PLC可编程控制器期末试卷（含详细答案解析）

PLC可编程控制器期末试卷（含详细答案解析）适用专业：机电一体化、电气自动化、智能制造考试时长：90分钟满分：100分考试说明：闭卷考试，题型包含选择题、填空题、简答题、编程题、综合应用题，答案书写规范、步骤完整方可得分。一、单项选择题（每题2分，共20分）1.PLC的核心控制部件是（）A.输入输出模块B.中央处理器（CPU）C.电源模块D.存储器2.PLC工作循环的正确顺序是（）A.程序执行→输入采样→输出刷新B.输入采样→程序执行→输出刷新C.输出刷新→程序执行→输入采样D.输入采样→输出刷新→程序执行3.西门子S7-200SMARTPLC中，输入继电器的地址标识是（）A.IB.QC.MD.V4.下列属于PLC内部辅助继电器的是（）A.I0.0B.Q0.1C.M0.0D.S0.05.梯形图中，线圈不能直接连接的位置是（）A.母线右侧B.程序段末尾C.触点右侧D.左侧母线6.定时器T37的定时精度为（）A.1msB.10msC.100msD.1s7.用于实现自锁控制的核心指令是（）A.常开触点并联B.常闭触点并联C.常开触点串联D.常闭触点串联8.PLC控制系统中，按钮、传感器属于（）A.输出设备B.输入设备C.控制设备D.执行设备9.下列指令中，属于置位指令的是（）A.RB.SC.LDD.OUT10.步进指令中，用于定义步状态的元件是（）A.定时器B.计数器C.状态继电器D.辅助继电器二、填空题（每空1分，共20分）1.PLC中文全称为________________________，是一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作电子系统。2.PLC的硬件基本组成包括CPU、________、________、电源模块和通信接口。3.PLC的扫描周期主要由________、________和________三部分时间组成。4.西门子S7-200SMARTPLC中，输出继电器用________表示，变量存储器用________表示。5.继电器自锁电路的作用是________________，松开启动按钮后设备持续运行。6.定时器的三个核心参数分别是________、________和________。7.PLC的编程语言常用的有梯形图、________________、________________三种。8.计数器分为加计数器、________和________三种类型。9.程序结束指令的作用是________________，终止当前程序的扫描执行。10.工业现场中，接触器、指示灯、电机属于PLC的________设备。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述PLC相较于传统继电器控制系统的主要优点。2.详细说明PLC输入采样阶段的工作原理。3.什么是PLC的自锁和互锁？二者的作用分别是什么？4.简述定时器和计数器的工作区别。5.简述PLC程序编写的基本规范。四、编程题（每题10分，共20分）1.编写PLC控制程序：实现电机单向启停控制。输入I0.0为启动按钮（常开），I0.1为停止按钮（常闭），输出Q0.0控制电机运行，要求具备自锁功能。写出梯形图对应的指令表并简述程序逻辑。2.编写延时控制程序：按下启动按钮I0.0，延时5秒后Q0.0输出点亮指示灯，按下停止按钮I0.1，指示灯立即熄灭。写出指令表程序。五、综合应用题（10分）设计三相异步电机正反转PLC控制系统：控制要求：1.I0.0为正转启动按钮，I0.1为反转启动按钮，I0.2为停止按钮；2.Q0.0控制正转接触器，Q0.1控制反转接触器；3.必须设置电气互锁，防止正反转接触器同时吸合造成短路故障；4.具备按钮自锁功能。要求：画出I/O分配表，写出核心程序指令表并说明互锁的作用。参考答案及详细解析一、单项选择题答案及解析1.B解析：中央处理器（CPU）是PLC的运算和控制核心，负责执行程序、处理输入输出信号、调度系统工作，是PLC的核心部件。输入输出模块负责信号转接，电源模块负责供电，存储器负责存储程序和数据。2.B解析：PLC采用循环扫描工作方式，固定流程为输入采样、程序执行、输出刷新，循环往复执行，保障控制系统实时稳定运行。3.A解析：S7-200SMARTPLC中，I为输入继电器、Q为输出继电器、M为辅助继电器、V为变量存储器。4.C解析：I为输入、Q为输出、S为状态继电器，M系列为内部辅助继电器，无外部硬件触点，仅用于程序内部逻辑运算。5.D解析：梯形图编程规范中，左侧母线只能连接触点，线圈必须接在逻辑回路末端、右侧母线前方，严禁直接接左侧母线。6.C解析：S7-200SMART中，T32-T36为1ms精度，T37-T63为100ms精度，是实训中最常用的定时器类型。