大学 PLC 考试试题及答案

大学PLC考试经典试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填入括号内）1.PLC采用扫描工作方式的主要目的是（）。A.提高输出响应速度B.简化硬件电路C.实现程序的循环执行D.便于进行故障诊断2.在PLC的硬件系统中，将现场信号（如按钮、传感器）引入PLC内部的模块称为（）。A.输出模块B.电源模块C.输入模块D.中央处理器模块3.下列哪种PLC编程语言最接近电气原理图，常用于电气技术人员？（）A.指令表B.梯形图C.功能块图D.结构化文本4.在梯形图中，一个常开触点可以与多个线圈串联连接，这是因为梯形图逻辑是基于（）。A.串行处理B.并行处理C.时序逻辑D.并行与串行结合5.用于实现定时控制的指令是（）。A.计数器指令B.数据传送指令C.定时器指令D.中断指令6.一个通电延时定时器（TON）指令，其常开触点在定时时间到达前是（）状态。A.闭合B.断开C.闪烁D.高阻态7.在PLC控制系统中，用于将数字信号转换为模拟信号的模块是（）。A.数字量输出模块B.模拟量输入模块C.模拟量输出模块D.通信模块8.将PLC的输出信号用来驱动交流接触器、电磁阀等大功率负载时，通常需要使用（）。A.晶体管输出模块B.晶闸管输出模块C.继电器输出模块D.光电耦合器模块9.PLC程序执行过程中，输入映像区的内容（）。A.随时变化，反映现场实际状态B.在扫描开始时固定，在整个程序执行中不变C.只在输入采样阶段变化D.只在输出刷新阶段变化10.在PLC控制系统中，实现一个电动机先启动，延时5秒后自动停止的控制，最合适的定时器是（）。A.断电延时定时器（TOF）B.保持型定时器（RTO）C.通电延时定时器（TON）D.计数器指令11.下列关于PLC特点的描述，错误的是（）。A.可靠性高，抗干扰能力强B.编程简单，易于掌握C.系统灵活，易于改造D.适用于大型复杂控制系统（相对于小型DCS）12.PLC的存储器通常分为系统程序存储器和用户程序存储器，其中系统程序存储器一般采用（）。A.RAMB.EPROM或FlashMemoryC.ROMD.DRAM13.梯形图中，一条支路断开，即使其他支路接通，也不会影响线圈的得电，这体现了PLC的（）。A.并行性B.串行性C.独立性D.时序性14.用于实现计数功能的指令是（）。A.定时器指令B.数据比较指令C.计数器指令D.数据移位指令15.PLC的通信接口用于实现PLC与（）之间的数据交换。A.人机界面（HMI）B.其他PLCC.变频器D.以上都是二、填空题（请将答案填入横线上）1.PLC的主要工作方式是循环扫描，其基本过程通常包括输入采样、______、输出刷新三个阶段。2.PLC的编程语言主要有梯形图、指令表、功能块图和______等。3.在梯形图中，一个常闭触点串联在电路中，相当于传统电路中的______连接。4.用于实现两个数字量之间大小比较的指令称为______指令。5.PLC的输入模块通常具有光电耦合等隔离功能，其主要目的是______。6.PLC的输出模块根据输出形式不同，主要分为______输出和模拟量输出两种。7.当PLC程序需要根据某个条件是否满足来决定执行路径时，会使用______指令。8.PLC的扫描周期是指PLC完成一个完整扫描过程所需的时间，它受PLC的______和程序执行复杂度的影响。9.在PLC控制系统中，实现顺序控制通常可以使用______图或顺序功能指令。10.将PLC的输出信号通过中间继电器再去驱动交流接触器时，属于______耦合方式。三、判断题（请将“正确”或“错误”填入括号内）1.PLC的扫描工作方式会使得输入/输出响应存在延迟。（）2.梯形图中的触点只能用于连接线圈，不能直接连接其他触点。（）3.计数器指令可以用来对外部事件进行计数，也可以用来实现延时控制。（）4.PLC的输入模块只能接收直流电压信号。（）5.PLC程序设计时，必须严格遵守电气安全规范。（）6.功能块图（FBD）更适合表达复杂的逻辑关系和数据处理过程。（）7.PLC的中央处理器（CPU）负责执行用户程序，并管理整个系统。（）8.任何PLC程序都可以直接用梯形图和指令表两种语言来编写。（）9.PLC控制系统比传统的继电器控制系统更可靠、灵活。（）10.在PLC程序中，定时器和计数器都是具有记忆功能的元件。（）四、简答题1.简述PLC扫描工作方式的主要过程及其对输入/输出响应的影响。2.