电气控制技术与PLC应用(专升本)地质大学期末开卷考试题库及答案

电气控制技术与PLC应用(专升本)地质大学期末开卷考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在电气控制系统中，用于实现短路保护的电器是（）。A.热继电器B.时间继电器C.熔断器D.速度继电器答案：C2.下列低压电器中，能用于频繁地接通和分断主电路，且具有失压保护功能的是（）。A.刀开关B.自动空气开关C.交流接触器D.行程开关答案：C3.在电动机的继电器-接触器控制电路中，热继电器的作用是实现（）。A.短路保护B.零压保护C.过载保护D.欠压保护答案：C4.在PLC的梯形图编程语言中，其逻辑执行的基本顺序是（）。A.从左到右，从上到下B.从右到左，从上到下C.从左到右，从下到上D.从右到左，从下到上答案：A5.S7-200系列PLC中，输入映像寄存器（输入继电器）的标识符是（）。A.IB.QC.MD.V答案：A6.下列PLC的软元件中，属于位元件的是（）。A.定时器TB.计数器CC.辅助继电器MD.数据寄存器D答案：C7.在PLC控制系统中，将外部物理信号转换为PLC内部可处理信号的部件是（）。A.CPUB.输入模块C.输出模块D.编程器答案：B8.三相异步电动机采用Y-△降压起动时，起动电流是直接起动电流的（）。A.1/√3B.1/3C.√3倍D.3倍答案：B9.在PLC程序中，实现“自锁”功能通常需要（）。A.常开触点与线圈并联B.常闭触点与线圈串联C.常开触点与线圈串联D.常开触点与线圈并联，并用该触点与起动信号串联答案：D10.步进顺控指令“SCR”在S7-200PLC中用于（）。A.顺序控制段的开始B.顺序控制段的转移C.顺序控制段的结束D.循环控制答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.下列属于PLC硬件组成部分的是（）。A.中央处理单元（CPU）B.存储器C.输入/输出接口（I/O模块）D.电源E.编程器答案：A,B,C,D,E2.电气原理图绘制的基本规则包括（）。A.主电路用粗实线绘制在图纸左侧或上方B.控制电路用细实线绘制在图纸右侧或下方C.所有电器触点均按未通电或未受外力作用时的状态画出D.同一电器的各部件可以画在不同位置，但必须用同一文字符号标注E.多个同类型电器可在文字符号后加数字序号区分答案：A,B,C,D,E3.PLC的编程语言通常包括（）。A.梯形图（LAD）B.语句表（STL）C.功能块图（FBD）D.顺序功能图（SFC）E.结构化文本（ST）答案：A,B,C,D,E4.以下关于定时器指令的说法，正确的有（）。A.TON是接通延时定时器B.TOF是断开延时定时器C.TONR是保持型接通延时定时器D.定时器的定时时间等于预设值（PT）乘以时基E.定时器编号决定了其分辨率（时基）答案：A,B,C,D,E5.实现三相异步电动机可逆运行（正反转）控制，必须保证（）。A.主电路中两个接触器的主触点相序相反B.控制电路中必须设置互锁（电气互锁）C.通常还需设置机械互锁以提高可靠性D.正反转可直接切换，无需停止操作E.过载保护只需在一个回路中设置即可答案：A,B,C三、填空题（每空1分，共15分）1.低压电器是指工作在交流额定电压______V及以下，直流额定电压______V及以下的电器。答案：1200，15002.交流接触器的铁芯上装有短路环，其作用是______。答案：减少或消除衔铁吸合时产生的振动和噪声3.在电气控制电路中，将两个接触器的常闭辅助触点分别串入对方的线圈回路中，这种相互制约的关系称为______互锁。答案：电气4.时间继电器按延时方式可分为______延时型和______延时型。答案：通电，断电5.PLC的工作过程分为输入采样、______和输出刷新三个阶段，这一过程称为一个______。答案：程序执行，扫描周期6.S7-200PLC中，位寻址格式为______（如I0.0），其中“I”表示______，“0”表示字节地址，“.0”表示位地址。答案：字节地址.位地址，输入映像寄存器7.在PLC的梯形图中，触点代表______条件，线圈代表______。答案：输入逻辑，输出逻辑结果8.用于累计输入脉冲个数达到预设值时产生输出的PLC软元件是______。答案：计数器9.将PLC的程序和数据存放在断电后内容不会丢失的存储器中，该存储器称为______。答案：EEPROM或非易失性存储器10.