PLC应用实践试题及答案

PLC应用实践试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请选出每个问题中唯一正确的答案。）1.PLC采用循环扫描工作方式，其主要原因是：A.提高CPU运算速度B.降低系统成本C.实现程序执行与输入/输出状态同步D.增强系统抗干扰能力2.在PLC梯形图中，一个常开触点可以串联的次数是：A.有限，取决于编程软件限制B.无限，只要逻辑允许C.0次，常开触点只能并联D.1次，常开触点只能串联一次3.下列哪种PLC编程语言属于面向过程的编程语言？A.梯形图(LadderDiagram)B.功能块图(FunctionBlockDiagram)C.语句表(StatementList)D.结构化文本(StructuredText)4.在PLC梯形图中，定时器TON代表：A.长时间定时器B.短时间定时器C.接通延时定时器D.断开延时定时器5.若某PLC输入点X10接通，在梯形图中表示该输入点接通的符号是：A.B.+++C.X10D./X106.在PLC梯形图中，串联一个常闭触点到线圈之后，相当于：A.将该线圈短接，线圈肯定不通电B.该线圈状态不受该触点影响C.只有该常闭触点断开时，线圈才可能通电D.该线圈始终通电7.下列关于PLC输出点的描述，正确的是：A.PLC输出点可以直接驱动交流接触器B.PLC输出点的负载能力很强，无需考虑外接电阻C.输出点是PLC与外部设备之间的接口D.输出点的状态只由程序决定，与外部输入无关8.在PLC控制系统中，实现一个电机点动控制功能，通常需要使用：A.一个定时器B.一个计数器C.启动按钮和停止按钮D.一个置位/复位指令9.PLC程序执行过程中，先执行输入处理，然后执行的是：A.程序块执行B.数据块处理C.输出处理D.通信处理10.下列哪种故障检测方法适用于检查PLC输出点是否断路？A.测量输入电压B.检查输出线圈电流C.利用PLC诊断功能D.测量输出端子对地电阻二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填写在横线上。）1.PLC的扫描工作过程通常包括：______、程序执行、______和通信处理等阶段。2.PLC的编程语言主要有梯形图、语句表、功能块图和______。3.梯形图中，串联电路表示逻辑关系，并联电路表示逻辑关系。4.使用置位（SET）指令可以使线圈保持______状态，使用复位（RESET）指令可以使线圈保持______状态。5.在PLC控制电机正反转应用中，为防止电源短路，正反转接触器线圈之间必须实现______联锁。6.PLC的输入/输出点分为______和______两种基本类型。7.定时器TON的定时时间由其输入端______决定。8.计数器CNT的计数值由其输入端______决定。9.PLC的扫描周期主要受______和用户程序长度的影响。10.PLC通信方式分为______通信和______通信。三、判断题（每题2分，共20分。请判断下列说法的正误，正确的划“√”，错误的划“×”。）1.PLC的输入点接通时，对应的内部常开触点在梯形图中也会接通。（）2.PLC的输出点断开时，对应的内部常闭触点在梯形图中也会断开。（）3.在梯形图中，任意两个或多个线圈可以串联连接。（）4.PLC程序执行过程中，先进行输出处理，然后再进行输入处理。（）5.使用计数器可以实现生产过程中的计数统计功能。（）6.任何情况下，都可以将PLC的输出点直接连接到感性负载（如电机）的两端。（）7.PLC扫描周期是指PLC从开始执行程序到输出状态更新所需要的时间。（）8.PLC的硬件结构主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口电路和电源等部分。（）9.梯形图是一种面向过程的编程语言。