2025年电气控制与plc试题及答案

2025年电气控制与plc试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某PLC型号为S7-1200CPU1214C，其输入点数为14点，输出点数为10点，其中数字量输出类型为晶体管型。若需控制交流220V的接触器线圈，应在输出端外接（）。A.中间继电器B.熔断器C.热继电器D.时间继电器2.以下关于PLC扫描周期的描述中，错误的是（）。A.扫描周期由输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段组成B.输入采样阶段仅读取当前时刻输入点的状态C.用户程序执行阶段按从上到下、从左到右的顺序扫描梯形图D.输出刷新阶段会将所有输出点的状态一次性更新到物理输出模块3.在梯形图中，若某输出线圈Y0的控制逻辑包含多个并联的常开触点I0.0和常闭触点I0.1，则其逻辑表达式为（）。A.Y0=I0.0∧¬I0.1B.Y0=I0.0∨¬I0.1C.Y0=¬I0.0∧I0.1D.Y0=¬I0.0∨I0.14.某PLC程序中使用了计数器CTU，其设定值PV=100，当前计数值CV=95。若输入信号CU（计数脉冲）持续接通5次后断开，此时CV的值为（）。A.95B.100C.105D.保持955.工业现场中，若需检测金属物体的接近，且要求非接触式测量，优先选择的传感器是（）。A.光电传感器B.电感式接近开关C.电容式接近开关D.超声波传感器6.以下关于PLC通信的描述中，正确的是（）。A.ModbusRTU协议基于TCP/IP传输，适用于长距离通信B.PROFINET是西门子专用的工业以太网协议，支持实时数据交换C.以太网通信中，PLC作为从站时需主动发起数据请求D.串口通信中，波特率越高，抗干扰能力越强7.设计三相异步电动机正反转控制程序时，为避免电源短路，必须在梯形图中设置（）。A.自锁电路B.互锁电路C.过载保护D.欠压保护8.某PLC模拟量输入模块的量程为4-20mA，对应的数字量范围为0-27648。当输入电流为12mA时，模块输出的数字量约为（）。A.6912B.13824C.20736D.276489.在PLC程序调试中，若发现输出Y1无信号，但程序中Y1的线圈已得电，可能的故障原因是（）。A.输入点I0.0接触不良B.输出模块电源未接通C.程序中存在双线圈输出D.计数器未复位10.工业4.0背景下，PLC的核心发展趋势不包括（）。A.集成边缘计算功能B.支持多协议通信C.简化编程接口D.降低实时性要求二、填空题（每空1分，共20分）1.PLC的基本组成包括______、______、输入输出模块、电源模块和通信模块。2.梯形图中，______指令用于将两个数相加，结果存入目标寄存器；______指令用于比较两个数的大小。3.数字量输入模块的滤波时间设置越长，抗干扰能力越______，但响应速度越______。4.三相异步电动机的降压启动方式主要有______、______和自耦变压器降压启动。5.传感器按输出信号类型可分为______传感器和______传感器，其中温度变送器通常输出______信号。6.PLC程序的结构通常包括______、______和子程序，其中______是程序的入口，必须唯一。7.ModbusRTU协议中，校验码采用______算法；PROFINET通信的实时性等级分为______、______和同步实时（IRT）。8.设计自动往返控制程序时，需利用______信号作为限位保护，其对应的输入点应采用______触点（常开/常闭）接入PLC。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述PLC与传统继电器控制系统的主要区别（至少列出4点）。2.说明梯形图绘制的基本原则（至少4条）。3.分析PLC输入/输出滞后的原因及减少滞后的措施。4.列举三种常用的PLC编程软件，并说明其适用的PLC型号（如西门子、三菱、欧姆龙）。5.简述电动机过载保护的实现方式（电气控制与PLC程序配合）。四、分析题（每题10分，共20分）1.某传送带控制系统要求：按下启动按钮SB1，传送带电机M1启动；运行5秒后，电机M2启动；按下停止按钮SB2，两台电机同时停止；若电机M1过载（热继电器FR1动作），则两台电机均停止。请设计：（1）I/O分配表；（2）梯形图程序（简化表示）。2.某PLC程序中，计数器CTU的CU输入由按钮I0.0控制，RESET输入由I0.1控制，PV=5。当操作过程为：I0.0按下3次→I0.1短接→I0.0按下4次→I0.1断开，分析CTU的CV值变化过程及最终状态。