PLC原理及工程应用试卷试题及答案

《PLC原理及工程应用》课后习题参考答案第一章（答案略）第二章1.答：存储程序控制是指支配控制系统工作的程序存放在存储器中，利用程序来实现控制逻辑完成控制任务；接线程序控制是通过电器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务。存储程序控制利用软件来实现控制逻辑，能够适应不同控制任务的需要，具有通用、灵活、可靠性高等特点；接线程序控制系统的灵活性和通用性较低，故障率较高。2.答：I/O点是PLC与外部世界的物理连接点。位是PLC内部用于存储和表示逻辑状态的最小数据单位。PLC通过读取输入点的状态并将其存储在位中，然后根据程序逻辑处理这些位，并最终通过设置与输出点关联的位的状态来控制外部设备。3.答：PLC系统程序，也称为操作系统，是由PLC制造商预先安装在PLC中的一组软件指令。它是PLC运行的基础，负责管理PLC的硬件资源，并提供运行用户程序所需的基本功能。用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一特定的控制任务而利用PLC编程语言编制的程序。4.答：PLC采用循环扫描工作方式。由于PLC在执行用户程序过程中不对I/O信号进行读入和输出，只在程序执行完—遍后进行I/O刷新，所以从外观上看，用户程序好像是同时执行的。5.答：主要完成共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新等工作。6.答：扫描时间的大小对PLC的工作有着重要影响。扫描时间越长。PLC系统反应越慢，输入信号的允许频率越低，用于定位控制时产生的误差越大。7.（略）第三章1.答：S7-1200硬件主要包括CPU模块、通信模块(CM)、信号模块(SM)以及信号板(SB)等。2.答：S7-1200PLC的最大I/O能力主要取决CPU型号、信号模块种类、通讯模块和电源容量等。3.答：可以。S7-1200CPU模块集成的模拟量输入通道信号输入类型在出厂时被设置为0-10V的电压信号。如果被测传感器的输出信号为电流信号，则必须在端子0和端子2M(或者端子1和端子2M）之间并联1个500Ω的电阻。4.答：S7-1200CPU有停止、启动和运行三种工作模式。上电后，CPU进入启动模式，在该模式下，主要包括处理过程影像区，初始化非保持性M存储器和数据块、执行启动OB块以及将物理输入的状态复制到I存储器等工作，此时，CPU不会处理中断事件。在启动阶段结束后，CPU进入运行模式，在该模式下，主要包括更新输出、执行程序、读取输入，同时CPU还会处理中断事件和错误。在这一阶段程序会被循环执行，直至进入停止模式。5.答：S7-1200PLC主要有逻辑控制、数据采集与监控、运动控制、通信联网、过程控制、安全控制、Web服务器等功能。6.答：S7-1200CPU的IO响应时间不是一个常数，主要由信号输入时间、程序扫描时间和信号输出时间等组成。7.答：模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率外，还受到转换芯片其他性能指标及其外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的精度造成影响。8.答：S7-1200支持的基本数据类型主要包括位、字节、字、双字、整型、浮点数、日期、时间、字符串等。此外，S7-1200还支持结构数据类型（Struct）、PLC数据类型（UDT）、数组数据类型（Array）、系统数据类型（SDT）、硬件数据类型、参数数据类型Variant、硬件DB_ANY数据类型、DTL数据类型等。9.答：IEC61131-3提供了5种PLC的标准编程语言，其中有3种图形语言:梯形图(LAD)、功能块图(FBD)和顺序功能图(SFC);两种文本语言:结构化文本(ST)和指令表(IL)；S7-1200支持的编程语言有梯形图、功能块图和结构化控制语言（SCL）。