2026年电气控制与plc期末考试题及答案

2026年电气控制与plc期末考试题及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.低压电器按操作方式可分为（手动电器）和（自动电器）两类。2.交流接触器的核心结构包括（电磁机构）、（触头系统）、（灭弧装置）三部分。3.热继电器的主要保护功能是（过载保护），因其热惯性特性，不能作为（短路保护）器件使用。4.PLC采用循环扫描的工作方式，一个完整的扫描周期分为（输入采样阶段）、（程序执行阶段）、（输出刷新阶段）三个核心阶段。5.S7-1200PLC的内部软元件中，输入继电器的前缀为（I），输出继电器的前缀为（Q），辅助继电器的前缀为（M），定时器前缀为（T）。6.电气控制系统中常用的联锁控制包括（自锁）和（互锁）两类，其中前者用于实现负载的持续通电保持，后者用于防止两个冲突的执行元件同时动作。7.三相异步电动机星三角降压启动时，定子绕组启动阶段接成星形，相电压为额定电压的1/√3，启动电流为直接启动的（1/3），启动转矩为直接启动的（1/3），仅适用于定子绕组额定接法为（三角形）的异步电机。8.PLC的输出接口按类型可分为继电器型、（晶体管型）、晶闸管型三类，其中适合高速脉冲输出、仅适配直流负载的是（晶体管型）。9.熔断器在电气控制系统中的核心作用是（短路保护），使用时需（串）联在被保护电路中。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列低压电器中，可实现短路保护功能的是（）A.热继电器B.交流接触器C.熔断器D.中间继电器【答案】C2.PLC扫描周期的长短主要取决于下列哪个因素（）A.输入采样的硬件延迟B.用户程序的长度C.输出刷新的响应时间D.电源电压的稳定性【答案】B3.交流接触器衔铁吸合后，线圈的工作电流与吸合前相比（）A.明显增大B.明显减小C.保持不变D.随机波动【答案】B4.多地控制电路中，启动按钮和停止按钮的接线原则为（）A.启动按钮串联，停止按钮并联B.启动按钮并联，停止按钮串联C.启动、停止按钮均并联D.启动、停止按钮均串联【答案】B5.下列关于PLC内部软元件的说法，正确的是（）A.输入继电器的触点可由用户程序直接驱动B.输出继电器的触点仅能使用1次C.辅助继电器的触点可无限次调用D.定时器的当前值掉电后必然丢失【答案】C6.星三角降压启动的适用场景为（）A.所有三相异步电机B.定子绕组星形接法的异步电机C.定子绕组三角形接法的异步电机D.绕线式异步电机【答案】C7.顺序功能图（SFC）的核心三要素是（）A.步、转移条件、动作B.输入、输出、逻辑C.触点、线圈、指令D.定时器、计数器、辅助继电器【答案】A8.下列关于热继电器的说法，错误的是（）A.热元件需串联在主电路中B.常闭触点需串联在控制回路中C.可对电机实现缺相保护D.动作后可立即自动复位【答案】D9.S7-1200PLC中，用于检测上升沿脉冲的指令是（）A.EUB.EDC.SETD.RST【答案】A10.下列关于中间继电器和交流接触器的区别，说法正确的是（）A.中间继电器的触点容量更大B.交流接触器有主触点和辅助触点之分，中间继电器无主触点C.中间继电器不能用于控制小功率负载D.交流接触器的触点数量更多【答案】B三、判断题（每题1分，共10分，对打√，错打×）1.热继电器可同时实现电机的过载保护和短路保护。（）【答案】×2.PLC的输入输出接口均带有光电隔离装置，可有效提升系统抗干扰能力。（）【答案】√3.交流接触器的线圈可接入同电压等级的直流电源正常工作。（）【答案】×4.自锁回路利用接触器的常开辅助触点与启动按钮并联实现，可保持线圈持续通电。（）【答案】√5.PLC的扫描工作方式可避免触点竞争和时序失配问题，可靠性高于传统继电器控制系统。（）【答案】√6.熔断器的额定电流必须小于被保护电路的最大工作电流。（）【答案】×7.电气原理图绘制时，所有电器的触点均按照未通电、未受力的初始状态绘制。（）【答案】√8.