五、综合应用题（20分）某自动分拣生产线需将三种颜色（红、绿、蓝）的工件按颜色分拣到对应料槽，要求：（1）工件由传送带运输，光电传感器检测工件到达（I0.0）；（2）颜色传感器检测颜色（红：I0.1=1，绿：I0.2=1，蓝：I0.3=1，每次仅一种颜色有效）；（3）分拣气缸动作规则：红色→Y0=1（持续2秒），绿色→Y1=1（持续2秒），蓝色→Y2=1（持续2秒）；（4）传送带电机M（Y3）在无工件时停止，检测到工件后启动，分拣完成后停止；（5）具备急停功能（I0.4），按下时所有输出复位。要求：（1）设计I/O分配表；（2）绘制梯形图程序（包含必要的逻辑控制、时序控制）；（3）编写关键部分的指令表（如分拣气缸的触发与保持）。答案一、单项选择题1.A2.B3.B4.B5.B6.B7.B8.B9.B10.D二、填空题1.中央处理器（CPU）、存储器2.ADD（加法）、CMP（比较）3.强、慢4.星-三角降压启动、定子串电阻降压启动5.数字量、模拟量、4-20mA（或0-10V）6.主程序、中断程序、主程序7.CRC（循环冗余校验）、非实时（NRT）、实时（RT）8.行程开关（限位开关）、常闭三、简答题1.主要区别：（1）控制方式：PLC为软件编程控制，继电器为硬件接线控制；（2）灵活性：PLC修改程序即可改变控制逻辑，继电器需重新接线；（3）可靠性：PLC抗干扰能力强，继电器触点易老化；（4）体积与功耗：PLC结构紧凑，继电器系统体积大、功耗高；（5）维护：PLC故障诊断方便，继电器需逐点排查。2.梯形图绘制原则：（1）触点应画在水平线上，不能垂直连接；（2）线圈应接在梯形图的最右侧，不能直接接左母线；（3）相同编号的触点可多次使用，线圈一般只能出现一次（双线圈需谨慎）；（4）复杂逻辑可用栈操作或子程序简化；（5）输入/输出信号应与实际I/O地址对应；（6）应包含必要的保护（如互锁、过载）。3.滞后原因：（1）输入采样阶段仅在周期开始读取输入状态，后续输入变化需等待下一个周期；（2）用户程序执行时间与扫描周期长度相关；（3）输出刷新阶段集中更新输出，导致输出滞后于程序执行。减少措施：（1）缩短扫描周期（优化程序、减少指令数量）；（2）使用立即输入/输出指令（如西门子的PI/PQ）；（3）采用中断处理紧急信号；（4）合理设置输入滤波时间（兼顾抗干扰与响应速度）。4.（1）TIAPortal（西门子）：适用于S7-1200/1500、LOGO!等；（2）GXWorks3（三菱）：适用于FX5U、Q系列等；（3）CX-Programmer（欧姆龙）：适用于CP1E、CJ2M等；（4）Codesys（通用）：支持多品牌PLC（如倍福、汇川）。5.实现方式：（1）电气控制：热继电器（FR）的常闭触点串联在主电路接触器线圈回路中，过载时FR触点断开，接触器失电，电机停止；（2）PLC程序：将FR的辅助触点（常闭）接入PLC输入点（如I0.5），在梯形图中串联该触点到电机控制线圈的逻辑中，过载时I0.5断开，线圈失电，实现双重保护。四、分析题1.（1）I/O分配表：输入：SB1（启动）→I0.0；SB2（停止）→I0.1；FR1（过载）→I0.2。输出：M1→Y0；M2→Y1。（2）梯形图程序（简化）：左母线→I0.0（常开）→I0.1（常闭）→I0.2（常闭）→串联Y0线圈（自锁）→定时器T0（PT=5s）→右母线；左母线→T0的常开触点→Y1线圈→右母线；左母线→I0.1（常闭）→I0.2（常闭）→Y0线圈（自锁）→右母线（注：需确保停止和过载信号切断所有输出）。2.CV变化过程：（1）I0.0按下3次：CU有效3次，CV=3（未达PV=5，Q=0）；（2）I0.1短接（RESET有效）：CV复位为0；（3）I0.0按下4次：CU有效4次，CV=4（仍未达5，Q=0）；（4）I0.1断开（RESET无效）：继续计数，若后续无输入，CV保持4。最终CV=4，Q=0。五、综合应用题1.I/O分配表：输入：I0.0（工件到位）、I0.1（红色检测）、I0.2（绿色检测）、I0.3（蓝色检测）、I0.4（急停）。输出：Y0（红色气缸）、Y1（绿色气缸）、Y2（蓝色气缸）、Y3（传送带电机）。2.梯形图程序（关键部分）：（1）急停控制：左母线→I0.4（常闭）→串联到所有输出线圈的公共回路。（2）传送带控制：左母线→I0.0（常开）→Y3线圈（自锁）→定时器T1（PT=2s，用于分拣完成后停止）。（3）颜色分拣逻辑：红色：左母线→I0.0（常开）→I0.1（常开）→Y0线圈→定时器T2（PT=2s，T2常开触点断开Y0）；绿色：左母线→I0.0（常开）→I0.2（常开）→Y1线圈→定时器T3（PT=2s，T3常开触点断开Y1）；蓝色：左母线→