10.答：组织块是操作系统与用户程序的接口，它决定用户程序的结构，用于控制程序的执行顺序和响应特定事件。11.答：FC和FB都是代码块，但是FC没有专用的存储区。12.答：OB与FB和FC都属于代码块，但是其应用场合和调用方式不同。OB可以调用FB、FC，FB和FC还可以互相调用。除OB1和启动OB以外，其他OB的执行是根据各种中断条件（如错误、时间、硬件等）来触发的，OB无法互相调用也不能被FB、FC调用。13.答：从OB调用FC或FB等程序代码块的允许嵌套调用层数称为嵌套深度。14.答：以V4.0版本以后的CPU为例，其在启动过程中依次执行以下步骤：A、将物理输入的状态复制到过程映像输入区；B、初始化过程映像输出区；C、初始化非保持性M存储器和数据块，并启用组态的循环中断事件和时钟事件。执行启动OB块；D、将所有中断事件存储到处理队列中；E、启用Q存储器到物理输出的写入操作。在启动结束后，PLC进入运行阶段，即循环扫描工作状态，依次执行以下步骤：①将Q存储器写入物理输出；②将物理输入的状态复制到I存储器；③执行程序循环OB块；④执行自检诊断；⑤在扫描周期的任何阶段处理中断和通信。15.答：硬件组态是S7-1200PLC编程的基础，通过软件中配置PLC系统中实际存在的硬件组件，将实际的硬件连接映射到PLC的软件程序中。它确保了软件程序能够正确地访问和控制实际的硬件设备，从而实现预期的功能。16.答：博途软件中的监控表是一个多功能的工具，可以实时监视和修改PLC程序中的变量，帮助调试程序、诊断故障、以及优化系统性能。17.答：出现上述故障的可能的原因有：（1）程序过长或程序中有死循环程序，导致执行时间超过设置的最大循环时间；（2）定时中断程序的执行时间大于所设定的定时间隔时间，导致定时中断事件缓冲区溢出而停机。第四章1.见教材84页2.见教材95页3.答：用计数器结合OB30的方式可实现更为精确的定时。因为用定时器定时，当程序扫描到定时器功能框的Q点或ET时或者扫描到背景DB（或IEC_TIMER类型的变量）中的Q点或者ET时，所用时间很难恰好等于定时时间。而用定时间和计数器想结合来实现更长时间定时的方式，误差会更大。4.见教材94页5.答：I/0分配表和的梯形图程序为：6.答：7.答：I/O分配：灯控按钮I0.0灯1Q0.0灯2Q0.1对应的梯形图程序：8.答：I/O分配如下：相应的梯形图如下：9.答：I/0分配表为：名称端子功能成品进库检测传感器I0.0进库产品统计信号成品出库检测传感器I0.1出库产品统计信号计数器清零按钮I0.2计数器清零计数器装载按钮I0.3计数器装载HL1Q0.0下限指示灯HL2Q0.1上限指示灯HAQ0.2报警器对应的梯形图为：10.答：始发站位置传感器分配I0.0，终点站位置传感器分配I0.1，中间站点位置传感器分配I0.2，指示灯分配QW8。则程序如下：11.答：温度值-100~500℃对应于数字量5530~27648，转换公式为(T-(-100))/(N-5530)=(500-(-100))/(27648-5530)T=(600*(N-5530))/22118-100具体实现梯形图为：第五章1.答：S7-1200可实现CPU与编程设备、HMI和其它CPU之间的多种通信。其通信方式主要包括以太网通信、总线通信、串口通信等。2.答：S7-1200支持的串行通信方式，主要包括点对点（PtP）通信、Modbus主从通信和USS通信等。3.答：S7-1200CPU本体以太网网口主要支持S7、TCP、ModbusTCP、ISOonTCP、UDP、Profinet等以太网通信方式。4.答：在S7通信中，客户端机为主动角色，发送连接请求，等待服务器的响应；而服务器为被动角色，等待来自客户端的连接请求，处理请求并回传结果。5.答：在使用固件版本为V4.0以上的S7-1200CPU作为服务器时，需要做通信保护设置，才能保证S7通信正常。6.（略）7.（略）8.答：S7-1200CPU的PROFINET口有两种物理网络连接方法。（1）当一个S7-1200CPU与编程设备、HMI、或另一个PLC通信时，也就是说只有两个通信设备时，实现的是直接通信。直接连接不需要使用交换机，用网线直接连接两个设备即可。（2）当两个以上通信设备进行通信时，实现的是网络连接。多个通信设备的网络连接需要使用以太网交换机来实现。9.答：开放式用户通信中连接ID是指用户程序中开放式用户通信指令所创建连接的标识符，用于识别客户端和服务器之间的一个特定连接。第六章（答案略）

