全国电工大赛高级维修工PLC实操试题及答案

全国电工大赛高级维修工PLC实操试题及答案一、单项选择题（每题1分，共15分）1.在S7-1200系列PLC中，用于表示输入映像寄存器的标识符是（）。A.IB.QC.MD.DB答案：A2.三菱FX系列PLC中，辅助继电器（M）的特点是（）。A.断电后状态保持B.只能用触点，不能用线圈C.断电后状态不保持（除非是保持型）D.可以直接驱动外部负载答案：C3.PLC的扫描周期中，顺序正确的是（）。A.输入采样、程序执行、输出刷新B.程序执行、输入采样、输出刷新C.输出刷新、输入采样、程序执行D.输入采样、输出刷新、程序执行答案：A4.在STEP7(TIAPortal)中，用于实现接通延时功能的定时器指令是（）。A.TPB.TONC.TOFD.TONR答案：B5.当PLC的RUN/STOP开关拨至STOP位置时，PLC将（）。A.停止程序执行，所有输出强制为0B.停止程序执行，保持输出当前状态C.继续执行程序，但不刷新输出D.进入编程状态答案：A6.PROFINETIO通信中，用于描述设备身份和参数的标识是（）。A.IP地址B.MAC地址C.GSD文件D.设备名称答案：D7.在PLC程序中，用于检测信号上升沿的指令是（）。A.NEGB.POSC.TRIGD.比较指令答案：B8.模拟量输入模块将0-10V的电压信号转换为数字量0-27648，当输入电压为5V时，转换后的数字量约为（）。A.13824B.27648C.5530D.0答案：A9.西门子S7-1500PLC中，用于存储过程数据、配方数据等的大型数据存储区是（）。A.输入映像区（I）B.输出映像区（Q）C.位存储器（M）D.数据块（DB）答案：D10.在PLC控制系统中，用于抑制感性负载（如继电器线圈）在断电时产生高电压反电动势的元件是（）。A.电阻B.电容C.续流二极管D.熔断器答案：C11.以下哪种通信方式通常不用于PLC与上位机（如HMI、SCADA）之间的数据交换？（）A.MPIB.PROFIBUS-DPC.PROFINETD.继电器输出答案：D12.在结构化文本（ST）语言中，赋值运算符是（）。A.=：B.:=C.==D.=>答案：B13.编码器与PLC高速计数器模块连接，主要用于测量（）。A.温度B.压力C.位移或速度D.流量答案：C14.在PLC故障诊断中，通过观察CPU模块上的状态LED指示灯，可以初步判断（）。A.电源是否正常B.CPU运行模式C.是否存在错误D.以上都是答案：D15.安全PLC与常规PLC的主要区别在于（）。A.处理速度更快B.具有冗余结构和自诊断功能，符合安全标准C.编程语言不同D.价格更便宜答案：B二、多项选择题（每题2分，共10分，多选、少选、错选均不得分）1.PLC的硬件系统主要由以下哪些部分组成？（）A.中央处理单元（CPU）B.存储器C.输入/输出接口（I/O模块）D.电源模块E.编程器/编程软件答案：A,B,C,D,E2.以下关于西门子S7-1200/1500PLC中组织块（OB）的描述，正确的有（）。A.OB1是主程序循环组织块B.OB100是启动组织块C.OB80是时间错误组织块D.所有OB的优先级相同E.可以创建用户自定义的OB答案：A,B,C,E3.PLC的模拟量信号类型通常包括（）。A.0-20mA电流信号B.4-20mA电流信号C.0-10V电压信号D.±10V电压信号E.24V数字信号答案：A,B,C,D4.在PLC控制系统设计中，提高系统抗干扰能力的措施包括（）。A.对PLC电源加装隔离变压器或滤波器B.输入/输出信号线采用屏蔽电缆并单端接地C.动力线、控制线分开布线D.在感性负载两端并联吸收回路E.将PLC接地端子可靠接地答案：A,B,C,D,E5.以下属于PLC常用编程语言的有（）。A.梯形图（LAD）B.功能块图（FBD）C.指令表（IL/STL）D.结构化文本（ST/SCL）E.顺序功能图（SFC/GRAPH）答案：A,B,C,D,E三、填空题（每空1分，共15分）1.PLC的英文全称是__________________________。答案：ProgrammableLogicController2.在IEC61131-3标准中，用于描述顺序控制过程的图形化编程语言是________。答案：顺序功能图（SFC）3.西门子S7-1200PLC中，一个字节（Byte）包含________个位（Bit）。