2025年自动化(实操)试卷及答案

2025年自动化(实操)试卷及答案考核时长：180分钟满分：100分考核设备配置：西门子S7-1214CDC/DC/DCPLC、西门子G120CPN版变频器、昆仑通态TPC1061Ti触摸屏、额定参数380V/3.2A/1.5kW/1500r/min三相异步电动机、E3Z-LS63光电传感器、E2E-X5ME1接近传感器、SMC型单作用分拣气缸、24V/10A直流稳压电源、数字万用表、压线钳、剥线钳等电工工具一、基础操作题（共30分）1.硬件接线与设备组态（15分）考核要求：（1）依据给定IO分配表完成主电路、控制电路硬件接线，接线需符合电气规范，线号清晰，走线规整，无裸露铜芯，强电、弱电走线分离。IO分配表如下：输入信号：启动按钮SB1(I0.0)、停止按钮SB2(I0.1)、热继电器过载常闭触点FR(I0.2)、物料检测光电传感器S1(I0.3)、变频器故障输出触点(I0.4)输出信号：主接触器KM1(Q0.0)、系统报警灯HL(Q0.1)、分拣电磁阀YV1(Q0.2)、变频器启停控制端子(Q0.3)（2）使用TIA博途V17软件完成PLC硬件组态，设置PLCIP地址为192.168.0.2，子网掩码255.255.255.0，启用时钟存储器字节为MB0，完成组态编译无错误后下载至PLC，确认PLC运行状态无报警。评分标准：接线规范、无错接漏接、绝缘测试合格：7分；组态步骤正确、IP及时钟存储器设置无误：5分；程序下载成功、PLC运行无报错：3分；接线存在错接每处扣2分，组态编译报错扣3分，未启用时钟存储器扣2分，裸露铜芯每处扣1分。2.基础逻辑程序编写与调试（15分）考核要求：编写梯形图程序实现物料输送基础控制逻辑：（1）按下启动按钮SB1，主接触器KM1得电，输送带电机运转，系统进入运行状态；按下停止按钮SB2或热继电器FR触发过载，立即断开所有输出，系统停止运行。（2）光电传感器S1每检测到1个物料触发1次上升沿信号，累计检测到3个物料时，分拣电磁阀YV1得电打开卸料口，2s后自动关闭。（3）系统触发停止或过载故障时，报警灯HL以1Hz频率闪烁，直到再次按下启动按钮SB1复位报警。评分标准：控制逻辑完全符合要求：10分；程序注释完整、结构清晰：2分；联机调试无异常、运行稳定：3分；逻辑每缺失1项扣3分，调试过程中出现短路等危险操作扣5分，未实现闪烁功能扣3分。二、综合应用调试题（共35分）考核要求：结合变频器、触摸屏实现电机调速与分拣系统可视化控制，具体要求如下：1.变频器参数设置：采用端子控制启停，AI0通道0-10V模拟量输入对应电机转速0-1500r/min，设置电机过载保护阈值为1.2倍额定电流，变频器故障输出信号接入PLCI0.4，AO0通道输出0-10V对应实际转速0-1500r/min。4.联机调试：所有功能联动运行无异常，转速控制精度误差≤2%。评分标准：变频器参数设置正确、无报错：10分；PLC逻辑及模拟量转换正确：15分；触摸屏组态完整、通信正常：8分；联机调试运行稳定、精度达标：2分；参数设置错误每处扣2分，模拟量转换误差超过5%扣5分，通信失败扣6分。三、故障排查题（共25分）考核要求：现有已完成接线、程序下载的物料分拣系统，存在3处预设故障，故障现象如下：1.按下启动按钮SB1，输送带电机不运转，触摸屏运行指示灯不点亮；2.光电传感器检测到物料时，分拣气缸无动作，PLCQ0.2指示灯不点亮；3.变频器运行时，触摸屏实际转速显示值始终为0，无转速误差报警。请在15分钟内完成所有故障排查，写出故障点位置及排除方法，排查过程不得损坏设备，不得修改原有正确程序。