plc原理及应用期末考试试题和答案

plc原理及应用期末考试试题和答案

一、选择题（本题型共15题，每题2分，共30分）

1.PLC的中文全称是（）A.可编程逻辑控制器B.可编程计算机控制器C.可编程继电器控制器D.可编程逻辑电路

2.下列不属于PLC基本组成部分的是（）A.CPU模块B.电源模块C.继电器接触器D.I/O模块

3.PLC与传统继电器控制相比，最显著的优势是（）A.结构更复杂B.控制逻辑可在线修改C.响应速度更慢D.成本更高

4.PLC的核心工作方式是（）A.中断处理B.循环扫描C.并行执行D.分时处理

5.在PLC的扫描周期中，最先执行的阶段是（）A.程序执行阶段第1页共10页B.输出刷新阶段C.输入采样阶段D.故障诊断阶段

6.西门子S7-200SMART系列PLC的输入映像寄存器地址范围通常为（）A.I

0.0~I

31.7B.I

0.0~I

255.7C.Q

0.0~Q

255.7D.M

0.0~M

1023.

77.下列哪种编程语言不是PLC的标准编程语言（）A.梯形图（LD）B.指令表（IL）C.高级语言（C++）D.结构化文本（SCL）

8.PLC中，定时器T37的时基（时标）通常为（）A.1msB.10msC.100msD.1s

9.若PLC的输入点X0为ON，输出点Y0的线圈指令为“OUT Y0”，则Y0的状态为（）A.不确定B.保持ONC.立即OND.立即OFF第2页共10页

10.下列指令中，表示“与”逻辑运算的是（）A.ANDB.ORC.NOTD.XOR

11.PLC的输出类型中，带负载能力最强的是（）A.继电器输出型B.晶体管输出型C.晶闸管输出型D.以上一样

12.当PLC处于“STOP”模式时，其执行的操作是（）A.仅输入采样B.仅程序执行C.不执行用户程序D.仅输出刷新

13.PLC的“扫描周期”不包括以下哪个阶段（）A.输入采样B.程序执行C.输出刷新D.故障报警

14.若X0为OFF，X1为ON，执行指令“OR X1”后，中间继电器M0的状态为（）A.不确定B.OFFC.ON第3页共10页D.保持原状态

15.PLC的“接地”要求中，正确的是（）A.接地电阻应大于10ΩB.可与动力设备共用接地体C.接地线应尽量短且粗D.接地与屏蔽无关

二、填空题（本题型共10题，每空1分，共15分）

16.PLC的主要特点包括______、______、______、______和环境适应性强

17.PLC的编程语言中，______最接近电气工程师熟悉的继电器控制逻辑，______适用于复杂的数学运算和数据处理

18.PLC的I/O地址分配需遵循______原则和______原则，避免地址冲突

19.PLC的“输入映像寄存器”在______阶段被刷新，“输出映像寄存器”在______阶段被刷新

20.定时器指令分为______定时器、______定时器和______定时器三种基本类型

21.计数器指令中，增计数器CTU的当前值从0开始计数，当计数输入______时，当前值加1，当达到设定值时，______位被置

122.西门子S7-1200系列PLC的电源模块为CPU提供的标准电压是______V，输入点的额定电压通常是______V

23.PLC的“程序调试”一般包括______测试、______测试和______测试三个阶段

24.在梯形图中，触点只能接在______侧，线圈只能接在______侧，且线圈不能直接与______相连第4页共10页

25.PLC与上位机通信时，常用的通信协议有______和______（写出两种即可）

三、判断题（本题型共10题，每题1分，共10分，对的打“√”，错的打“×”）

26.PLC的工作原理与微型计算机完全相同（）

27.PLC的扫描周期固定不变，与程序长度无关（）

28.梯形图中，输出线圈可以直接与左母线相连（）

29.PLC的输出继电器Y的状态仅由程序执行结果决定（）

30.定时器T37的设定值寄存器为SM

0.5（西门子）（）

31.PLC的抗干扰能力强，无需考虑周围环境的温度和湿度（）

32.指令表（IL）是用助记符表示控制逻辑的编程语言（）

