PLC原理与应用期末考试试题（含详细答案）

PLC原理与应用期末考试试题（含详细答案）适用范围：机电一体化、电气自动化专业初级PLC考证、期末考核考试时长：90分钟满分：100分答题说明：试题无特殊说明均以西门子S7-200SMARTPLC为准，梯形图指令为通用标准指令一、单项选择题（每题2分，共30分）1、PLC的核心运算控制部件是（）A、存储器B、CPUC、输入模块D、输出模块2、PLC工作的循环扫描顺序正确的是（）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、S7-200SMART中，I寄存器的作用是（）A、内部辅助继电器B、输入映像寄存器C、输出映像寄存器D、数据寄存器4、PLC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、母线左侧D、触点后方5、用于实现定时控制的指令是（）A、TONB、MOVC、ADDD、SUB6、PLC控制系统中，按钮、行程开关属于（）A、输入设备B、输出设备C、控制设备D、执行设备7、S7-200SMART中，输出继电器的标识符是（）A、IB、QC、MD、V8、常开触点的梯形图符号特点是（）A、常态闭合，通电断开B、常态断开，通电闭合C、始终闭合D、始终断开9、下列不属于PLC优点的是（）A、可靠性高B、接线复杂、故障率高C、编程简单D、扩展性强10、TON定时器的定时时间等于（）A、设定值×时基B、设定值C、时基D、设定值+时基11、PLC断电后，数据会丢失的存储器是（）A、ROMB、RAMC、EEPROMD、系统存储器12、串联多个触点在梯形图中表示（）逻辑关系A、或B、与C、非D、异或13、下列指令中，属于数据传送指令的是（）A、TONB、TOFC、MOVD、LD14、PLC的输入采样阶段会（）A、读取外部输入信号状态存入输入映像区B、执行用户编写程序C、刷新外部输出状态D、保存程序数据15、自锁电路的主要作用是（）A、点动控制B、保持线圈通电状态C、延时控制D、计数控制二、判断题（每题1分，共15分，对的打√，错的打×）1、PLC只能通过梯形图一种方式编程。（）2、PLC循环扫描工作方式可以有效避免程序混乱、误动作。（）3、内部辅助继电器M可以直接驱动外部负载。（）4、定时器、计数器的设定值可以在程序运行中修改。（）5、梯形图中，同一线圈可以在程序中重复多次使用。（）6、并联多个触点表示或逻辑关系。（）7、PLC的输出模块可以直接连接大功率电机。（）8、断电保持型计数器，断电后当前计数值不会清零。（）9、LD指令是装载常开触点指令。（）10、输入映像寄存器的状态，由外部输入信号直接决定。（）11、PLC运行时，程序是从上到下、从左到右依次执行。（）12、点动控制电路不需要自锁触点。（）13、TON定时器触发后，输入断开会立即清零当前值。（）14、M寄存器是PLC的内部软元件，无外部接线。（）15、PLC控制系统接线时，输入输出可以共用电源。（）三、简答题（每题5分，共25分）1、简述PLC三种主要工作阶段的工作内容。2、什么是自锁控制？简述其工作原理及应用场景。3、简述S7-200SMART中TON、TOF、TONR三种定时器的区别。4、PLC相比传统继电器控制系统，有哪些核心优势？5、简述梯形图编程的基本规则。四、编程应用题（每题15分，共30分）1、启停控制程序设计：按下启动按钮I0.0，输出Q0.0得电动作；按下停止按钮I0.1，Q0.0失电复位，要求具备自锁功能。请写出梯形图编程思路及指令表。2、延时启动控制程序设计：按下启动按钮I0.0，延时5秒后Q0.0输出动作；按下停止按钮I0.1，Q0.0立即断开。时基选用100ms。参考答案及详细解析一、单项选择题答案及解析1、B解析：CPU是PLC的核心，负责程序运算、逻辑判断和整体控制；存储器用于存储程序和数据，输入输出模块负责信号对接。2、B解析：PLC固定循环扫描流程为：输入采样→程序执行→输出刷新，循环往复，保证控制稳定。3、B解析：I为输入映像寄存器，对接外部输入信号；M为内部辅助继电器，Q为输出寄存器，V为变量存储寄存器。4、C解析：梯形图母线左侧只能接触点，线圈必须接在触点后方、母线右侧，禁止直接接左母线。5、A解析：TON为通电延时定时器；MOV为传送指令，ADD、SUB为加减运算指令。6、A解析：按钮、行程开关、传感器均为输入设备，向PLC传递控制信号；接触器、指示灯为输出执行设备。7、B解析：S7-200SMART标准标识符：I输入、Q输出、M内部辅助、V变量存储。8、B解析：常开触点常态断开，无信号时不通，通电触发后闭合导通；常闭触点与之相反。9、B解析：PLC接线简洁、故障率低、稳定性强，接线复杂是传统继电器电路的缺点。10、A解析：定时时间=设定值×时基，例如100ms时基，设定值50，定时时间为5s。11、B解析：RAM为随机存储器，断电数据丢失；ROM、EEPROM为断电保持存储器。12、B解析：触点串联为与逻辑，所有触点闭合回路才导通；触点并联为或逻辑，任意一个闭合即可导通。13、C解析：MOV为数据传送指令，TON、TOF为定时器指令，LD为装载指令。