简述选择PLC输入/输出模块时应考虑的主要因素。3.简述在梯形图中使用定时器指令实现延时启动控制的基本方法。4.什么是PLC的I/O点？如何进行I/O点的分配？五、计算题1.某控制系统使用通电延时定时器（TON），定时设定值为100ms。请计算当定时器启动后，经过250ms、500ms时定时器的当前值（或状态）会是怎样？（假设没有复位）2.某计数器指令（CTU）用于对某个脉冲信号进行计数，当计数到15时，需要使一个输出线圈Y10得电。请简述该计数器指令的用法，并画出梯形图逻辑的一部分（包括计数器线圈、计数条件触点、输出线圈Y10）。六、设计题1.设计一个简单的PLC控制程序，要求实现以下功能：启动按钮按下后，电动机M启动运行；同时启动一个通电延时定时器（TON），设定时间为10秒。当定时时间到达时，电动机M自动停止。请用梯形图语言描述该控制逻辑，并说明关键编程元件的用法。试卷答案一、选择题1.C解析：PLC扫描工作方式的核心是循环执行程序，这使得程序可以重复运行，不断检测输入状态并更新输出状态。2.C解析：输入模块是PLC系统与工业现场信号（如传感器、按钮）连接的桥梁，负责将物理信号转换为PLC内部能处理的数字信号。3.B解析：梯形图的外形与传统的电气控制线路图相似，左右两侧有垂直线，中间有横线连接触点和线圈，易于电气工程师理解。4.B解析：梯形图逻辑在程序执行时是并行处理的，即一个扫描周期内，所有支路的逻辑同时计算，只要满足条件，对应的线圈就会立即得电。5.C解析：定时器指令是PLC编程中用于实现时间控制的基本指令，用于在程序中产生时间延迟。6.B解析：通电延时定时器（TON）在定时时间未到达时，其常开触点是断开的，只有在定时时间达到后，触点才闭合。7.B解析：模拟量输入模块（AI）的功能是将来自传感器（如温度、压力传感器）的连续变化的模拟信号转换为PLC可以处理的数字信号。8.C解析：继电器输出模块可以通过继电器的机械触点来切换大功率负载（如交流接触器、电磁阀）的通断，实现强电驱动。9.A解析：输入映像区是PLC内部一个重要的数据区，它实时反映了外部输入信号的状态，在每次扫描的输入采样阶段更新。10.C解析：通电延时定时器（TON）在定时时间到达之前保持其常开触点断开状态，定时时间到达后触点闭合，符合题意实现延时停止。11.D解析：PLC虽然功能强大，但在处理超大型、超复杂的控制系统方面，通常不如分布式控制系统（DCS）或集散控制系统（FCS）优势明显，更常用于中小型控制系统。12.B解析：PLC的系统程序（固件）通常存储在只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）或闪存（FlashMemory）中，以防止被意外修改或丢失。13.C解析：梯形图中的每个支路是相互独立的，一个支路的断开不影响其他支路的逻辑运算，这体现了各逻辑支路的独立性。14.C解析：计数器指令（CTU）用于对指定的输入脉冲进行计数，当计数达到预设值时，计数器输出状态改变，可用于实现计数或延时控制。15.D解析：PLC的通信接口是连接PLC与HMI、其他PLC、变频器、传感器、执行器等设备的关键，用于实现数据交换和系统联网。二、填空题1.程序执行解析：扫描工作方式包括输入采样、程序执行、输出刷新三个主要阶段，这三个阶段按顺序循环进行。2.结构化文本解析：结构化文本（ST）是一种类似于高级编程语言的文本型编程语言，适合编写复杂的算法和逻辑。3.串联解析：在梯形图中，一个常闭触点串联在电路中，相当于在传统电路中把两个开关（或触点）首尾相连。4.数据比较解析：数据比较指令用于比较两个或多个数据的大小关系，如大于、小于、等于等。5.隔离解析：PLC输入模块的隔离功能可以有效防止工业现场强电或干扰信号损坏PLC内部电路，提高系统的安全性和可靠性。6.晶体管解析：PLC输出模块根据输出元件不同，主要分为晶体管输出（用于驱动直流负载）和继电器输出（用于驱动交流负载）。7.跳转解析：跳转指令（如JMP、LDP、ELP等）可以在程序执行过程中改变正常的执行顺序，根据条件是否满足决定是否跳转到指定的程序段。8.运算速度解析：PLC的扫描周期主要取决于PLC本身的中央处理器（CPU）的运算速度以及程序指令的数量和复杂程度。9.顺序功能解析：顺序功能图（SFC）或顺序功能指令是一种用于描述程序执行顺序的图形化或文本化方法，非常适合实现具有明确步骤的顺序控制。10.