晶体管输出型PLC可直接驱动交流接触器线圈。（）【答案】×9.顺序控制中，只有前一步的动作执行完成且转移条件满足，才能进入下一步。（）【答案】√10.三相异步电机的正反转控制仅需要调换两相电源进线的相序即可实现。（）【答案】√四、简答题（每题5分，共20分）1.简述PLC的循环扫描工作原理及各阶段的执行逻辑。【答案】PLC采用周期性循环扫描的工作方式，每个扫描周期分为三个核心阶段：①输入采样阶段：PLC一次性读取所有输入端子的通断状态，将其锁存到输入映像寄存器中，该阶段结束后，即使外部输入状态发生变化，输入映像寄存器的值也不会改变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段；②程序执行阶段：PLC按照从上到下、从左到右的顺序扫描用户程序，读取输入映像寄存器、其他软元件的状态，按照程序逻辑进行运算，运算结果写入输出映像寄存器中；③输出刷新阶段：PLC将输出映像寄存器中所有输出继电器的状态一次性刷新到输出锁存器中，通过输出接口驱动外部负载。扫描周期的长度由用户程序长度、硬件性能决定，这种工作方式可有效提升系统抗干扰能力，避免时序混乱问题。2.简述三相异步电机星三角降压启动的工作过程、优缺点及适用场景。【答案】星三角降压启动的工作过程为：启动阶段将电机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为额定相电压的1/√3，此时启动电流为直接启动的1/3，可大幅降低启动电流对电网的冲击；待电机转速上升到接近额定转速时，将定子绕组切换为三角形接法，每相绕组承受额定电压，电机进入额定运行状态。优点：设备结构简单、成本低、运行可靠，维护方便；缺点：启动转矩仅为直接启动的1/3，启动转矩低，且启动过程中存在二次冲击电流。适用场景：仅适用于定子绕组额定接法为三角形的三相异步电机，且为空载或轻载启动的场合，常见于水泵、风机等负载的启动控制。3.简述交流接触器与中间继电器的异同点。【答案】相同点：工作原理一致，均是通过电磁线圈得电带动衔铁动作，实现触点的通断控制，都属于电磁式电器。不同点：①功能定位不同：交流接触器用于通断主电路，承载电流大；中间继电器用于扩展控制回路的触点数量和触点容量，承载电流小；②结构差异：交流接触器有主触点和辅助触点之分，主触点容量大，带有专用灭弧装置；中间继电器无主触点，所有触点均为辅助触点，灭弧装置简单或无灭弧装置；③参数差异：交流接触器主触点额定电流通常为5A以上，最大可达数千安；中间继电器触点额定电流通常为5A以下，线圈电压等级覆盖范围更广，适合控制回路的信号扩展。4.简述S7-1200PLC中置位（SET）、复位（RST）指令与自锁回路的异同点。【答案】相同点：二者均可实现输出信号的保持功能，控制负载持续通电。不同点：①实现逻辑不同：自锁回路是通过硬件触点的逻辑并联实现，即输出的常开触点与启动信号并联；SET/RST是通过指令层面的逻辑控制实现，置位信号触发后输出保持为1，复位信号触发后输出保持为0；②灵活性不同：自锁回路仅能通过串联的停止信号复位，复位条件单一；SET/RST可在程序任意位置设置多个复位条件，控制更灵活；③适用场景不同：自锁回路适合逻辑简单的单条件启停控制，程序可读性强，故障排查方便；SET/RST适合多条件启停、顺序控制、联锁逻辑复杂的场景，可大幅简化程序结构。五、编程题（每题10分，共20分）1.某三相异步电机需要实现正反转控制，控制要求如下：①设置正转启动按钮SB1、反转启动按钮SB2、总停止按钮SB3，带过载保护；②正反转之间设置双重互锁，避免相间短路；③电机运行时对应指示灯点亮。已知S7-1200PLC的IO分配为：SB1（I0.0）、SB2（I0.1）、SB3（I0.2）、热继电器常闭触点FR（I0.3）、正转接触器KM1（Q0.0）、反转接触器KM2（Q0.1）、正转指示灯HL1（Q0.2）、反转指示灯HL2（Q0.3）。请编写对应的梯形图程序并说明设计要点。