2026年《可编程控制器应用》形考任务及答案

2026年《可编程控制器应用》形考任务及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪项不属于PLC输入模块的常见类型？A.直流24V输入模块B.交流220V输入模块C.4-20mA电流输入模块D.继电器输出模块答案：D（继电器输出模块属于输出模块类型）2.PLC扫描周期的核心阶段不包括：A.输入采样阶段B.用户程序执行阶段C.输出刷新阶段D.硬件自检阶段答案：D（扫描周期主要包括输入采样、程序执行、输出刷新，硬件自检通常在启动时完成）3.梯形图中，同一编号的输出继电器线圈在程序中允许出现：A.1次B.2次C.任意次数D.3次答案：A（梯形图遵循“同一线圈只能出现一次”的规则，否则会导致逻辑冲突）4.S7-1200PLC中，符号名“Motor_Start”对应的实际地址可能是：A.I0.0B.Q0.1C.M10.2D.T32答案：B（符号名可自定义关联输出地址，Q表示输出继电器）5.以下哪种编程软件是西门子S7-1200PLC的官方编程工具？A.GXWorks3B.TIAPortalC.CX-ProgrammerD.CoDeSys答案：B（TIAPortal（博途）是西门子PLC的集成开发环境）6.模拟量输入模块将外部信号转换为PLC可识别的数值，若输入范围为0-10V，对应的内部数值通常为：A.0-27648B.0-4000C.-27648-27648D.0-65535答案：A（西门子PLC模拟量输入默认转换范围为0-27648对应0-10V）7.为实现PLC与变频器的通信控制，最常用的开放式通信协议是：A.ModbusRTUB.ProfibusDPC.CANopenD.Ethernet/IP答案：A（ModbusRTU因协议简单、兼容性强，广泛用于PLC与变频器的通信）8.以下哪种故障现象最可能由PLC输出模块损坏引起？A.输入信号无法被程序读取B.程序运行时频繁停机C.执行机构（如电磁阀）无动作但程序输出指示正常D.触摸屏无法与PLC通信答案：C（输出模块损坏会导致程序输出信号无法传递至执行机构）9.编写顺序控制程序时，使用STL（状态转移图）的主要优势是：A.减少程序扫描时间B.直观展示工艺步骤的逻辑顺序C.降低对PLC存储容量的要求D.支持更复杂的数学运算答案：B（STL通过状态转移清晰表达顺序控制流程，符合工业流程的直观需求）10.某PLC系统需要控制30个数字量输入点、25个数字量输出点，应选择的最小I/O模块配置为：A.32点输入模块+32点输出模块B.16点输入模块×2+16点输出模块×2C.64点输入模块+64点输出模块D.8点输入模块×4+8点输出模块×4答案：A（需预留10%-15%扩展空间，32点模块可满足30输入和25输出需求）二、填空题（每空1分，共20分）1.PLC的核心组成部件包括______、存储器、输入/输出模块和电源模块。答案：中央处理器（CPU）2.梯形图中，“常闭触点”的图形符号为______（用文字描述）。答案：断开的触点（或“未触发时断开的触点”）3.S7-1200PLC的程序结构通常包括主程序（OB1）、______和数据块（DB）。答案：功能（FC）/功能块（FB）4.模拟量输出模块的作用是将PLC内部的______转换为标准电信号（如4-20mA）。答案：数字量5.为防止正反转控制电路中接触器同时吸合，梯形图需设计______互锁。答案：电气（或“硬”）6.PLC的抗干扰措施通常包括屏蔽、接地、______和软件滤波。答案：隔离（或“光电隔离”）7.状态转移图（STL）中，每个状态需包含驱动负载、______和指定转移条件三个要素。答案：设置转移目标8.ModbusRTU协议中，数据帧的校验方式为______。答案：CRC循环冗余校验9.定时器T32在S7-1200中默认的时基为______（填写时间单位）。答案：100ms10.输入模块的“漏型输入”指电流从______（PLC/外部设备）流向输入点。答案：外部设备11.编写PID控制程序时，需设置的关键参数包括比例系数（P）、积分时间（Ti）和______。答案：微分时间（Td）12.PLC的扫描周期越______（长/短），系统响应速度越快。