2025年电气工程 PLC 控制输送设备试题及答案.doc

2025年电气工程 PLC 控制输送设备试题及答案

一、选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. PLC 控制输送设备时，用于接收外部信号的模块通常是（ ）
A. 输入模块 B. 输出模块 C. 电源模块 D. 通信模块
答案：A
解析：输入模块主要功能是接收外部的开关量信号，如按钮、传感器信号等，所以用于接收外部信号的模块是输入模块。
2. 在 PLC 梯形图中，常开触点的符号是（ ）
A. ┴ B. │ C. ┌─┐ D. ─│─
答案：C
解析：常开触点在梯形图中用┌─┐表示，常闭触点用┴表示，│表示竖线，─│─不是触点符号。
3. 输送设备的电机正反转控制，在 PLC 程序中一般通过（ ）实现。
A. 定时器指令 B. 计数器指令 C. 比较指令 D. 逻辑运算指令
答案：D
解析：电机正反转控制是通过改变电机电源相序来实现，在 PLC 程序中利用逻辑运算指令改变输出状态来控制接触器等从而实现电机正反转。
4. PLC 的编程语言中，与继电器控制电路图最为接近的是（ ）
A. 梯形图 B. 语句表 C. 功能块图 D. 结构文本
答案：A
解析：梯形图是从继电器控制电路图演变而来，形象直观，与继电器控制电路图最为接近。
5. 当 PLC 控制的输送设备需要实现速度调节时，通常采用（ ）
A. 改变电机极对数 B. 改变电源频率 C. 改变电机电压 D. 改变电机电流
答案：B
解析：通过变频器改变电源频率可以实现电机速度调节，从而实现输送设备速度调节。
6. 在 PLC 控制输送设备系统中，用于存储程序的部件是（ ）
A. CPU B. 存储器 C. 输入模块 D. 输出模块
答案：B
解析：存储器用于存储 PLC 的用户程序、系统程序等。
7. 输送设备运行过程中，要检测其运行速度，可选用的传感器是（ ）
A. 温度传感器 B. 压力传感器 C. 速度传感器 D. 接近传感器
答案：C
解析：速度传感器专门用于检测物体的运行速度，能满足检测输送设备运行速度的需求。
8. PLC 控制输送设备时，若要实现设备的定时启动，应使用（ ）
A. 定时器指令 B. 计数器指令 C. 移位指令 D. 跳转指令
答案：A
解析：定时器指令用于实现定时功能，可设定设备定时启动的时间。
9. 在 PLC 梯形图编程中，串联的常开触点应使用（ ）连接。
A. AND B. OR C. ANI D. ORI
答案：A
解析：AND 指令用于串联常开触点，ANI 用于串联常闭触点，OR 用于并联常开触点，ORI 用于并联常闭触点。
10. 当输送设备出现过载时，PLC 程序中可通过（ ）进行过载保护。
A. 定时器 B. 计数器 C. 热继电器 D. 熔断器
答案：C
解析：热继电器能检测电机电流，当电流过大即出现过载时，热继电器动作，可在 PLC 程序中通过检测热继电器的信号进行过载保护。

二、填空题（每题 3 分，共 15 分）
1. PLC 按结构形式可分为整体式和______式。
答案：模块式
解析：PLC 常见的结构形式就是整体式和模块式。
2. 输送设备的电机控制中，接触器的作用是______。
答案：控制电机的通断电
解析：接触器通过电磁力吸合和释放来控制电机电路的接通和断开，从而实现电机的启动、停止等控制。
3. 在 PLC 梯形图中，常闭触点与母线连接时使用______指令。
答案：LD 或 LDI（初始常开触点用 LD，初始常闭触点用 LDI）
解析：常闭触点与母线连接时，若为初始状态，常开用 LD，常闭用 LDI 指令。
4. PLC 控制输送设备时，通信方式有______、______等（写出两种常见的）。
答案：RS485、以太网
解析：RS485 和以太网是 PLC 控制输送设备中常用的通信方式。
5. 输送设备的运行状态监测包括______、______等方面（写出两个）。
答案：速度监测、电流监测
解析：速度和电流是反映输送设备运行状态的重要参数，对其监测可及时了解设备运行情况。

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）
1. 简述 PLC 控制输送设备的工作原理。
答案：PLC 首先通过输入模块接收来自输送设备现场的各种信号，如启动按钮、停止按钮、传感器检测到的物料位置等信号。然后，PLC 根据用户编写的程序对这些输入信号进行逻辑运算和处理。根据运算结果，通过输出模块向输送设备的控制元件，如接触器、继电器等发出控制信号，从而实现对输送设备电机的启动、停止、正反转、调速等控制，以完成物料的输送任务。
解析：PLC 作为控制核心，接收输入信号并按程序处理后输出控制信号，驱动输送设备各部件工作，实现物料输送过程的自动化控制。
2. 说明在 PLC 梯形图中如何实现电机正反转控制。
答案：在梯形图中，通过两个输出线圈分别控制电机正转和反转接触器。例如，当正转按钮按下，对应的输入信号使一个输出线圈得电，通过逻辑运算（如与其他相关信号配合），控制正转接触器吸合，电机正转；当反转按钮按下，另一个输出线圈得电，控制反转接触器吸合，电机反转。同时，为了防止正反转同时动作造成短路，可在程序中加入互锁环节，如正转输出线圈得电时，将反转输出线圈的常闭触点串联在反转控制电路中，反之亦然。
解析：利用输出线圈控制接触器实现电机正反转，互锁环节保证电路安全，防止正反转同时发生。
3. 列举 PLC 控制输送设备时可能出现的故障及解决方法（至少三种）。
答案：故障一：电机不启动。可能原因是输入信号未正确传入 PLC，检查输入模块及相关线路；也可能是 PLC 程序中启动条件未满足，检查程序逻辑。故障二：输送速度不稳定。可能是速度传感器故障，更换速度传感器；或者是变频器参数设置不当，重新设置变频器参数。故障三：设备运行过程中突然停止。可能是过载保护动作，检查电机负载及热继电器；也可能是程序运行出现错误，检查程序是否有逻辑错误或异常中断。
解析：针对不同故障原因，从硬件和软件方面进行排查和解决，确保输送设备正常运行。