14、A解析：输入采样阶段PLC扫描所有输入端子，将外部信号状态存入输入映像寄存器。15、B解析：自锁电路利用自身常开触点保持线圈通电，实现连续运行控制，区别于点动控制。二、判断题答案及解析1、×解析：PLC支持梯形图、指令表、功能块图、结构化文本等多种编程方式。2、√解析：循环扫描逐段执行程序，避免多指令同时执行造成的逻辑混乱，提升控制稳定性。3、×解析：M为内部软继电器，无外部输出端子，无法直接驱动外部负载，只能辅助内部逻辑运算。4、√解析：定时器、计数器设定值可通过程序、触摸屏等方式在线修改，调试和使用更灵活。5、×解析：普通线圈禁止重复使用，会出现双线圈输出错误，导致控制逻辑混乱。6、√解析：触点并联满足或逻辑，任意一个触点闭合，回路即可导通。7、×解析：PLC输出模块负载能力有限，无法直接驱动大功率电机，需配合接触器、继电器扩容。8、√解析：断电保持型计数器具备数据保存功能，断电重启后，计数值延续断电前数据。9、√解析：LD指令为常开触点装载，LDN为常闭触点装载。10、√解析：输入映像区状态实时跟随外部输入信号变化，是PLC获取外部信号的唯一途径。11、√解析：梯形图严格遵循从上到下、从左到右的扫描执行规则。12、√解析：点动控制按下按钮动作、松开停止，无需自锁触点保持通电。13、√解析：TON定时器输入条件断开后，当前计时值立即清零，再次触发重新计时。14、√解析：M寄存器是内部虚拟软元件，无实体接线，仅用于内部逻辑连锁、暂存状态。15、×解析：PLC输入、输出电源建议分开接线，避免输出端大功率设备干扰输入端弱电信号，防止误动作。三、简答题详细答案1、PLC三种主要工作阶段工作内容PLC完整扫描周期包含输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。第一，输入采样阶段，PLC一次性读取所有外部输入端子的信号状态，并将数据存入输入映像寄存器，扫描期间输入信号变化不会被响应；第二，程序执行阶段，PLC按照从上到下、从左到右的顺序逐行执行用户编写的梯形图或指令程序，根据输入映像区数据和程序逻辑，运算更新内部寄存器、输出映像区的状态；第三，输出刷新阶段，PLC将输出映像寄存器中的所有状态数据，统一传输到外部输出端子，驱动外部执行元件动作。三个阶段循环往复，实现连续控制。2、自锁控制的定义、原理及应用场景自锁控制是PLC最基础的连续控制电路，指利用负载自身的常开辅助触点，与启动按钮并联，锁定线圈通电状态的控制方式。工作原理：按下启动按钮，线圈得电，对应的常开辅助触点闭合；此时松开启动按钮，闭合的辅助触点可替代启动按钮持续导通回路，保持线圈通电；按下停止按钮，回路断开，线圈失电，辅助触点复位断开，设备停止运行。主要应用于电机连续运转、设备持续工作、灯光常亮等需要长期通电运行的控制场景。3、三种定时器的区别TON为通电延时定时器，输入条件接通后开始计时，计时达到设定值后线圈置位输出；输入条件断开，定时器立即清零复位，输出断开，适用于通电延时启动场景。TOF为断电延时定时器，输入条件接通时立即输出，输入条件断开后开始计时，计时到设定值后输出复位，适用于断电延时停止场景。TONR为通电延时累计定时器，输入接通计时、断开暂停计时，当前值保持不累零，可分段累计计时，需通过复位指令清零，适用于需要累计计时的控制场景。4、PLC相较于传统继电器系统的核心优势第一，可靠性更高，PLC为集成电路结构，无机械触点磨损，抗干扰能力强，故障率远低于继电器电路；第二，接线简洁，通过软件编程实现逻辑控制，无需大量中间继电器、时间继电器，减少硬件接线和故障点；第三，灵活性强，控制逻辑修改只需修改程序，无需改动硬件线路，适配不同控制需求；第四，功能丰富，具备定时、计数、运算、通讯等功能，可实现复杂自动控制；第五，维护便捷，故障排查简单，后期升级改造方便。5、梯形图编程基本规则一是程序从上到下、从左到右编写和执行；二是触点只能接在母线左侧和回路中间，线圈必须接在回路最右侧，禁止左母线直接接线圈；三是触点可以串联、并联，线圈只能并联不能串联；四是禁止出现双线圈重复输出，避免逻辑冲突；五是程序回路必须完整，不能出现悬空触点、断路回路；六是合理划分程序段，每个程序段实现单一控制功能，结构清晰便于调试。四、编程应用题详细答案1、启停自锁控制程序控制要求：I0.0启动（常开按钮），I0.1停止（常闭按钮），Q0.0输出自锁运行编程思路：将启动按钮I0.0常开触点与Q0.0自身常开辅助触点并联，实现自锁；串联停止按钮I0.1常闭触点，实现断电停止，最终驱动Q0.0线圈。指令表：LDI0.0OQ0.0LDNI0.1=Q0.0工作过程：按下I0.0，回路导通，Q0.0得电输出，同时Q0.0常开触点闭合自锁；松开I0.0，回路保持导通；按下I0.1，常闭触点断开，Q0.0失电复位，自锁解除。2、5秒延时启动控制程序参数说明：100ms时基定时器，5秒定时需设定值50（50×100ms=5s），选用TON定时器T37控制逻辑：I0.0为启动按钮，I0.1为停止按钮；I0.0按下后定时器开始计时，5秒后T37常开触点闭合，驱动Q0.0输出；I0.1按下立即切断回路，Q0.0和定时器同时复位。指令表：LD