答案：短13.触摸屏与PLC的通信连接需配置相同的______和波特率。答案：通信协议（或“端口参数”）14.三相异步电动机星三角降压启动控制中，PLC需控制______个接触器。答案：3（主接触器、星接接触器、三角接接触器）15.安全PLC与普通PLC的主要区别在于增加了______功能（如冗余电路、故障自诊断）。答案：故障安全（或“安全保护”）16.数据寄存器（D）在PLC中主要用于存储______数据（如测量值、计算结果）。答案：数值（或“中间”）17.编写循环控制程序时，常用______指令（如FOR/END）实现固定次数的循环。答案：循环（或“FOR”）18.输入信号的抖动会导致PLC误动作，可通过______（硬件/软件）方式延长信号稳定时间。答案：软件（如设置输入滤波时间）19.工业现场中，PLC的工作温度范围通常为______℃（填写典型值）。答案：0-55（或“-10-60”，因型号略有差异）20.冗余PLC系统通过______（如双CPU、双电源）提高系统可靠性。答案：冗余设计（或“双机热备”）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。答：PLC与继电器控制系统的区别体现在以下方面：（1）控制方式：继电器通过硬件接线逻辑控制，PLC通过软件程序控制；（2）可靠性：PLC采用集成电路和冗余设计，抗干扰能力强于继电器；（3）灵活性：PLC修改程序即可改变控制逻辑，继电器需重新接线；（4）维护：PLC故障自诊断功能便于排查问题，继电器需逐一检查触点；（5）体积与功耗：PLC结构紧凑，功耗远低于继电器系统。2.说明梯形图编程的基本规则。答：梯形图编程需遵循以下规则：（1）触点可串联、并联，但不能将线圈与触点并联；（2）同一编号的输出继电器线圈在程序中只能出现一次（双线圈输出会导致逻辑混乱）；（3）线圈不能直接连接左母线，需通过触点驱动；（4）触点可无限次使用（同一编号的触点可多次串联或并联）；（5）程序从上到下、从左到右扫描执行，需按逻辑顺序排列；（6）复杂逻辑可通过子程序或功能块简化，提高可读性。3.简述PLC选型的主要依据。答：PLC选型需考虑：（1）I/O点数：根据实际输入输出点数量，预留10%-15%扩展空间；（2）存储容量：程序容量需满足用户程序、数据存储需求（如大型控制程序需选择大容量PLC）；（3）指令功能：需支持所需控制逻辑（如PID、通信、运动控制指令）；（4）通信能力：根据系统需求选择支持Modbus、PROFINET等协议的型号；（5）环境适应性：考虑温度、湿度、振动等工业现场条件；（6）成本与扩展性：在满足功能的前提下，选择性价比高且支持模块扩展的机型。4.分析模拟量输入信号干扰的主要来源及解决措施。答：干扰来源包括：（1）电磁辐射：附近电机、变频器等设备产生的电磁波；（2）接地不良：不同设备接地电位差导致共模干扰；（3）线路耦合：模拟量信号线与动力线平行敷设引起感应干扰；（4）信号源噪声：传感器自身输出不稳定。解决措施：（1）屏蔽与隔离：使用屏蔽电缆并单端接地，模拟量模块加光电隔离；（2）合理布线：模拟量线与动力线分开敷设，采用双绞线减少电磁感应；（3）软件滤波：在程序中设置平均值滤波或限幅滤波；（4）优化接地：系统采用单点接地，接地电阻小于4Ω；（5）电源净化：使用隔离变压器或稳压电源，减少电源波动干扰。5.说明PLC程序调试的主要步骤。答：程序调试步骤包括：（1）离线调试：在编程软件中使用仿真功能（如S7-PLCSIM）验证逻辑，检查语法错误和逻辑错误；（2）硬件连接检查：确认I/O模块接线正确，电源电压符合要求，传感器、执行机构正常工作；（3）单点测试：逐个测试输入点（如手动触发按钮），观察PLC输入指示灯和程序中对应地址的状态；（4）输出测试：强制输出继电器（如通过编程软件强制Q0.0为1），检查执行机构（如电磁阀）是否动作；（5）联动测试：按工艺要求模拟全流程运行，验证各步骤逻辑顺序、时间控制是否符合设计；（6）故障注入测试：模拟输入信号丢失、设备故障等场景，检查程序是否具备报警或保护功能；（7）优化调整：根据测试结果修改程序（如调整定时器时间、修正逻辑错误），直至满足控制要求。