评分标准：每排查出1处故障得7分，对应排除方法正确得3分，排查超时每超1分钟扣1分，排查过程中出现带电插拔端子、电源短路等危险操作扣10分，损坏设备直接判零分。四、创新拓展题（共10分）考核要求：在现有分拣系统基础上新增产能统计功能，要求如下：1.统计每小时分拣的合格物料数量，数据存储到PLC保持寄存器，掉电后不丢失；2.当日累计分拣总量超过1000件时，触摸屏自动弹出“当日产能达标”提示框；3.每日24点自动清零当日累计产能数据。评分标准：程序逻辑完全符合要求：6分；掉电保持设置正确、数据不丢失：2分；功能验证运行正常：2分；未实现掉电保持扣2分，清零逻辑错误扣3分。参考答案及评分细则一、基础操作题1.硬件接线与设备组态参考答案（1）接线步骤：①主电路：三相380V电源接入断路器进线端，出线端接KM1主触点输入端，KM1主触点输出端接热继电器FR主触点输入端，FR主触点输出端接三相异步电动机定子端子；②控制电路：24V直流电源正极接SB1、SB2、FR、光电传感器、变频器故障触点的公共端，各器件输出端分别接入对应IO端子，所有输入信号公共端M接24V电源负极；输出端Q0.0接KM1线圈正极，Q0.1接报警灯正极，Q0.2接电磁阀正极，Q0.3接变频器启停端子正极，所有输出负载负极接24V电源负极；③绝缘测试：用万用表电阻档测量强电、弱电回路无短路，绝缘电阻≥0.5MΩ。（2）组态步骤：①打开TIA博途V17，新建项目命名为“分拣系统实操”，进入项目视图后点击“添加新设备”，选择CPU1214CDC/DC/DC6ES7214-1AG40-0XB0，确认添加；②进入设备组态界面，双击CPU图标进入属性设置，在“以太网地址”选项中设置IP地址192.168.0.2，子网掩码255.255.255.0；③在“系统和时钟存储器”选项中勾选“启用时钟存储器字节”，设置字节地址为MB0，确认后保存组态；④点击“编译”按钮，确认无错误后，点击“下载”，选择对应以太网接口，将组态下载到PLC，下载完成后将PLC切换为运行模式，确认RUN指示灯常亮。2.基础逻辑程序参考答案①启停逻辑：用SB1常开触点作为启动条件，串联SB2常闭触点、FR常闭触点、KM1常闭自锁触点，输出到Q0.0（KM1），同时置位运行标志位M0.0；②计数逻辑：用I0.3（光电传感器）上升沿触发加计数器C0，C0预设值PV=3，C0当前值等于3时置位M0.1，M0.1触发TON定时器，定时器PT设置为2000ms，定时器输出时复位C0、复位M0.1，同时输出Q0.2（电磁阀）；③报警逻辑：当M0.0断开（停止）或I0.2（FR）断开时，置位报警标志位M0.2，调用时钟存储器M0.0（1Hz脉冲）串联M0.2输出到Q0.1（报警灯），用SB1上升沿复位M0.2。程序所有网络添加对应功能注释，下载后联机调试，确认所有逻辑符合要求。二、综合应用调试题参考答案1.变频器参数设置步骤：①恢复出厂设置：按BOP-2面板MENU键，选择参数P0010设置为30，P0970设置为1，等待10s完成复位；②快速调试：设置P0010=1，P0100=0（中国地区50Hz），P0304=380（电机额定电压），P0305=3.2（电机额定电流），P0307=1.5（电机额定功率），P0310=50（额定频率），P0311=1500（额定转速），P0700=2（端子控制启停），P1000=2（模拟量给定），P0756[0]=0（AI0为0-10V电压输入），P0776[1]=0（AO0为0-10V电压输出），P2000=1500（参考转速），P0731=52.3（故障输出映射到数字输出端子1），P1300=0（V/F控制），设置P0010=0结束快速调试；③过载保护设置：P0640=120（过载倍数为120%，对应阈值3.84A），保存参数。