电气解析：当PLC输出信号通过中间继电器再去驱动负载时，信号经过了中间继电器的触点，这是一种电气耦合方式。三、判断题1.正确解析：由于PLC采用扫描工作方式，输入信号的处理和输出信号的刷新都有一定的延迟，这个延迟时间就是扫描周期。2.错误解析：梯形图中的触点不仅可以连接线圈，也可以串联或并联连接其他触点，用于构成复杂的逻辑关系。3.正确解析：计数器指令（CTU）可以对内部或外部触点的闭合次数进行计数，当计数达到设定值时输出动作，可以间接实现延时控制（例如，用脉冲发生器产生延时信号）。4.错误解析：PLC输入模块可以接收多种类型的信号，常见的有直流（DC）电压信号和直流（DC）电流信号。5.正确解析：PLC控制系统用于工业现场，现场环境复杂，存在高压、强电、电磁干扰等危险因素，编程时必须严格遵守电气安全规范，确保人员和设备安全。6.正确解析：功能块图（FBD）使用图形化的功能块表示逻辑运算，适合表达数据流和控制流程，尤其在描述复杂的功能块调用和数据处理时比较直观。7.正确解析：CPU是PLC的核心，负责执行用户程序、管理内存、处理输入/输出、监控系统状态等核心任务。8.错误解析：并非所有PLC程序都支持所有四种编程语言，不同品牌、型号的PLC对编程语言的支持可能有差异，例如某些小型PLC可能只支持梯形图和指令表。9.正确解析：与传统的继电器控制系统相比，PLC控制系统具有更高的可靠性（无触点、寿命长）、更强的抗干扰能力、更灵活的编程和组态能力、更方便的维护等优点。10.正确解析：定时器（如TON,TOF,RTO）和计数器（如CTU,CTD）都是具有记忆功能的编程元件，它们能够存储特定的值，并根据输入条件改变状态。四、简答题1.解析：PLC扫描工作方式是指CPU按照固定顺序周期性地执行程序的过程。主要过程包括：*输入采样：CPU集中读取所有输入模块的状态，并将这些状态存入输入映像区，在接下来的程序执行过程中，程序访问的是输入映像区的内容，而与现场实际输入状态无关。*程序执行：CPU按照梯形图从上到下、从左到右的顺序执行用户程序，根据输入映像区的内容和程序逻辑计算输出结果，并更新输出映像区。*输出刷新：在程序执行结束后，CPU将输出映像区中的内容一次性地传送到输出模块，驱动实际的输出设备，完成一次完整的扫描周期。这个过程循环进行。输入/输出响应的影响在于：输入信号的状态更新发生在输入采样阶段，而输出信号的状态更新发生在输出刷新阶段，因此存在固有的延迟，这个延迟时间等于一个扫描周期的时间。输入采样阶段结束后到输出刷新阶段开始之前，即使输入信号发生变化，输出也不会立即响应。2.解析：选择PLC输入/输出模块时应考虑的主要因素包括：*输入/输出类型和信号形式：根据被控设备（传感器、按钮）提供的是数字量信号（开关量）还是模拟量信号（连续变化的电压或电流），选择相应的输入模块（数字量输入或模拟量输入）和输出模块（数字量输出或模拟量输出）。数字量输入又需区分直流（DC）或交流（AC），电压等级（如24VDC）等。*点数：根据控制系统中所需的最大输入点数和输出点数，选择总点数足够的I/O模块，并考虑一定的余量。*响应速度：对于需要快速响应的输入信号（如高速脉冲、快速开关信号），需要选择响应速度快的输入模块。对于需要精确控制输出时间的场合，可能需要选择具有脉冲输出功能或高速输出能力的模块。*功率容量：对于数字量输出模块，需要根据所驱动的负载类型（如指示灯、小型继电器、接触器）和功率消耗选择合适的输出类型（继电器输出或晶体管输出）和电流容量。对于模拟量输出模块，需考虑其输出范围、精度和驱动能力。*隔离与抗干扰能力：考虑现场环境是否存在强电干扰、高压危险等，选择具有良好隔离性能（如光电隔离）的模块，以提高系统的可靠性和安全性。*通信功能：如果需要将PLC接入网络，选择具有所需通信协议（如Modbus,Profibus,Ethernet/IP等）接口的模块或通信处理器。*成本：在满足性能要求的前提下，考虑模块的价格和总体成本。3.解析：在梯形图中使用通电延时定时器（TON）实现延时启动控制的基本方法如下：*定时器线圈（T）的置位：在启动按钮常开触点闭合时，使用一个接点或线圈（如Y0）将TON定时器线圈（如T0）置位。这通常通过使用“置位”（SET）指令或直接将一个输出线圈连接到定时器线圈的方式实现。当这个动作完成时，定时器开始计时。*定时器触点的连接：将TON定时器的常开触点（T0的常开触点）串联在控制目标输出线圈（如Y1）的路径上。