………………密………………封………………线………………密………………封………………线………………《PLC原理及工程应用》课程试卷（1）题号一二三四五六七八九十总分阅卷人得分学院专业级班学号姓名第1页共1页得分阅卷人一、简答（每题5分，共30分）1、简述S7-1200PLC的工作原理。为什么一般要求输入信号的持续时间应大于一个扫描周期？2、当输入条件相同时，边沿检测线圈指令和扫描ROL边沿指令的输出结果是否一样？为什么？3、简述PLC控制系统的设计步骤。4、S7-1200CPU本体最大I/O能力取决于哪几个因素？5、分别简述FC、DB和FB的定义及使用方法。6、简述S71200加减计数器工作原理。得分阅卷人二、按要求完成下列各题（每题10分，共30分）1、为实现图2所示的功能，某同学设计了如图1所示的梯形图程序。图1程序是否正确？如果不正确，请改正。图1图22、设计一个闪烁电路，要求Q0.0为ON的时间为5s，Q0.0为OFF的时间为3s。3、利用一个接通延时定时器控制灯点亮10s后熄灭。得分阅卷人三、某轧钢厂的成品库可存放钢卷1000个，因为不断有钢卷进库，出库，需要对库存的钢卷数进行统计，当库存数低于下限100时，指示灯HL1亮；当库存数大于900时，指示灯HL2亮；当达到库存上限1000时，报警器HA响，停止进库。写出I/0分配表和梯形图。（10分）得分阅卷人四、试编程实现某物料两级传送系统控制。为防止物料在传送带上堆积，控制要求如下：按下启动按钮后，二级传送带启动，10秒后一级传送带启动，20秒后出料阀打开；按下停止按钮后，出料阀关闭，30秒后一级传送带停止，40秒后二级传送带停止。（15分）得分阅卷人五、某工厂生产车间中有一自动输送小车，小车有4个停车位置，每个位置上有一要车按钮，如图所示。当某一位置按下要车按钮后，其它位置再按要车按钮无效，直到小车自动运行到该要车位置停车。（15分）

《PLC原理及工程应用》课程试卷（1）答案一、简答（每题5分，共30分）1、简述S7-1200PLC的工作原理。为什么一般要求输入信号的持续时间应大于一个扫描周期？答：PLC采用循环扫描的工作方式。PLC采用集中采样、集中输出方式，将一个扫描周期分为“输入采样”“程序执行”“输出刷新”三个阶段。在一个扫描周期内，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行，输出值也只有在输出刷新阶段才能被送出去，而在程序执行阶段输入端和输出端均被封锁。由PLC的工作原理可知，如果输入信号的持续时间应小于一个扫描周期，这个信号有可能不能被PLC正确读入。2、当输入条件相同时，边沿检测线圈指令和扫描ROL边沿指令的输出结果是否一样？为什么？答：不一样。前者不影响逻辑运算结果，后者影响逻辑运算结果。3、简述PLC控制系统的设计步骤。（注：答案不唯一，能体现主要过程即可）答：（1）熟悉控制对象设计工艺布置图。（2）PLC选型及确定硬件配制。（3）设计电气原理图并编制材料清单。（4）设计控制台（柜）。（5）设计安装所需的图纸。（6）编制控制程序。（7）程序调试。（8）编制技术文件。4、S7-1200CPU本体最大I/O能力取决于哪几个因素？答：1）CPU输人/输出过程映像区大小。2）CPU本体的I/O点数。3）CPU带扩展模块的数目。4）CPU的5VDC背板总线电源容量是否满足所有扩展模块的需要。5、分别简述FC、DB和FB的定义及使用方法。