（）10.PLC通信协议规定了不同设备间进行数据交换的规则和格式。（）四、简答题（每题5分，共15分。请简要回答下列问题。）1.简述PLC扫描工作过程的主要步骤及其目的。2.简述在梯形图中使用定时器TON进行编程的基本方法（包括符号表示、接线方式和关键元件）。3.简述设计PLC控制系统的基本步骤。五、编程题（共15分。1.编写一个PLC梯形图程序，实现以下控制要求：当启动按钮SB1按下时，电机M1启动运行；当停止按钮SB2按下时，电机M1停止运行。要求使用内部辅助继电器线圈实现控制逻辑。2.编写一个PLC梯形图程序，实现以下控制要求：使用两个按钮SB3（启动）和SB4（停止），控制一个彩灯（Y0）。按下SB3，彩灯Y0点亮并保持；按下SB4，彩灯Y0熄灭。要求使用置位（SET）和复位（RESET）指令实现。六、调试与应用题（共15分。1.某PLC控制系统用于控制传送带。要求：按下启动按钮SB1，传送带电机M1启动运行；运行5秒后，传送带自动停止。若要重新启动，需再次按下SB1。分析该控制要求，说明可能存在的几种故障情况（至少列举三种），并简述相应的检查和排除方法。试卷答案一、选择题1.C解析：PLC采用循环扫描方式是为了在有限的CPU处理能力下，周期性地读取输入状态，执行程序逻辑，并更新输出状态，从而实现对外部设备的实时控制。2.B解析：在梯形图中，触点（常开或常闭）作为逻辑元件，理论上可以无限次串联或并联，只要逻辑和程序长度允许。3.C解析：语句表（StatementList）是一种用类似汇编语言指令的语句来编写程序的语言，属于面向过程的语言。其他选项如梯形图、功能块图、结构化文本更偏向于图形化或高级语言。4.C解析：TON是英文"TimeOn"的缩写，表示接通延时定时器，当输入条件接通时开始计时，定时时间到后输出条件接通。5.C解析：在梯形图中，使用输入点的标签（如X10）来表示该输入点的状态。当X10接通时，该符号代表的状态也为接通。6.C解析：在梯形图中，线圈后面串联一个常闭触点，表示该线圈只有在常闭触点断开的情况下，并且前面逻辑条件满足时，才能通电。7.C解析：PLC输出点是PLC系统与外部世界连接的桥梁，用于控制外部设备（如指示灯、接触器等）。选项A错误，驱动交流接触器通常需要中间继电器或带电源的输出模块；选项B错误，输出点有额定负载能力，需按规范使用；选项D错误，输出状态受程序逻辑和内部状态影响，也受输入状态触发。8.C解析：点动控制的核心是启动信号和停止信号的直接作用，通过按钮控制接触器线圈短时通电实现。定时器、计数器与此基本控制逻辑无关。9.A解析：PLC扫描周期的主要阶段按顺序为：读取输入状态、执行用户程序、更新内部状态、执行通信服务、输出刷新。程序块执行在读取输入之后、更新内部状态之前。10.D解析：测量输出端子对地电阻可以判断输出点是否存在断路。断路时电阻会变得很大（接近无穷大）。选项A测量输入电压无法反映输出端状态。选项B检查输出线圈电流需要外部电路，且不能直接判断开路。选项C的PLC诊断功能主要检查程序错误、通信状态等，不一定直接显示物理断路。二、填空题1.读取输入，执行程序解析：这是PLC扫描周期的两个核心阶段，确保了输入状态被及时读取，程序逻辑被执行。2.结构化文本(StructuredText)解析：这是国际电工委员会（IEC61131-3）规定的五种标准PLC编程语言之一，属于高级语言。3.与，或解析：串联电路中，所有元件都导通，电路才导通，体现“与”逻辑；并联电路中，至少有一个元件导通，电路就导通，体现“或”逻辑。4.保持，复位解析：SET指令将目标线圈置位并保持该状态直到收到RESET指令。RESET指令将目标线圈复位并保持该状态。5.互解析：为防止正反转接触器同时吸合导致电源短路，必须在它们线圈的控制电路中设置电气互锁（串联对方的常闭触点）或机械互锁。