*延时逻辑：当启动按钮按下，使TON定时器线圈得电并开始计时后，其常开触点在定时时间（设定值）到达之前是断开的。只有当定时时间到达时，定时器常开触点才闭合。此时，如果启动按钮仍然保持闭合状态，电路将导通，使目标输出线圈Y1得电。*电路示例（概念性）：[启动按钮常开触点][串联][TON定时器(T0)常开触点][串联][目标输出线圈Y1]*注意：在定时时间到达后，如果需要定时器自动复位（停止计时），可以在定时器常开触点闭合使Y1得电的电路中串接一个Y1的常闭触点，或者在程序中添加定时器（T0）的复位（RESET）指令。4.解析：PLC的I/O点是指PLC输入（Input）和输出（Output）接口的总数。I/O点数是衡量PLC规模的指标之一。*I/O点分配：指根据控制系统的实际需求，将PLC的I/O点具体分配给现场的输入设备和输出设备的过程。这通常在PLC硬件组态阶段完成，并在编程时明确。*分配原则：*按类型分配：将数字量输入点分配给传感器、按钮、开关等输入设备；将数字量输出点分配给指示灯、接触器线圈、电磁阀等输出设备；将模拟量输入点分配给需要测量连续变化的传感器（如温度、压力、流量）；将模拟量输出点分配给需要模拟量控制的执行机构（如阀门、变频器）。*按区域分配：为了便于管理和查找，可以将I/O点按设备位置、功能区域等进行分组分配，并在PLC硬件组态软件中设置相应的区域或槽位。*考虑冗余：对于关键设备或信号，可以考虑使用多个I/O点进行冗余检测或备份。*预留备用：考虑到系统可能的扩展或未来修改，应预留一部分I/O点作为备用。*遵循电气规范：输入/输出点的分配应遵循相关的电气安全规范和标准，如强弱电分开、不同电压等级信号分开等。*地址分配：每个I/O点都需要一个唯一的地址（如I0.0,Q0.1）来标识，这个地址在硬件组态时确定，并在编写程序时使用，以便程序能够正确地读写对应的输入/输出状态。五、计算题1.解析：*定时器设定值：100ms*定时器启动后经过时间1：250ms*定时器启动后经过时间2：500ms*TON定时器在启动后开始计时，当前值（或称为累积时间）从0开始增加。*经过250ms：由于250ms>100ms，定时器已经到达或超过设定时间。当前值达到设定值100ms。定时器常开触点闭合。状态：当前值=100ms，触点闭合。*经过500ms：由于500ms>100ms，定时器早已到达设定时间。当前值仍然保持在设定值100ms。定时器常开触点保持闭合状态。状态：当前值=100ms，触点闭合。*结论：经过250ms时，定时器当前值为100ms，其常开触点闭合；经过500ms时，定时器当前值仍为100ms，其常开触点保持闭合状态。2.解析：*编程元件：*计数器线圈：CTUN0（假设使用N0计数器）*计数条件触点：一个常开触点，当该触点闭合时计数器加1。*输出线圈：Y10*复位信号（可选，用于手动复位）：一个常开触点，用于给计数器一个复位信号（R）。*梯形图逻辑（部分）：```plaintext[计数条件触点][串联][计数器线圈CTUN0][串联][输出线圈Y10][可选：复位信号触点][串联][计数器复位指令RESETN0]```*程序说明：*当“计数条件触点”闭合时，CTUN0开始计数，每闭合一次（或根据设计为每个脉冲边缘），计数器的当前值加1。*当计数器的当前值达到预设值15时，计数器输出状态变为“ON”（或称为计数器完成状态触点闭合）。*在梯形图中，当计数器输出状态变为“ON”时，对应的串联电路导通，使输出线圈Y10得电。*如果需要手动复位计数器，当“复位信号触点”闭合时，计数器复位指令（RESETN0）会使计数器当前值清零，并可能使计数器输出状态变为“OFF”。六、设计题1.解析：*控制要求分析：*启动条件：启动按钮按下。*启动动作1：电动机M启动运行（假设由输出线圈Y0控制）。*启动动作2：同时启动一个通电延时定时器（TON），设定时间为10秒。*延时动作：当定时时间到达10秒时，电动机M自动停止（假设由输出线圈Y0的常闭触点或另一个输出线圈Y1控制）。*编程元件选择：*启动按钮：I0.0*电动机M：Y0*通电延时定时器：TONT0，设定值10S*梯形图设计：```plaintext[启动按钮I0.0常开触点][串联][定时器线圈T0][串联][输出线圈Y0][定时器T0常闭触点][串联][输出线圈Y0]```*逻辑说明：1.当按下启动按钮I0.0时，其常开触点闭合。2.触点I0.0闭合，使定时器线圈T0得电。3.定时器T0得电后开始计时