答：函数(FC)也称为功能，是一种可以快速执行的子程序块。它包含特定任务的代码和参数，通常根据输入参数执行指令。数据块(DB)即用于存放执行代码块时所需数据的数据区，数据块的最大存储空间大小由CPU的工作存储区容量决定。S7-1200PLC的数据块包括全局(Global)数据块和背景数据块(局部数据块)两种类型。函数块(FB)也称功能块，是一种使用参数进行调用的程序块，是用户编写的子程序。调用函数块时，需要指定背景数据块，后者是函数块专用的存储区。CPU执行函数块中的程序代码，将块的输入、输出参数和局部静态数据保存在背景数据块中，以便可以快速访问。6、简述S71200加减计数器工作原理。答：当加计数器输入端CU的状态从“0”变为“1”时，当前值CV加1;当减计数器输入端CD的信号从“0”变为“1”，当前值CV减1;计数器的当前值CV达到上限值后，即使CU引脚出现上升沿信号，当前值CV也不再递增;计数器的当前值CV达到下限值后，同样，即使CD引脚出现上升沿信号，当前值CV也不再递减。如果在一个程序周期内，CU引脚和CD引脚都出现上升沿信号，则当前值CV保持不变。当前值CV大于或等于预设值PV时，加计数器输出QU的状态变为“1”，否则，QU的信号状态为“0”;当当前值小于或等于0，则输出QD的状态为“1”，否则，状态为“0”。二、按要求完成下列各题（每题10分，共30分）1、为实现图2所示的功能，某同学设计了如图1所示的梯形图程序。图1程序是否正确？如果不正确，请改正。图1图2答：不正确（4分）。改正如下：（6分）2、设计一个闪烁电路，要求Q0.0为ON的时间为5s，Q0.0为OFF的时间为3s。3、利用一个接通延时定时器控制灯点亮10s后熄灭。三、某轧钢厂的成品库可存放钢卷1000个，因为不断有钢卷进库，出库，需要对库存的钢卷数进行统计，当库存数低于下限100时，指示灯HL1亮；当库存数大于900时，指示灯HL2亮；当达到库存上限1000时，报警器HA响，停止进库。写出I/0分配表和梯形图。（10分）名称端子功能成品进库检测传感器I0.0进库产品统计信号成品出库检测传感器I0.1出库产品统计信号计数器清零按钮I0.2计数器清零计数器装载按钮I0.3计数器装载HL1Q0.0下限指示灯HL2Q0.1上限指示灯HAQ0.2报警器四、试编程实现某物料两级传送系统控制。为防止物料在传送带上堆积，控制要求如下：按下启动按钮后，二级传送带启动，10秒后一级传送带启动，20秒后出料阀打开；按下停止按钮后，出料阀关闭，30秒后一级传送带停止，40秒后二级传送带停止。（15分）答：五、某工厂生产车间中有一自动输送小车，小车有4个停车位置，每个位置上有一要车按钮，如图所示。当某一位置按下要车按钮后，其它位置再按要车按钮无效，直到小车自动运行到该要车位置停车。（15分）答：

………………密………………封………………线………………密………………封………………线………………《PLC原理及工程应用》课程试卷（2）题号一二三四五六七八九十总分阅卷人得分学院专业级班学号姓名第1页共1页得分阅卷人一、简答（每题6分，共30分）1、选择PLC时，通常要考虑哪些性能指标？2、S7-1200模拟量模块有哪几种接线方式？3、请简要说明FC和FB的区别。4、PLC的输入（输出）映像寄存器的作用是什么？5、S7-1200可以使用哪些编程语言？得分阅卷人二、在MW2等于3592或MW4大于27369时将M6.6置位，反之将M6.6复位。用比较指令设计出满足要求的程序。（15分）得分阅卷人三、设计梯形图程序，实现如下功能。按下起动按钮I0.0，Q0.5控制的电机运行30s，然后自动断电，同时Q0.6控制的制动电磁铁开始通电，10s后自动断电。（15分）得分阅卷人四、某温度变送器的量程为-100~500℃，输出信号为4~20mA，模拟量输入模块将0~20mA电流信号转换为数字0~27648，计算以1℃为单位的温度值。（20分）得分阅卷人五、设计循环程序，求DB1中10个浮点数数组元素的平均值。（20分）