6.输入，输出解析：这是PLC与外部设备交互的最基本接口类型。7.输入条件持续时间解析：TON定时器的当前值（定时时间）取决于其输入条件（如一个动合触点）保持接通的时间长度。8.计数脉冲解析：计数器CNT的当前值（计数值）取决于其计数脉冲输入端接收到的脉冲个数。9.CPU处理速度解析：CPU处理能力是决定扫描周期的基础因素，速度越快，扫描周期越短。10.点对点，网络解析：点对点通信是指两个设备之间的直接通信。网络通信是指通过通信介质（如电缆、光纤）和协议，在多个设备之间建立通信网络。三、判断题1.√解析：PLC内部存储区会为每个输入点分配一个位，当物理输入点接通时，对应的内部位也置为“1”，在梯形图中用相应的常开触点表示。2.√解析：同理，当物理输出点断开时，对应的内部位置为“0”，在梯形图中用相应的常闭触点表示。3.√解析：在梯形图中，线圈可以像电阻一样串联，串联的触点都需闭合，线圈才通电。串联的个数没有理论限制。4.×解析：PLC扫描的正确顺序是：读取输入->执行程序->更新内部状态->输出刷新->通信处理。输出刷新是在程序执行之后，内部状态更新之前。5.√解析：计数器是PLC中常用的元件，可以用于统计生产过程中的产品数量、次数等。6.×解析：PLC输出点有类型（如继电器输出、晶闸管输出）和额定电压电流限制。直接连接感性负载（如电机）会产生很高的反电动势，可能损坏输出点或需要额外的驱动电路（如中间继电器、固态继电器）。7.√解析：扫描周期是指从读取输入状态开始，到输出状态更新完毕所经历的时间，它反映了PLC响应外部事件的速度。8.√解析：这是PLC硬件系统构成的基本要素，共同完成数据的采集、处理、输出和通信等功能。9.×解析：梯形图是一种图形化的、面向过程的编程语言，其符号和连线模拟了继电器控制电路。结构化文本是面向过程的文本语言。10.√解析：通信协议是设备间通信的“语法规则”，规定了数据格式、传输方式、错误检测等，确保数据正确交换。四、简答题1.解析：PLC扫描工作过程主要分为以下步骤：*读取输入（InputScan）：CPU将所有输入点的状态（开/关）读入到PLC的输入映像区。在此阶段，输入点的物理状态不会改变。*执行程序（ProgramExecution）：CPU按照用户程序存储器中的地址顺序（或扫描顺序），执行用户编写的程序。程序执行过程中，会读取输入映像区中的输入状态，并写入输出映像区或内部继电器区。*更新内部状态（UpdateInternalStatus）：执行完程序后，CPU根据需要更新内部继电器、定时器、计数器等元件的状态。*输出刷新（OutputScan/OutputRefresh）：在整个程序执行完成后，CPU将输出映像区中的所有输出状态（开/关）一次性传送到对应的物理输出点，驱动外部设备。在此阶段，输出点的状态才发生变化。*通信处理（CommunicationService）：在某些扫描周期中，还会执行通信任务，如与其他PLC或上位机交换数据。目的是在有限的CPU资源下，周期性地完成对输入的采集、程序的运算处理和输出的控制，实现对工业过程的实时监控。2.解析：使用定时器TON进行梯形图编程的基本方法如下：*符号表示：在梯形图中使用标准的TON定时器符号。符号通常包含一个方框，方框内或旁边标有"TON"，并有两个输入端和一个输出端。一个输入端标有“IN”（输入条件），用于触发定时器开始计时；另一个输入端（有时是方框内部）标有“Q”（输出条件），表示定时器当前值达到设定值时，该输出端变为“1”状态。还有一个输出端（有时也在方框内部）标有“ET”（当前值），显示定时器的当前计时值。*接线方式：将一个动合触点（或逻辑表达式）连接到定时器的“IN”输入端。当这个触点闭合时，定时器开始计时。定时器的“Q”输出端可以像普通线圈一样连接到其他逻辑线路中，控制后续动作。