答案：84.PLC的输入电路通常采用________耦合方式，以实现外部电路与内部CPU的电气隔离。答案：光耦5.在STEP7中，将编程电脑与PLC连接并进行程序下载、监控的通信接口，常见的有________接口和PROFINET接口。答案：以太网（或RJ45）6.三菱PLC中，用于表示16位数据传送的指令是________。答案：MOV7.在PID控制中，P代表________控制，I代表________控制，D代表________控制。答案：比例；积分；微分8.一个PNP型接近开关，其棕色线应接PLC输入的________，蓝色线应接________。答案：24V+（或L+）；0V（或M）9.PROFIBUS-DP网络的两端必须安装________电阻，其阻值为________欧姆。答案：终端；22010.在SCL语言中，用于实现条件判断的多分支语句是________语句。答案：CASE四、简答题（每题5分，共20分）1.简述PLC控制系统设计的一般步骤。答案：1.明确控制要求，分析工艺过程。2.确定I/O点数及类型，选择PLC型号及扩展模块。3.进行硬件设计，包括电气原理图、柜体布置图、接线图等。4.进行软件设计，编写控制程序，并进行模拟仿真调试。5.现场安装、接线与联合调试。6.编制技术文档（如操作手册、维修手册）。7.系统投入运行，并持续维护。2.解释什么是PLC的“双线圈输出”，并说明其可能导致的后果。答案：在同一个PLC扫描周期内，同一个输出线圈（如Q0.0）在程序的不同位置被多次驱动赋值，这种现象称为“双线圈输出”。后果：由于PLC程序执行是顺序扫描的，后面网络中对同一线圈的赋值会覆盖前面的赋值，导致程序逻辑混乱，输出状态不可预测，是编程中的大忌。应通过中间变量（如M点）进行逻辑合并，最终只在一个位置驱动实际输出点。3.说明在PLC与变频器进行通信控制时，通常需要设置和交换哪些主要参数？答案：1.通信参数：双方波特率、数据位、停止位、校验方式必须一致（如RS485）；或IP地址、设备名称（如PROFINET）。2.控制命令：如启动/停止命令、正转/反转命令、故障复位命令等，通常映射到特定的通信字或位。3.频率给定值：通过通信字发送目标频率的百分比或实际频率值。4.状态反馈：读取变频器的运行状态（运行/停止/故障）、当前输出频率、电流、故障代码等。4.简述在TIAPortal中，如何对S7-1200/1500PLC的CPU进行硬件组态和网络组态。答案：1.新建项目，添加新设备，选择正确的CPU型号和固件版本。2.在设备视图中，从硬件目录中将实际的I/O模块、通信模块等拖放至CPU右侧的插槽中。3.为每个模块配置其参数，如I/O地址、模拟量类型、中断等。4.在网络视图中，将PLC的通信接口（如PN/IE接口）拖入，可添加HMI、驱动装置等其它设备。5.为PROFINET设备分配设备名称和设备编号（IP地址可自动或手动分配）。6.编译并下载硬件组态到PLC。五、编程题（第1题12分，第2题13分，共25分）1.题目：使用梯形图（LAD）编写一个三相异步电动机的星-三角（Y-△）降压启动控制程序。控制要求：按下启动按钮（I0.0），电机以星形（Y）接法启动，同时星形启动指示灯（Q0.1）亮。星形启动运行5秒后，自动切换到三角形（△）接法全压运行，星形指示灯灭，三角形运行指示灯（Q0.2）亮。按下停止按钮（I0.1）或热继电器动作（I0.2），电机立即停止，所有指示灯灭。要求有必要的互锁保护（星形接触器和三角形接触器不能同时得电）。请编写PLC程序（假设：星形接触器由Q0.3控制，三角形接触器由Q0.4控制，主接触器由Q0.0控制）。答案（梯形图程序描述）：网络1：启动/停止及主接触器控制|I0.0Q0.0I0.1I0.2||----||------|/|-------|/|-------()----||Q0.0||----||---------------------------------|（说明：启动按钮I0.0与主接触器自锁触点Q0.0并联，串联停止按钮I0.1和热保护I0.2的常闭触点，输出驱动主接触器Q0.0）网络2：星形启动控制及定时|Q0.0I0.1I0.2Q0.4|----------/-------/-------/----()----（驱动星形接触器Q0.3）Q0.3----------------