7.A解析：自锁控制原理为将输出线圈的常开辅助触点与启动按钮常开触点并联，实现按钮松开后回路持续导通。8.B解析：按钮、接近开关、光电传感器等属于现场输入信号设备，向PLC传输开关量信号；电机、指示灯、接触器为输出执行设备。9.B解析：S为置位指令（保持导通），R为复位指令（断开复位），LD为装载指令，OUT为线圈输出指令。10.C解析：步进顺序控制指令依靠状态继电器S划分工序步，实现设备顺序启停、分步运行控制。二、填空题答案及解析1.可编程逻辑控制器2.存储器、输入输出模块（I/O模块）3.输入采样时间、程序执行时间、输出刷新时间4.Q、V5.保持电路导通状态6.定时精度、设定值、当前值7.语句表（指令表）、功能块图8.减计数器、可逆计数器9.结束当前扫描周期的程序执行10.输出三、简答题详细答案1.PLC相较于传统继电器控制系统的主要优点（1）可靠性高、抗干扰能力强：PLC专为工业恶劣环境设计，硬件防护完善，程序运行稳定，不易出现触点粘连、线路故障等问题；（2）灵活性强：控制逻辑由软件程序实现，修改工艺只需调整程序，无需更改硬件接线，适配设备工艺升级；（3）功能丰富：可实现逻辑控制、定时、计数、顺序控制、数据运算等多种功能，远超传统继电器电路；（4）维护便捷：程序故障可快速排查，硬件结构模块化，损坏部件可快速更换；（5）体积小、能耗低：集成化模块设计，占用设备空间小，运行功耗远低于传统继电器控制柜。2.PLC输入采样阶段工作原理PLC在每个扫描周期的第一个阶段为输入采样阶段，首先会一次性读取所有外部输入端子的开关量状态，将输入设备的通断状态统一存入内部的输入映像寄存器中。在整个本次扫描周期的程序执行和输出刷新阶段，无论外部输入信号如何变化，输入映像寄存器中的数据都保持不变，不会实时更新。直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才会重新读取、刷新输入数据，该工作方式有效避免了程序执行过程中信号波动造成的控制紊乱，保障系统稳定。3.PLC自锁、互锁的定义及作用（1）自锁：将输出线圈的常开辅助触点与启动按钮并联的控制方式。作用：实现按钮点动触发后，设备持续运行，无需持续按住按钮，完成设备连续控制。（2）互锁：将两个对立输出线圈的常闭触点相互串联在对方的控制回路中。作用：限制两个对立输出不能同时导通，常用于电机正反转、高低速切换等场景，防止设备短路、机械冲突等故障，实现安全联锁保护。4.定时器和计数器的工作区别（1）触发条件不同：定时器以时间为触发条件，根据设定的延时时间完成动作；计数器以脉冲信号次数为触发条件，根据输入脉冲个数完成动作；（2）工作原理不同：定时器扫描过程中自动累加时间当前值，达到设定值后触点动作；计数器检测输入脉冲上升沿，每接收一个脉冲累加一次数值；（3）应用场景不同：定时器用于延时启动、延时停止、时序控制等场景；计数器用于统计工件数量、动作次数、脉冲次数等场景。5.PLC程序编写基本规范（1）梯形图必须遵循左母线进、右母线出规则，触点串联并联逻辑清晰，线圈严禁接左侧母线；（2）程序段分段编写，每个逻辑功能独立分段，标注程序注释，便于阅读和维护；（3）输入输出地址使用规范，禁止重复使用同一地址元件；（4）优先使用自锁、互锁保护逻辑，保障设备运行安全；（5）程序末尾必须添加结束指令，避免程序冗余扫描；（6）复杂控制采用分步编程、模块化设计，简化程序逻辑。四、编程题详细答案1.电机单向启停控制程序I/O分配：启动按钮I0.0（常开）、停止按钮I0.1（常闭）、电机输出Q0.0指令表程序：LDI0.0//读取启动按钮信号OQ0.0//并联输出常开触点，实现自锁ANI0.1//串联停止常闭按钮OUTQ0.0//驱动电机输出线圈程序逻辑：按下启动按钮I0.0，回路导通，Q0.0输出得电，电机运行；Q0.0常开触点闭合，替代启动按钮维持回路导通，实现自锁；按下停止按钮I0.1，常闭触点断开，回路断电，电机停止。2.5秒延时指示灯控制程序I/O分配：启动I0.0、停止I0.1、指示灯Q0.0；使用T37定时器（100ms精度），5秒设定值为50指令表程序：LDI0.0TONT37,50//启动定时器，延时5sLDT37ANI0.1OUTQ0.0程序逻辑：按下I0.0，T37开始计时，5秒后定时器触点闭合，Q0.0点亮指示灯；按下I0.1，切断输出回路，指示灯立即熄灭，定时器复位。五、综合应用题详细答案1.I/O地址分配表输入地址功能输出地址功能I0.0正转启动按钮（常开）Q0.0正转接触器输出I0.1反转启动按钮（常开）Q0.1反转接触器输出I0.2停止按钮（常闭）--2.核心指令表程序//正转控制回路（自锁+互锁）LDI0.0OQ0.0ANI0.2ANQ0.1OUTQ0.0//反转控制回路（自锁+互锁）LDI0.1OQ0.1ANI