33.当PLC处于“RUN”模式时，用户程序被执行（）

34.模拟量输入模块可以将温度、压力等物理量转换为数字量（）

35.PLC的“自诊断”功能可以检测电源故障、I/O故障等（）

四、简答题（本题型共5题，每题6分，共30分）

36.简述PLC的工作过程，并说明扫描周期中“输入采样”“程序执行”“输出刷新”三个阶段的作用

37.比较PLC控制与传统继电器控制在控制逻辑、灵活性、维护性和成本方面的差异

38.说明PLC中“中间变量（辅助继电器M）”的作用，并列举两种常见的M类型及其用途

39.列举PLC的三种常用编程语言（如梯形图、指令表等），并简述每种语言的特点及适用场景

40.解释什么是PLC的“I/O响应时间”，并说明影响其大小的主要因素第5页共10页

五、分析题（本题型共3题，每题10分，共30分）

41.某PLC控制的电动机正反转系统梯形图如下（图中X0为正转启动按钮，X1为反转启动按钮，X2为停止按钮，Y0为正转接触器，Y1为反转接触器）当X0按下后Y0接通，X1按下后Y1接通；X2按下时Y0和Y1断开请分析

（1）该梯形图是否存在逻辑错误？若有，指出错误并说明原因；

（2）若X0和X1按下，Y0和Y1的状态如何？[梯形图示意X0常开与Y0线圈串联→Y0常闭与X1常开串联→Y1线圈→X2常闭与Y0常开并联；X1常开与Y1线圈串联→Y1常闭与X0常开串联→Y0线圈→X2常闭与Y1常开并联]

42.某传送带控制系统要求按下启动按钮SB1（X0），传送带M（Y0）启动，运行10秒后自动停止；按下停止按钮SB2（X1），传送带立即停止；若运行过程中按下急停按钮SB3（X2），传送带立即停止并报警（Y2亮）请分析该控制逻辑的故障可能原因（至少列举3种），并画出正确的梯形图（含报警功能）

43.某PLC控制系统中，当X0（料位传感器）为ON时，Y0（送料电机）启动，T0（10秒定时器）开始计时；当T0计时到10秒后，Y0停止，Y1（吸料电机）启动；Y1启动后T1（5秒定时器）开始计时，T1计时到5秒后，Y1停止，Y2（推料气缸）启动；Y2启动后T2（3秒定时器）开始计时；T2计时到3秒后，Y2停止，系统回到初始状态请画出满足该控制要求的梯形图，并说明当X信号持续为ON时系统的工作流程

六、编程题（本题型共2题，每题15分，请任选1题作答，共30分）

44.（基础编程题）设计一个交通信号灯控制程序东西方向（X0为东红灯，X1为东黄灯，X2为东绿灯），南北方向（X3为南红灯，X4第6页共10页为南黄灯，X5为南绿灯）控制要求东西红灯亮30秒，南北绿灯亮25秒，黄灯亮5秒，循环进行；当行人按下急停按钮（X6）时，所有灯变为红灯，直到X6复位用定时器指令实现，写出梯形图程序

45.（综合编程题）设计一个水塔水位控制程序水塔水位由高水位传感器（X0）、中水位传感器（X1）、低水位传感器（X2）检测，水泵M（Y0）负责补水控制要求当X0（高水位）为ON时，Y0停止；当X1（中水位）为ON且X2（低水位）为OFF时，Y0以50%占空比间歇运行（用T0和T1实现，T0=2秒，T1=2秒）；当X2（低水位）为ON时，Y0启动；X

0、X

1、X2均为无源触点输入（ON为高电平，OFF为低电平）写出梯形图程序，并说明当水位从低到高变化时系统的工作过程答案汇总

一、选择题

1.A

2.C

3.B

4.B

5.C

6.A

7.C

8.C

9.C

10.A

11.A

12.C

13.D

14.C

15.C

二、填空题

16.高可靠性；编程方便；功能强大；通信能力强

17.梯形图（LD）；结构化文本（SCL）

18.唯一性；连续性

19.输入采样；输出刷新

20.接通延时（TON）；断开延时（TOF）；保持型（RTO）

21.（X）；（C）

22.24；220（或24；12）

23.模拟；功能；联机

24.左；右；左母线第7页共10页

25.MPI；PROFINET（或Modbus；EtherNet/IP）

三、判断题

26.×

27.×[解析]扫描周期与程序长度有关，程序越长，执行时间越长，扫描周期越长]

28.×

29.√

30.×[解析]西门子S7-200中T37的设定值寄存器为SMB37]

