCTION  C.FUNCTION_BLOCK  D.VAR答案：C4.对三相异步电动机进行Y-Δ降压起动时，切换延时过短会导致（）A.起动转矩不足  B.切换电流冲击大  C.功率因数降低  D.热继电器误动答案：B5.在PLC梯形图中，若常开触点I0.0与常闭触点I0.1串联后驱动线圈Q0.0，则当I0.0=1、I0.1=0时，Q0.0的状态为（）A.0  B.1  C.保持前一周期  D.先0后1答案：B6.下列通讯协议中，物理层采用RS-485且支持主从令牌轮询的是（）A.PROFINETIRT  B.ModbusRTU  C.EtherCAT  D.CANopen答案：B7.对直流电机进行H桥PWM调速时，若占空比为75%，电源电压24V，则电枢两端平均电压为（）A.6V  B.12V  C.18V  D.24V答案：C8.在电气原理图中，文字符号“KM”表示的元件是（）A.按钮  B.接触器  C.断路器  D.热继电器答案：B9.若S7-1500CPU的扫描周期为10ms，OB1周期最大允许值为（）A.10ms  B.无限制  C.由CPU型号决定，最大20ms  D.由用户程序决定答案：C10.下列关于伺服驱动器“电子齿轮比”的描述，错误的是（）A.可改变指令脉冲当量  B.可放大电机转速  C.可减小编码器分辨率  D.可提高系统刚性答案：D二、多项选择题（每题3分，共15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）11.下列属于PLC常用数据类型的有（）A.BOOL  B.REAL  C.STRING  D.ARRAY  E.POINTER答案：ABCD12.关于PID控制器的微分作用，下列说法正确的有（）A.可提前抑制偏差变化  B.对高频噪声敏感  C.可消除静差  D.过大易引起振荡  E.对纯滞后系统效果显著答案：ABD13.下列措施可提高PLC系统抗干扰能力的包括（）A.采用屏蔽双绞线  B.电源加装隔离变压器  C.将I/O线与交流动力线同槽敷设  D.可靠接地  E.软件数字滤波答案：ABDE14.在电气安全规范GB5226.1中，关于急停回路的要求包括（）A.必须采用常闭触点串联  B.断开后必须手动复位  C.可用PLC内部逻辑替代硬线回路  D.按钮颜色为红蘑菇头  E.回路中允许接入软启动器辅助触点答案：ABD15.下列关于PROFINETIO实时等级的描述，正确的有（）A.RT适用于100μs级循环  B.IRT采用专用ASIC硬件  C.RT通过标准以太网帧实现  D.IRT可做到1μs抖动  E.TCP/IP属于IRT答案：BCD三、填空题（每空2分，共20分）16.三相异步电动机同步转速公式为n₀=________，若f=50Hz、p=2，则n₀=________r/min。答案：；150017.在S7-1500中，若声明一个变量“speed:REAL:=3.1415”，则其占用内存________Byte，地址对齐方式为________地址。答案：4；双字18.对0～10V模拟量输入模块，若分辨率为12位，单极性，则最小量化单位为________V，对应十六进制增量为________。答案：≈0.0024419.接触器CJ20-63的“63”表示________，其额定绝缘电压为________V。答案：额定工作电流63A；69020.在梯形图中，若要求Q0.0在I0.0上升沿时置位、I0.1下降沿时复位，则需使用________指令与________指令。答案：P；N四、简答题（每题8分，共24分）21.简述PLC“循环扫描”工作过程，并说明为什么I/O刷新阶段必须集中进行。答案：循环扫描包括内部诊断、输入采样、用户程序执行、输出刷新、通信处理五阶段。集中I/O刷新可保证在一个扫描周期内输入映像区不变，避免程序执行过程中外部信号抖动导致逻辑不一致，确保系统确定性和可重现性。22.对比“继电器控制”与“PLC控制”在接线、柔性、可靠性三方面的差异。答案：接线：继电器需硬线搭接，改动需重新布线；PLC软接线，修改程序即可。柔性：继电器功能固定，扩展困难；PLC通过I/O模块和程序扩展，柔性高。可靠性：继电器触点易磨损、寿命短；PLC无触点，采用光电隔离，MTBF高，故障率低。23.解释伺服驱动器“位置前馈”作用，并给出前馈增益Kff过大时的两种典型现象。答案：位置前馈将速度指令提前叠加到速度环，减小跟随误差，提高动态响应。Kff过大将出现：1.速度超调甚至振荡；2.定位完成信号“抖动”，延长整定时间。五、计算题（共3题，共30分）24.（10分）一台三相异步电动机，额定功率P=7.5kW，额定电压U=380V，额定电流I=15.4A，功率因数cosφ=0.83，效率η=0.88。求：(1)输入电功率P₁；(2)额定转矩T；(3)若采用星-Δ起动，起动电流降为直接起动的多少倍？答案：(1)=(2)同步转速n₀=1500r/min，转差率s≈0.04，实际转速n=1440r/minT(3)直接起动电流Ist≈7I=107.8A，Y-Δ起动电流为直接起动的1/3，即35.9A，倍数为0.33。25.