在顺序控制系统中，一个顺序功能图（SFC）主要由步、______、______和有向连线组成。答案：动作（或命令），转换条件四、判断题（每题1分，共10分，正确的打“√”，错误的打“×”）1.刀开关可以用于频繁地接通和分断电路。（）答案：×2.熔断器在电路中既可作短路保护，也可作过载保护。（）答案：×3.热继电器的整定电流是指其长期不动作的最大电流。（）答案：√4.接近开关是一种非接触式的行程开关。（）答案：√5.PLC的输入电路均采用光电耦合隔离，以提高抗干扰能力。（）答案：√6.PLC的梯形图程序是直接驱动现场执行元件的。（）答案：×7.在同一个PLC程序中，同一个定时器编号可以重复使用。（）答案：×8.“MOV_W”是S7-200PLC中的字循环移位指令。（）答案：×9.顺序功能图（SFC）是一种描述顺序控制过程的图形化工具，也是PLC的一种编程语言。（）答案：√10.PLC的扫描周期是一个固定不变的值。（）答案：×五、简答题（每题6分，共30分）1.简述三相异步电动机直接起动控制电路（含自锁）的工作过程。答案：合上电源开关QS。起动时，按下起动按钮SB2，接触器KM线圈得电，其主触点闭合，电动机M接通三相电源直接起动。同时，与SB2并联的KM常开辅助触点闭合。当松开SB2时，KM线圈通过自身常开辅助触点继续保持通电状态，电动机连续运行。这种依靠接触器自身辅助触点使其线圈保持通电的现象称为“自锁”或“自保持”。停止时，按下停止按钮SB1，KM线圈失电，其主触点断开，电动机断电停转，同时自锁触点断开。2.什么是互锁控制？在电动机正反转控制电路中，为什么必须设置互锁？答案：互锁控制是指将两个或两个以上控制电器的常闭触点串入对方的线圈回路中，使得它们不能同时动作的控制方式。在电动机正反转控制电路中，用于控制正转和反转的接触器KM1和KM2的主触点如果同时闭合，将造成主电路电源两相短路。因此，必须在控制电路中设置互锁（通常为电气互锁，即用KM1和KM2的常闭辅助触点分别串入对方的线圈回路），确保KM1和KM2的线圈不能同时得电，从而防止电源短路事故的发生。3.简述PLC的扫描工作方式及其主要特点。答案：PLC采用循环扫描的工作方式。其工作过程以扫描周期为单位重复进行，每个扫描周期主要包括三个阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。在输入采样阶段，PLC读取所有输入端子状态并存入输入映像寄存器；在程序执行阶段，CPU按顺序逐条执行用户程序，运算结果存入输出映像寄存器；在输出刷新阶段，将输出映像寄存器的状态集中传送到输出锁存器，驱动外部负载。主要特点包括：输入/输出集中处理，程序执行顺序固定，抗干扰能力强，但会产生输入/输出响应滞后（即I/O滞后时间）。4.列出S7-200PLC中常用的五种数据类型，并各举一例说明其表示方法。答案：（1）布尔型（BOOL），如I0.0，表示一个位。（2）字节型（BYTE），如VB100，表示8位无符号整数。（3）字型（WORD），如VW200，表示16位无符号整数。（4）双字型（DWORD），如VD300，表示32位无符号整数。（5）整数型（INT），如VW400，表示16位有符号整数。（注：也可列出实数型REAL等）5.简述顺序功能图（SFC）中“步”、“转换”和“动作”的基本概念。答案：在顺序功能图（SFC）中，“步”表示控制系统中的一个稳定状态，用矩形框表示，框内是步的编号。初始步用双线矩形框表示。“转换”是步与步之间状态切换的条件，用与有向连线垂直的短横线表示，旁边标注转换条件。“动作”是某一步所对应的被控系统要执行的操作，用矩形框文字说明与步相连。当某一步处于活动状态时，该步所对应的动作即被执行。系统从一个步转移到另一个步，必须满足相应的转换条件。六、分析题与设计题（共10分）1.分析题（5分）：下图为某三相异步电动机的继电器-接触器控制电路原理图（图中省略主电路及部分保护环节）。已知：SB1为停止按钮（常闭），SB2为起动按钮（常开），KM为交流接触器线圈，FR为热继电器常闭触点。（电路图描述：控制电路从L1、L2引出。SB1、SB2、FR常闭触点、KM线圈依次串联。在SB2两端并联有KM的一对常开辅助触点。）问：（1）该电路实现的是什么控制功能？（2）图中KM常开辅助触点起什么作用？（3）若该电动机运行时突然断电后又恢复供电，电动机会如何？为什么？答案：（1）该电路实现的是三相异步电动机的连续运行控制（或直接起动带自锁控制）。（2）KM常开辅助触点起自锁（或自保持）作用。