《PLC原理与工程应用》课程试卷（2）答案一、简答（每题6分，共30分）1、 选择PLC时，通常要考虑哪些性能指标？答：（1）I/O点数、（2）存储器容量、（3）扫描速度、（4）指令种类和条数、（5）内存分配及编程元件的种类和数量2、S7-1200模拟量模块有哪几种接线方式？答：其模拟量模块有下面三种接线方式：两线制：两根线既传输电源又传输信号，也就是传感器输出的负载和电源是串联在一起的，电源是从外部引入的，和负载串联在一起来驱动负载；三线制：三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离，但它们共用一个COM端；四线制：电源两根线，信号两根线。电源和信号是分开工作的。3、请简要说明FC和FB的区别。答：功能FC是一种不带“存储区”的逻辑块。FC的临时变量存储在局部数据堆栈中，当FC执行结束后，这些临时数据就丢失了；要将这些数据永久存储，FC要使用共享数据块或者位存储区。由于FC没有它自己的存储区，所以必须为其指定实际参数，不能为一个FC的局部数据分配初始值。功能块FB与FC一样，类似于子程序，但FB是一种带“存储功能”的块。背景数据块作为存储器被分配给FB。传递给FB的参数和静态变量都保存在背景数据块中，临时变量存在本地数据堆栈中。当FB执行结束时，存在背景数据块中的数据不会丢失。但是，当FB的执行结束时，存在本地数据堆栈中的数据将丢失。在编写调用FB的程序时，必须指定背景数据块的编号，调用时背景数据块被自动打开。4、PLC的输入（输出）映像寄存器的作用是什么？答：输入映像寄存器的内容是由输入设备驱动的，在读输入阶段集中读入的，在程序执行过程中的一个周期内其值保持不变。PLC按照梯形图先左后右、先上后下的顺序，扫描执行每一条用户程序。执行程序时所用的输入变量和输出变量，是在相应的输入状态寄存器和输出状态寄存器中取用，运算的结果写入输出状态寄存器。输出映像寄存器的值决定了下一个扫描周期的输出值，在程序执行阶段，其值既可以作为控制程序执行的条件，又可以被程序修改用于存储中间结果或下一扫描周期的输出结果。5、S7-1200可以使用哪些编程语言？答：可以使用梯形图（LAD）、函数块图（FDB）和结构化控制语言（SCL）。二．在MW2等于3592或MW4大于27369时将M6.6置位，反之将M6.6复位。用比较指令设计出满足要求的程序。（15分）答：三、设计梯形图程序，实现如下功能。按下起动按钮I0.0，Q0.5控制的电机运行30s，然后自动断电，同时Q0.6控制的制动电磁铁开始通电，10s后自动断电。（15分）答：四、某温度变送器的量程为-100~500℃，输出信号为4~20mA，模拟量输入模块将0~20mA电流信号转换为数字0~27648，计算以1℃为单位的温度值。（20分）答：单位为1℃的温度值-100~500℃对应于数字量5530~27648，转换公式为(T-(-100))/(N-5530)=(500-(-100))/(27648-5530)T=(600*(N-5530))/22118-100五、设计循环程序，求DB1中10个浮点数数组元素的平均值。（20分）答：

………………密………………封………………线………………密………………封………………线………………PLC原理及工程应用课程试卷（3）题号一二三四五六七八九十总分阅卷人得分学院专业级学号姓名第1页共3页得分阅卷人一、填空（每空1分，共10分）PLC的存储器按照用途和功能不同，可分为和。通常用来表征PLC的规模。3、S7-1200PLC的地址格式有、、和等格式。4、S7-1200PLC有、和三个工作模式。得分阅卷人二、简答（每题5分，共30分）。1、PLC的定义。2、当输入条件相同时，边沿检测线圈指令和扫描ROL边沿指令的输出结果是否一样？为什么？简述S7-1200PLC的工作原理。为什么一般要求输入信号的持续时间应大于一个扫描周期？S7-1200PLC一个