（10分）S7-1200通过PTO输出控制步进电机，要求行走距离100mm，丝杠导程4mm，减速比1:5，脉冲当量0.01mm/脉冲。计算：(1)所需脉冲数；(2)若最高频率fmax=100kHz，加速时间tacc=100ms，采用对称梯形速度曲线，求最大速度vmax及总时间ttot。答案：(1)脉冲数N(2)梯形曲线：加速段脉冲=由于对称，减速段同样5000脉冲，故匀速段为0，总时间=2=20026.（10分）某加热系统采用PID温控，测温范围0～200℃，采用ON/OFF调功方式，周期1s。已知：当误差e=±1℃时，希望继电器动作回差为0.5℃；采用12位DA输出0～10V控制固态继电器；求：(1)回差对应的DA数字量；(2)若设定值SP=120℃，实测PV=119.3℃，比例增益Kp=5，计算Pout并判断是否导通。答案：(1)0.5℃对应电压×10=(2)误差e=120−119.3=0.7℃，Pout=Kp·e=3.5V，大于回差0.025V，故导通。六、综合分析题（共3题，共41分）27.（13分）某输送线由变频电机驱动，系统要求：启动后先以30Hz低速运行5s，再加速至50Hz恒速；检测到物料（I0.0）后延时2s停机；异常时（I0.1=1）立即自由停车并报警Q0.2；采用S7-1500，变频器通过PROFINET周期性接收速度字。任务：(1)设计完整的PLC变量表（符号、数据类型、地址）；(2)画出梯形图实现上述控制，要求使用GRAPH顺序功能图，写出关键步与转换条件；(3)说明如何设置变频器PPO类型及PLC数据一致性。答案：(1)变量表：Start BOOL I0.5 启动按钮Material BOOL I0.0 物料检测Fault BOOL I0.1 外部故障Run BOOL Q0.0 运行输出Alarm BOOL Q0.2 报警Speed INT PQW256 速度给定（0～16384对应0～50Hz）T1 TON 背景数据块(2)GRAPH顺序流：S1：初始步，转换条件Start↑，动作Speed:=低速值，启动T15s；S2：T1.DN，转换条件T1.Q，动作Speed:=高速值；S3：Material↑，转换条件Material，启动T22s；S4：T2.DN，转换条件T2.Q，动作Speed:=0，Run:=0；任意步若Fault=1→S5：动作Speed:=0，Alarm:=1，复位需手动。(3)变频器设置PPO类型3（PKW+PZD4/4），PLC在硬件目录中选择对应GSDML，勾选“数据一致性”为“总长度”，确保Speed字在过程映像区一次性更新，避免拆分导致抖动。28.（14分）某立体仓库堆垛机采用伺服定位，系统参数：水平轴电机编码器为23位单圈+16位多圈，减速比1:10，齿轮节圆直径200mm；要求定位精度≤0.1mm；采用S7-1500T运动控制，通过TO_Positioning工艺对象实现。任务：(1)计算编码器脉冲当量（mm/脉冲）；(2)判断定位精度是否满足；(3)若最大速度180m/min，加速度0.5m/s²，求最短减速距离；(4)说明如何设置TO的回零模式及外部零脉冲接线。答案：(1)单圈脉冲2²³，每转行走距离πd=(2)0.1mm远大于7.49×10⁻⁶mm，满足。(3)v=3(4)设置TO回零模式为“外部零脉冲+降低速度”，将伺服驱动器Z相脉冲接至CPU高速输入DI20，在工艺对象组态中选择“Homingoutputcam”，并将DI20映射为“Externalzeromark”。29.（14分）某水处理系统有3台泵（M1、M2、M3），按“先启先停”轮换运行，要求：根据液位开关L、M、H（I0.0、I0.1、I0.2）实现三档水位控制：低水位L=1启1台；中水位M=1启2台；高水位H=1启3台；每台泵累计运行时间≥8h必须强制切换到下一台；采用S7-1500，使用FB块“PumpSeq”封装算法，数据保存在全局DB。任务：(1)给出FB接口定义（输入、输出、InOut、Static）；(2)写出ST语言核心算法（含轮换、累计计时、强制切换）；(3)说明如何在上位WinCC显示当前运行泵号及剩余寿命时间。答案：(1)FB接口：INPUT: L,M,H BOOL; T_reset TIME;OUTPUT: Run1,Run2,Run3 BOOL; CurPump INT;IN_OUT: TotalTime ARRAY[1..3]OFTIME;STATIC: LastPump INT:=1; Timer ARRAY[1..3]OFTON;(2)ST核心：Level:=0;IF#HTHEN#Level:=3;ELSIF#MTHEN#Level:=2;ELSIF#LTHEN#Level:=1;END_IF;FOR#i:=1TO3DOTimer[#i](IN:=(#CurPump=#i),PT:=T#8h);END_FOR;NeedChange:=FALSE;FOR#i:=1TO3DOIF#Timer[#i].QTHEN#NeedChange:=TRUE;EXIT;END_IF;END_FOR;IF#NeedChangeOR(#Level>0AND#CurPump=0)THENCurPump:=#LastPumpMOD3+1;LastPump:=#CurPump