当松开起动按钮SB2后，该触点能保持KM线圈继续得电。（3）电动机不会自行重新起动。因为该电路具有失压（或零压）保护功能。断电时，接触器KM线圈失电，其主触点和自锁触点均断开。恢复供电后，由于自锁触点已断开，且起动按钮SB2处于断开状态，KM线圈无法自动得电，电动机不会起动，必须重新按下SB2才能起动。这可以防止电源电压恢复时电动机自行起动造成人身或设备事故。七、综合应用题（每题15分，共30分）1.用S7-200PLC设计一个三相异步电动机Y-△降压起动控制程序。控制要求：按下起动按钮I0.0，接触器KM1和KMY得电，电动机接成Y形起动；同时定时器开始计时，5秒后，断开KMY，接通KM△，电动机接成△形全压运行。任何时候按下停止按钮I0.1，电动机停止运行。过载保护由热继电器实现，其常闭触点接输入I0.2。输出点分配：KM1由Q0.0控制，KMY由Q0.1控制，KM△由Q0.2控制。要求：（1）画出PLC的I/O接线示意图（主电路略）。（2）设计满足要求的梯形图程序，并加上必要的注释。答案：（1）I/O接线示意图（文字描述）：输入侧：起动按钮SB2（常开）接I0.0与L+（24VDC）；停止按钮SB1（常闭）接I0.1与L+；热继电器FR常闭触点接I0.2与L+；所有输入的公共端1M接24VDC电源负极（M）。输出侧：负载电源使用~220V。接触器KM1线圈一端接~220V电源L端，另一端接PLC输出点Q0.0；KMY线圈接Q0.1；KM△线圈接Q0.2。Q0.0、Q0.1、Q0.2的公共端1L接~220V电源的N端。注意在KM△和KMY的线圈回路中需加入硬件互锁触点。（2）梯形图程序（文字描述）：网络1：起动、停止及过载控制。LDI0.0//起动按钮OQ0.0//自锁ANI0.1//停止按钮（常闭输入，正常时导通）ANI0.2//热保护（常闭输入，正常时导通）=Q0.0//接通主接触器KM1网络2：Y形起动及定时。LDQ0.0//KM1得电ANT37//定时未到ANQ0.2//互锁，确保△形运行时Y形不接通=Q0.1//接通Y形接触器KMY网络3：定时器启动。LDQ0.1//KMY得电TONT37,+50//启动5秒（100ms时基×50=5000ms）定时器网络4：△形运行。LDT37//定时时间到ANQ0.1//互锁，确保Y形断开后△形才接通=Q0.2//接通△形接触器KM△注：程序中仅体现了软件互锁逻辑，实际硬件接线中应在KMY和KM△线圈回路中加入常闭触点进行硬件互锁，以确保安全。2.设计一个用PLC控制的运料小车自动往返系统。控制要求：小车由一台三相异步电动机驱动，电动机正转小车右行，反转小车左行。小车运行示意图如下：在左端（A点）和右端（B点）各设一个行程开关（SQ1和SQ2）。小车初始位置在A点。工作过程：按下起动按钮，小车从A点开始向右运行（正转）；到达B点压下SQ2，小车停止5秒；然后自动向左运行（反转）；到达A点压下SQ1，小车停止8秒；然后自动向右运行……如此自动往复循环。任何时候按下停止按钮，小车完成当前行程后，回到初始位置A点停止。I/O分配建议：起动I0.0，停止I0.1，左限位SQ1（常开）I0.2，右限位SQ2（常开）I0.3，热保护I0.4（常闭）。正转接触器（右行）Q0.0，反转接触器（左行）Q0.1。要求：（1）根据控制要求，画出顺序功能图（SFC）。（2）将顺序功能图转换为S7-200PLC的梯形图程序（使用顺序控制继电器SCR指令或起保停电路均可）。答案：（1）顺序功能图（SFC）：初始步S0.0：动作：无（或复位）。转换条件：SM0.1（首次扫描为ON）。步S0.1（A点等待）：动作：停止。转换条件：I0.0（起动按钮）按下。步S0.2（右行）：动作：置位Q0.0（正转右行），复位Q0.1。转换条件：I0.3（右限位SQ2动作）。步S0.3（B点暂停）：动作：复位Q0.0（停止），启动定时器T37（5秒）。转换条件：T37定时到。步S0.4（左行）：动作：置位Q0.1（反转左行），复位Q0.0。转换条件：I0.2（左限位SQ1动作）。步S0.5（A点暂停）：动作：复位Q0.1（停止），启动定时器T38（8秒）。转换条件：T38定时到，且I0.1（停止按钮）未按下。若转换条件为T38定时到，且I0.1（停止按钮）按下，则转换到步S0.1（A点等待停止）。（注：SFC图应包含有向连线连接以上各步和转换条件。）（2）梯形图程序（使用SCR指令的框架描述）：网络1：初始化激活初始步。LDSM0.1SS0.0,1网络2：步S0.0