------------------------()----（驱动星形指示灯Q0.1）Q0.3----------------------------------------(TON)---（启动定时器T1，定时时间5s，如T1为TON，PT=5s）网络3：三角形运行控制|Q0.0I0.1I0.2Q0.3T1|----------/-------/-------/-----------()----（驱动三角形接触器Q0.4）Q0.4----------------------------------------()----（驱动三角形指示灯Q0.2）（注：实际答题应为标准的梯形图图形，此处为文字描述其逻辑结构。程序确保了Q0.3和Q0.4的常闭触点互锁，且三角形运行必须在星形启动定时结束后才能接通。）2.题目：使用SCL（结构化控制语言）编写一个简单的模拟量处理功能块（FB）。功能要求：功能块名称为“Scale_Input”。输入参数（Input）：`Raw_Value`:INT//模拟量输入模块读取的原始值`Raw_Min`:INT//原始值下限（如0）`Raw_Max`:INT//原始值上限（如27648）`Scaled_Min`:REAL//工程值下限（如0.0）`Scaled_Max`:REAL//工程值上限（如100.0）输出参数（Output）：`Scaled_Value`:REAL//转换后的工程值`Status`:BOOL//状态，当Raw_Value在[Raw_Min,Raw_Max]范围内时为TRUE，否则为FALSE。内部处理：使用线性变换公式进行标定。S要求：在功能块内判断Raw_Value是否超限，并更新Status。请编写此SCL功能块代码。答案：```pascalFUNCTION_BLOCKScale_InputVAR_INPUTRaw_Value:INT;Raw_Min:INT;Raw_Max:INT;Scaled_Min:REAL;Scaled_Max:REAL;END_VARVAR_OUTPUTScaled_Value:REAL;Status:BOOL;END_VARVAR//无需临时变量END_VAR//主程序IF(Raw_Max<>Raw_Min)THEN//检查原始值是否在有效范围内IF(Raw_Value>=Raw_Min)AND(Raw_Value<=Raw_Max)THENStatus:=TRUE;//执行线性标定计算Scaled_Value:=Scaled_Min+((Raw_Value-Raw_Min)*(Scaled_Max-Scaled_Min)/(Raw_Max-Raw_Min));ELSEStatus:=FALSE;//超限处理，此处将输出值设为最小值，也可根据实际需求调整（如保持上次值或报错值）Scaled_Value:=Scaled_Min;END_IF;ELSE//防止除数为零Status:=FALSE;Scaled_Value:=Scaled_Min;END_IF;END_FUNCTION_BLOCK```六、综合应用题（第1题8分，第2题7分，共15分）1.题目：现有一套由S7-1500PLC（CPU1511-1PN）控制的物料输送系统，通过PROFINET网络连接一台触摸屏（HMI）和两台G120变频器（CU250S-2PN）。系统出现故障：触摸屏上无法显示两台变频器的状态信息，且无法通过触摸屏启动变频器。但PLC程序运行正常，本地DI信号可以启动停止变频器。请根据以上现象，列出可能的故障原因及相应的排查步骤。答案：可能故障原因：1.PROFINET网络通信中断或故障。2.PLC与HMI之间的通信连接问题。3.HMI画面组态错误，变量连接不正确。4.变频器的PROFINET通信参数（设备名称、IP）设置错误或丢失。5.PLC中硬件组态或网络组态与实物不一致，或未正确下载。6.PLC程序中用于通信数据交换的DB块或M区地址被意外修改或访问错误。排查步骤：1.物理层检查：检查PROFINET网线、交换机、接头是否连接牢固，链路指示灯是否正常。2.PLC与HMI诊断：在TIAPortal中在线连接PLC，查看“在线与诊断”中PROFINET接口的状态，检查是否有通信错误。检查HMI的连接配置是否正确。3.设备名称检查：使用TIAPortal的“在线访问”功能，扫描网络，确