【答案】程序设计及要点如下：（1）IO分配确认：输入信号均为常开触点，热继电器采用常闭触点接入输入端子，过载时I0.3状态为0。（2）程序逻辑：①正转控制回路：I0.0（正转启动）的常开触点并联Q0.0的常开辅助触点（自锁），串联I0.2（停止）常闭触点、I0.3（热继）常闭触点、Q0.1的常闭触点（软件互锁），输出驱动Q0.0（正转接触器）；②反转控制回路：I0.1（反转启动）的常开触点并联Q0.1的常开辅助触点（自锁），串联I0.2（停止）常闭触点、I0.3（热继）常闭触点、Q0.0的常闭触点（软件互锁），输出驱动Q0.1（反转接触器）；③指示灯回路：Q0.0的常开触点驱动Q0.2（正转指示灯），Q0.1的常开触点驱动Q0.3（反转指示灯）。（3）设计要点：除程序中的软件互锁外，需在外部硬件回路中，将KM1和KM2的常闭辅助触点互相串入对方的线圈供电回路，实现硬件互锁，避免PLC输出故障或接触器触点熔焊导致的相间短路；热继电器常闭触点同时接入PLC输入回路和硬件接触器回路，实现双重过载保护。2.某自动送料小车的控制要求如下：①小车初始位置停靠在左限位SQ1（I0.4）处，按下启动按钮SB4（I0.5），小车自动右行；②小车右行碰到右限位SQ2（I0.6）后停止，停留10s后自动左行，回到左限位SQ1处停止，停留5s后再次自动右行；③循环运行3次后，小车自动停靠在左限位处等待下一次启动；④按下停止按钮SB5（I0.7），小车立即停止运行。请编写对应的S7-1200PLC控制程序，IO分配为：右行输出KM3（Q0.4）、左行输出KM4（Q0.5），采用TON定时器、CTU加计数器实现功能。【答案】程序设计逻辑如下：（1）软元件定义：TON定时器T0（10s停留计时）、T1（5s停留计时），CTU计数器C0（循环次数计数，预设值PV=3），辅助继电器M0（运行允许标志）。（2）程序逻辑：①运行允许触发：I0.5（启动）的常开触点置位M0，I0.7（停止）的常开触点复位M0，同时复位T0、T1、C0；②右行控制：M0为1且C0当前值<3时，初始状态I0.4（左限位）为1、T1计时到的上升沿触发置位Q0.4（右行），碰到I0.6（右限位）后复位Q0.4，同时启动T0（PT=10s）；③左行控制：T0计时到的上升沿触发置位Q0.5（左行），碰到I0.4（左限位）后复位Q0.5，同时启动T1（PT=5s）；④循环计数：T1计时到的上升沿触发C0加1，当C0当前值等于3时，复位M0、C0，小车停止运行。（3）注意事项：右行和左行输出回路需互相串入对方的常闭触点实现互锁，避免小车同时接收两个方向的运行指令；限位开关需采用常闭触点接入输入端子，避免线路断线导致限位失效，引发安全事故。六、综合设计题（共10分）某4层货梯的PLC控制要求如下：①每层设置呼梯按钮：1楼上呼（I1.0）、2楼上呼（I1.1）/下呼（I1.2）、3楼上呼（I1.3）/下呼（I1.4）、4楼下呼（I1.5）；②每层设置位置检测开关：1层（I1.6）、2层（I1.7）、3层（I2.0）、4层（I2.1）；③输出信号：上行（Q0.6）、下行（Q0.7）、开门（Q1.0）、楼层显示（Q1.1~Q1.4，二进制编码显示楼层）、超载报警（Q1.5）；④控制逻辑：呼梯信号自动锁存，响应后清除；电梯同方向运行时优先响应同方向呼梯，反向呼梯待当前方向任务完成后再响应；到达目标楼层后自动开门，5s后自动关门，超载时（I2.2=1）禁止关门并触发报警。请设计核心控制逻辑并说明调试要点。【答案】核心设计及调试要点如下：（1）呼梯信号锁存模块：每个呼梯按钮的上升沿触发对应呼梯标志位的置位，电梯响应该呼梯（到达对应楼层且运行方向匹配）后复位标志位，保证呼梯信号不丢失。（2）方向判断模块：对比当前楼层和所有待响应呼梯的楼层，优先响应同方向的呼梯信号：若当前楼层上方有同方向呼梯，保持上行；若当前楼层下方有同方向呼梯，保持下行；无同方向呼梯时，切换方向响应反向呼梯。（3）平层开门模块：电梯到达目标楼层后，位置检测开关触发，复位运行输出，置位开门