2.PLC程序逻辑：①模拟量输出转换：目标转速存储到MW10（数据类型Int），模拟量输出AQW4（S7-1214C集成模拟量输出通道0）转换公式为AQW4=INT(MW10*27648/1500)，其中27648为S7-12000-10V模拟量对应的未标定最大值；②模拟量输入转换：实际转速模拟量输入为AIW8（集成模拟量输入通道0），实际转速存储到MW12，转换公式为MW12=INT(AIW8*1500/27648)；③误差计算：用实数运算指令计算误差率MD20=ABS((DINT(MW12)-DINT(MW10))/DINT(MW10)*100.0)，当MD20>5.0且M0.0（运行标志）为1时，置位M0.3，输出Q0.1常亮。3.触摸屏组态步骤：①打开MCGS嵌入版组态软件，新建项目选择TPC1061Ti型号，在设备窗口添加“西门子S7-1200”驱动，设置PLCIP地址192.168.0.2，触摸屏IP设置为192.168.0.3，确认通信连接正常；②在用户窗口添加启动按钮（关联变量M0.0，按下置1）、停止按钮（关联变量M0.0，按下置0）、目标转速输入框（关联变量MW10，输入限制0-1500）、实际转速显示框（关联变量MW12）、误差率显示框（关联变量MD20，单位%）、运行指示灯（关联变量Q0.0，亮为运行）、报警文本（关联变量M0.3，可见性设置为M0.3=1时显示）；③组态编译无错误后下载到触摸屏，确认通信正常。4.联机调试：设置目标转速1000r/min，变频器实际转速稳定在980-1020r/min范围内，误差≤2%，所有功能联动正常。三、故障排查题参考答案1.故障1排查：①首先确认PLC供电正常，PWR指示灯常亮；②按下SB1观察I0.0指示灯未点亮，说明输入信号未传输到PLC；③用万用表直流电压档测量I0.0端子与M端电压，按下SB1时仅为0.3V，远低于S7-1200输入高电平阈值15V；④排查接线发现I0.0端子压线松动，重新压接接线端子并紧固，按下SB1后I0.0指示灯点亮，电机正常启动，故障排除。故障点：SB1与I0.0端子接线虚接。2.故障2排查：①触发光电传感器，观察I0.3指示灯点亮，说明传感器信号正常；②查看程序中C0计数器当前值，触发3次后C0输出正常，Q0.2指示灯未点亮；③测量Q0.2端子与M端电压，输出时为0V，排查接线发现Q0.2公共端1L+接线脱落；④重新紧固1L+接线端子，触发传感器后Q0.2指示灯点亮，气缸正常动作，故障排除。故障点：PLC输出公共端1L+接线脱落。3.故障3排查：①变频器运行时，用万用表测量变频器AO0端子与公共端电压为4V（对应转速600r/min），说明变频器输出正常；②查看PLCAIW8通道数值为0，说明模拟量输入信号未传输到PLC；③排查接线发现AO0信号线正负极接反，调换接线后AIW8数值正常，触摸屏显示实际转速与变频器一致，故障排除。故障点：变频器AO0通道接线正负极接反。四、创新拓展题参考答案1.变量定义：在PLC变量表中定义保持变量：小时产量MW20（保持属性勾选）、日产量MD24（保持属性勾选）、系统时间变量DB1.DTL0（DTL数据类型）；②掉电保持设置：进入CPU属性“保持存储器”界面，设置保持地址范围为MB20-MB31，确认编译后下载，掉电后该区域数据不丢失。2.程序逻辑：①调用RD_SYS_T指令读取PLC系统时间，存储到DB1.DTL0变量中，提取分钟字段DB1.DTL0.