四、程序设计题（15 分）
设计一个 PLC 梯形图程序，实现输送设备的自动往返控制。要求：当按下启动按钮 SB1 后，输送设备正向运行，到达正向限位开关 SQ1 后停止，停留 3 秒后反向运行，到达反向限位开关 SQ2 后停止，停留 3 秒后再正向运行，如此循环。当按下停止按钮 SB2 时，设备立即停止运行。
答案：
| 梯形图网络 | 指令 | 说明 |
| ---- | ---- | ---- |
| 网络 1 | LD X0 | 常开触点 X0 连接母线，X0 为启动按钮 SB1 |
| | OR M0 | 并联 M0，M0 为运行标志位 |
| | ANI M1 | 串联常闭触点 M1，M1 为停止标志位 |
| | OUT M0 | 输出到 M0 |
| 网络 2 | LD M0 | 常开触点 M0 连接母线 |
| | OUT Y0 | 输出到 Y0，控制电机正转接触器 |
| 网络 3 | LD X1 | 常开触点 X1 连接母线，X1 为正向限位开关 SQ1 |
| | AND M0 | 串联 M0 |
| | OUT M1 | 输出到 M1，停止正向运行并置停止标志位 |
| 网络 4 | LD M1 | 常开触点 M1 连接母线 |
| | TON T0 K30 | 定时器 T0，定时 3 秒（30 个扫描周期） |
| 网络 5 | LD T0 | 常开触点 T0 连接母线 |
| | OUT Y1 | 输出到 Y1，控制电机反转接触器 |
| 网络 6 | LD X2 | 常开触点 X2 连接母线，X2 为反向限位开关 SQ2 |
| | AND M1 | 串联 M1 |
| | OUT M0 | 输出到 M0，停止反向运行并清除停止标志位 |
| 网络 7 | LD X3 | 常开触点 X3 连接母线，X3 为停止按钮 SB2 |
| | OUT M1 | 输出到 M1，置停止标志位 |
解析：通过启动按钮、限位开关信号控制电机正反转及停止，利用定时器实现停留时间控制，程序逻辑清晰，能满足自动往返控制要求。

五、综合应用题（20 分）
某输送设备系统由 PLC、电机、变频器及多个传感器组成。要求实现以下功能：根据物料传感器检测到的物料重量，通过变频器调节电机速度；当物料重量达到设定上限时，发出报警信号；当设备运行过程中出现过载（通过电流传感器检测）时，设备停止运行并发出故障信号。请设计该系统的控制方案，包括 PLC 输入输出点分配、程序流程及主要程序段。
答案：
1. PLC 输入输出点分配：
- 输入：物料重量传感器信号接输入点 I0，电流传感器信号接输入点 I1，启动按钮接 I2，停止按钮接 I3。
- 输出：变频器控制信号接输出点 Q0，报警信号输出接 Q1，故障信号输出接 Q2。
2. 程序流程：
- 系统启动后，PLC 不断读取物料重量传感器和电流传感器信号。
- 根据物料重量信号，通过变频器控制程序调节电机速度。
- 当物料重量达到设定上限时，触发报警程序，发出报警信号。
- 当电流传感器检测到过载时，触发过载保护程序，设备停止运行并发出故障信号。
3. 主要程序段：
- 读取物料重量程序：
| 梯形图网络 | 指令 | 说明 |
| ---- | ---- | ---- |
| 网络 1 | LD I0 | 常开触点 I0 连接母线，I0 为物料重量传感器信号 |
| | MOVW I0 VW10 | 将物料重量传感器值传送到 VW10 存储单元 |
- 调节电机速度程序：
| 梯形图网络 | 指令 | 说明 |
| ---- | ---- | ---- |
| 网络 2 | LD VW10 | 常开触点 VW10 连接母线 |
| | CMP VW10 VW20 | 比较物料重量值 VW10 和设定上限值 VW20 |
| | JGE LBL1 | 若物料重量达到或超过设定上限，跳转到 LBL1 |
| | （此处编写根据物料重量调节变频器频率的程序，如通过 PID控制算法等） | |
- 报警程序：
| 梯形图网络 | 指令 | 说明 |
| ---- | ---- | ---- |
| 网络 3 | LD LBL1 | 常开触点 LBL1 连接母线 |
| | OUT Q1 | 输出到 Q1，发出报警信号 |
- 过载保护程序：
| 梯形图网络 | 指令 | 说明 |
| ---- | ---- | ---- |
| 网络 4 | LD I1 | 常开触点 I1 连接母线，I1 为电流传感器信号 |
| | CMP I1 I30 | 比较电流值 I1 和过载设定值 I30 |
| | JGE LBL2 | 若电流达到或超过过载设定值，跳转到 LBL2 |
| 网络 5 | LD LBL2 | 常开触点 LBL2 连接母线 |
| | OUT Q2 | 输出到 Q2，发出故障信号 |
| | OUT M0 | 输出到 M0，置停止标志位 |
| | （此处编写停止电机运行的程序，如通过输出点控制变频器停止信号等） | |

解析：合理分配输入输出点，依据程序流程编写主要程序段，实现根据物料重量调节电机速度、物料超重报警及过载保护等功能，确保输送设备系统安全稳定运行。