定时器的“ET”端通常不直接用于外部控制，而是供程序内部读取当前计时值。*关键元件：需要一个TON定时器元件，其定时时间（T）需要预先设定（例如，通过HSC（高速计数器）模块或特殊功能模块设定，或者在程序中用数据寄存器指定）。程序中需要使用比较指令或移位指令等，在定时时间到时，产生一个信号来复位定时器（如果需要重复使用）。3.解析：设计PLC控制系统的基本步骤通常包括：*分析控制要求：详细研究用户需求，明确系统需要实现的功能、控制对象、工艺流程、操作方式、安全要求等。将文字描述的控制要求转化为清晰、具体的逻辑关系。*确定控制方案：根据控制要求，选择合适的控制策略（如顺序控制、闭环控制等），设计控制逻辑草图或流程图。考虑系统的可靠性、灵活性、可维护性。*选择PLC硬件：根据控制规模（I/O点数）、控制速度要求、输入/输出信号类型（电压、电流、模拟量、脉冲等）、通信需求、环境条件等因素，选择合适的PLC型号、CPU性能、I/O模块、电源及其他辅助设备（如编程器、HMI、网络设备等）。*设计硬件接线图：绘制PLC的外部接线图，标明所有输入设备（传感器、按钮等）和输出设备（接触器、指示灯等）与PLCI/O模块的连接方式。确保电气安全和信号匹配。*编写PLC程序：使用选定的PLC编程语言（如梯形图、语句表等），根据设计的控制逻辑和方案，编写用户程序。程序应结构清晰、注释完整、符合编程规范。*程序调试与测试：将程序下载到PLC中，连接好外部设备，进行调试。通过模拟输入信号，观察输出响应，检查程序逻辑是否正确。逐步测试系统所有功能，发现并排除错误。可能需要进行参数整定。*系统文档编制与投运：编制完整的系统文档，包括系统设计说明、硬件清单、接线图、程序清单、操作手册、维护手册等。在确认系统调试合格后，正式投入运行，并进行必要的运行监控和维护。五、编程题1.解析：点动控制的核心是直接用按钮信号控制接触器。程序如下：```ladder--|[/]-[X1]-(Y0)-()--|[/]-[X2]-()-```说明：*X1代表启动按钮SB1的常开触点（按下时闭合）。*X2代表停止按钮SB2的常开触点（按下时闭合）。*Y0代表电机M1接触器线圈的输出点。*方括号[]内的斜杠[/]代表常闭触点。*程序逻辑：当停止按钮X2（常闭触点）闭合，并且启动按钮X1闭合时，线圈Y0通电，电机M1启动。任何时候只要停止按钮X2断开（无论X1状态如何），线圈Y0就断电，电机M1停止。这实现了基本的“启动-停止”点动控制。括号()内为内部辅助继电器，这里未使用。2.解析：使用SET/RESET指令控制彩灯，可以实现按下启动后保持点亮，按下停止后立即熄灭的效果。程序如下：```ladder--|[/]-[X3]-(SETY0)--|[/]-[X4]-(RESETY0)--```说明：*X3代表启动按钮SB3的常开触点。*X4代表停止按钮SB4的常开触点。*Y0代表彩灯的输出点。*SETY0：当启动按钮X3闭合时，SET指令使线圈Y0保持“1”（通电）状态，即使X3断开，Y0也会保持通电状态。*RESETY0：当停止按钮X4闭合时，RESET指令使线圈Y0立即变为“0”（断电）状态。*程序逻辑：按下SB3，彩灯Y0点亮并保持。按下SB4，彩灯Y0立即熄灭。这利用了SET/RESET指令的“记忆”和“立即复位”特性。六、调试与应用题1.解析：*控制要求分析：启动（SB1）->运行->运行5秒->停止（自动）->重新启动（SB1）。*可能故障情况及排除方法：1.故障情况：按下SB1，电机M1不启动。*检查：检查SB1按钮是否接触良好、接线是否正确。检查电机M1熔断器是否熔断。检查控制回路中的接触器线圈是否得电（可以用万用表电压档测量线圈两端电压）。检查PLC输出点Y1（假设控制接触器KM1）对应的输出模块是否工作正常（用万用表测量输出点对地电压，或用指示灯测试）。*排除：更换SB1