31.×

32.√

33.√

34.√

35.√

四、简答题

36.PLC的工作过程为循环扫描过程，分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段[2分]输入采样阶段读取外部I/O状态并存入输入映像寄存器[1分]；程序执行阶段按顺序扫描用户程序指令，根据输入映像寄存器和中间变量状态计算结果并写入输出映像寄存器[2分]；输出刷新阶段将输出映像寄存器内容传送到实际输出点，驱动外部负载[1分]；作用确保输入状态稳定，程序按顺序执行，输出状态统一刷新[2分]

37.控制逻辑PLC控制逻辑存储在程序中[1分]，传统继电器控制通过硬件接线实现[1分]；灵活性PLC可在线修改程序，传统继电器需拆线改线[1分]；维护性PLC故障易定位，传统继电器接线复杂难排查[1分]；成本小规模控制PLC成本高，大规模控制PLC成本低[1分]，传统继电器成本随点数增加线性上升[1分]

38.中间变量M用于存储中间状态或临时数据[2分]常见类型

①辅助继电器M0~M31（通用型），用于逻辑控制中间状态[2分]；

②保持继电器HR（如HR0000），断电保持用户程序执行结果[2分]

39.

①梯形图（LD）图形化，直观易懂，适合电气工程师，不支持复杂运算[2分]；

②指令表（IL）助记符形式，与汇编语言类似，适合有编程基础人员，可读性差[2分]；

③结构化文本（SCL）类高级语言，支持数学运算和复杂逻辑，适合大型程序开发[2分]第8页共10页

40.I/O响应时间是输入信号变化到输出信号随之变化的时间间隔[2分]影响因素

①扫描周期（程序越长，响应时间越长）[2分]；

②I/O模块类型及转换速度（模拟量模块响应慢于开关量模块）[2分]；

③外部接线长度及干扰[1分]；

④PLC的处理能力[2分]

五、分析题

41.

（1）存在逻辑错误[1分]，错误Y0线圈与X2常闭串联后，Y0常开与X2常闭并联，导致X2按下时Y0和Y1无法断开[2分]（正确应为X2常闭串联在Y0和Y1的公共支路）；

（2）若X0和X1按下，Y0和Y1线圈均无法接通（因Y0常闭与X1串联，X1常闭与Y0串联，形成互锁）[2分]，实际Y0和Y1均不动作[1分]

42.故障可能原因

①SB1（X0）或SB2（X1）触点接触不良[2分]；

②急停按钮SB3（X2）常闭触点粘连[2分]；

③Y0或Y2线圈损坏[2分]；梯形图需包含X0常开→Y0线圈→T0线圈；T0常闭→Y0常闭→Y1线圈→X1常闭→Y0线圈；X2常闭→Y2线圈→X2常开（报警保持）[3分]，急停复位后Y2断开[1分]

43.Y0启动→T0（10s延时）→Y0停止→Y1启动→T1（5s延时）→Y1停止→Y2启动→T2（3s延时）→Y2停止→循环[4分]；梯形图需包含T0~T2的控制逻辑，X0触发Y0和T0，T0到点触发Y1并启动T1，T1到点触发Y2并启动T2，T2到点循环[3分]；X信号持续为ON时，系统自动循环执行送料→吸料→推料→停止，重复运行[3分]

六、编程题

44.梯形图程序需包含东西红灯（X0）、南北绿灯（X5）各30s；东西绿灯（X2）、南北红灯（X3）各25s；东西黄灯（X1）、南北黄灯（X4）各5s；急停按钮（X6）控制所有灯为红灯[5分]定时器设置T0（30s）控制东西红灯，T1（25s）控制南北绿灯，T2（5s）控第9页共10页制东西黄灯，T3（25s）控制南北红灯，T4（5s）控制南北黄灯[5分]；急停X6常闭串联所有灯线圈[3分]；X6复位后恢复正常循环[2分]

45.梯形图需包含X0（高水位）→Y0常闭→Y0线圈→T0（2s）；X1（中水位ON且X2（低水位OFF）→T0常开→T1（2s）→Y0线圈（50%占空比）；X2（低水位ON）→Y0线圈[6分]；工作过程低水位→Y0启动→中水位ON时T0和T1交替通断（Y0间歇运行）→高水位→Y0停止[4分]；T0和T1的设定值均为2s[5分]第10页共10页。