四、分析题（每题10分，共20分）1.某自动生产线需控制2台电动机M1、M2，要求：（1）按下启动按钮SB1，M1启动，5秒后M2自动启动；（2）按下停止按钮SB2，M2立即停止，3秒后M1停止；（3）M1、M2均需具有过载保护（热继电器FR1、FR2动作时停机）。请完成以下任务：（1）设计I/O分配表；（2）绘制梯形图逻辑。答：（1）I/O分配表：输入信号：SB1（启动按钮）——I0.0SB2（停止按钮）——I0.1FR1（M1过载）——I0.2FR2（M2过载）——I0.3输出信号：KM1（M1接触器）——Q0.0KM2（M2接触器）——Q0.1（2）梯形图逻辑：启动逻辑：I0.0（SB1）按下，Q0.0（KM1）得电并自锁；同时启动定时器T32（设定5秒），T32定时到后Q0.1（KM2）得电。停止逻辑：I0.1（SB2）按下或I0.2（FR1）、I0.3（FR2）动作时，Q0.1（KM2）立即断电；同时启动定时器T33（设定3秒），T33定时到后Q0.0（KM2）断电。过载保护：I0.2或I0.3断开时，切断Q0.0和Q0.1的输出。（梯形图具体绘制：左母线→I0.0动合触点→Q0.0动合触点（自锁）→I0.1动断触点→I0.2动断触点→Q0.0线圈；Q0.0动合触点→T32线圈（5秒）；T32动合触点→I0.3动断触点→Q0.1线圈；I0.1动合触点→T33线圈（3秒）；T33动合触点→Q0.0动断触点（切断自锁）。）2.某仓库需设计PLC控制的自动门系统，要求：（1）当有人靠近（红外传感器S1检测到信号）时，门自动打开（电机正转，Q0.0输出）；（2）门完全打开（限位开关SQ1动作）后，保持3秒；（3）3秒后门自动关闭（电机反转，Q0.1输出）；（4）门完全关闭（限位开关SQ2动作）后停止；（5）急停按钮SB3按下时，门立即停止。请分析控制流程并设计状态转移图（STL）。答：控制流程分析：初始状态（S0）：门关闭（SQ2动作），等待触发。状态1（S1）：S1检测到S1信号（I0.0=1），转移至开门状态，Q0.0=1（电机正转）。状态2（S2）：门打开到位（SQ1动作，I0.1=1），关闭Q0.0，启动定时器T34（3秒），进入保持状态。状态3（S3）：T34定时到，Q0.1=1（电机反转），进入关门状态。状态4（S4）：门关闭到位（SQ2动作，I0.2=1），关闭Q0.1，返回初始状态S0。急停处理：SB3（I0.3=1）动作时，无论处于何状态，立即切断Q0.0和Q0.1输出，进入急停状态（S5）；急停解除后返回S0。状态转移图设计：S0（初始）：条件I0.0=1→转移至S1；S1：动作Q0.0=1；条件I0.1=1→转移至S2；S2：动作T34启动（3秒）；条件T34=1→转移至S3；S3：动作Q0.1=1；条件I0.2=1→转移至S4；S4：动作Q0.1=0；条件（无）→转移至S0；急停分支：任意状态下I0.3=1→转移至S5（动作Q0.0=0、Q0.1=0）；I0.3=0→转移至S0。五、综合应用题（20分）某工厂需设计基于PLC的自动分拣系统，要求分拣红、蓝、白三种颜色的物料，具体流程如下：（1）物料由传送带（电机M1驱动）输送，经过颜色传感器（S1）时检测颜色；（2）检测到红色物料时，1号推料气缸（YV1）动作，将物料推入1号料箱；（3）检测到蓝色物料时，2号推料气缸（YV2）动作；（4）检测到白色物料时，3号推料气缸（YV3）动作；（5）推料气缸动作0.5秒后复位；（6）系统需具备急停功能（SB1）和启动/停止按钮（SB2/SB3）；（7）物料间距需保证推料时无干扰（通过光电传感器S2检测物料到位）。请完成以下设计：（1）列出I/O分配表（包括输入/输出点名称、地址及说明）；（2）绘制系统控制流程图；（3）编写关键部分的梯形图程序（包含启动、停止、颜色检测、推料控制逻辑）。答：（1）I/O分配表：输入信号：SB1（急停按钮）——I0.0（常闭，急停时断开）SB2（启动按钮）——I0.1（常开，启动系统）SB3（停止按钮）——I0.2（常开，停止系统）S1（颜色传感器）——I0.3（输出3位二进制信号：001=红，010=蓝，100=白）S2（光电传感器）——I0.4（物料到位时输出高电平）输出信号：M1（传送带电