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可编程控制器应用模拟试卷及答案 一、填空题（每空2分，共30分） 1. PLC的输入/输出继电器采用 进制进行编号，其它所有软元件均采用 进制进行编号。(八 十) 2. PLC的状态元件中 用于初始状态。(S2～S9) 3. 描述PLC的主要技术指标有 、 、 、 、 和特殊功能模块六种。 (I/O总点数 存储容量 扫描速度 内部寄存器 编程语言与指令系统) 4. PLC的输出形式主要有 输出、 输出和 输出三种。(继电器 晶体管 晶闸管) 5. 说明下列指令意义。 MOV RST ORB LD (数据传送指令 复位指令 串联电路块的并联指令 取指令) 6、可编程序控制器采用微处理器作为中央处理单元，可以对 进行控制，也可以对 进行控制。 (逻辑量 模拟量) 7、PLC具有逻辑运算功能，能够描述继电器触点的 和 等各种连接。(串联 并联) 8、PLC具有 和 功能，完成对模拟量的控制与调节。(模数转换（A/D转换） 数模转换（D/A转换） 9、按结构形式分类，PLC可分为 式和 式两种。(整体式 模块式) 10、 模块是可编程序控制器系统的运算控制核心。(CPU) 11、 是安装可编程控制器各类模板的机架，可根据实际需要选择。(导轨) 12、 模板用于对PLC内部电路供电。(电源) 13、 是用来将输入端不同电压或电流信号转换成微处理器所能接收的低电平信号。(输入电压转换) 14、输出电平转换是用来将 控制的低电平信号转换为控制设备所需的电压或电流信号。(微处理器) 15、 是在微处理器与I/O回路之间采用的防干扰措施。(电气隔离) 16、S7-300/S4-400可以通过 接口组成PLC网络。多点接口（MPI） 17、MPI是 的简称，MPI网采用 的通信模式。（多点接口 全局数据（或GD）） 18、全局数据（GD）通信方式以 分支网为基础，是为循环的传送少量数据而设计的。（多点接口（MPI）） 19、 通信方式以MPI分支网为基础，是为循环的传送少量数据而设计的。（全局数据（或GD）） 20、可编程序控制器系统中，主站之间的通信方式为 ，主站与从站之间为 ，以及这两种方式的混合。（令牌方式 主从方式） 21、PROFIBUS网络由 、从站、 等构成。（主站 网络部件） 22、DCS是 的简称，由单回路仪表控制系统发展起来。（集散控制系统） 二、简答题（每小题5分，共20分） 1. 简述PLC的硬件结构和软件系统 1.答： PLC采用了典型的计算机结构，硬件主要由微处理器（CPU）、存储器、采用扫描工作方式的I/O接口电路和电源等组成。PLC的软件系统由系统程序和应用程序组成。 2. 什么叫扫描工作方式？什么叫扫描周期？它主要受哪些影响？ 2. 答：与其它计算机系统一样，PLC的CPU是采用分时操作的原理，每一时刻执行一个操作，随着时间的延伸一个动作接一个动作顺序地进行。这种分时操作进程称为CPU对程序的扫描。PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。CPU从第一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束。然后，返回第一条指令开始新的一轮扫描，这就是PLC的扫描工作方式。 除了执行用户程序之外，在每次扫描过程中还要完成输入、输出处理等工作。扫描一次所用的时间称为扫描周期。扫描周期的长短，首先与每条指令执行时间长短有关，其次与指令类型及包含指令条数的多少有关。 3. 可编程控制器梯形图编程规则的主要内容是什么？ 3. 答：梯形图程序编程的基本原则包括： （1）梯形图中的阶梯都是始于左母线终于右母线。 （2）接点应画在水平线上，不要画在垂直线上。 （3）并联块串联时，应将接点多的支路放在梯形图的左方。串联块并联时，应将接点多的并联支路放在梯形图的上方。 （4）不宜使用双线圈输出。 4. 为什么称PLC的内部继电器为软继电器？和硬件继电器相比，软继电器的触点在使用上有何特点？ 4. 答：PLC内部的继电器并不是实际的硬继电器，而是PLC内部的存储单元。因此，称为“软继电器”，梯形图是由这些“软继电器”组成的梯形图控制线路图，它们并不是真正的物理连接，而是逻辑关系的连接，称为“软连接”。当存储单元某位状态为1时，相当于某个继电器线圈得电；当该位状态为0时，相当于该继电器线圈断电。软继电器的常开触点、常闭触点可以在程序中使用无数多次 5、传统继电器接触器控制系统和可编程控制系统有何区别？ 答：传统继电器接触器控制系统为“硬接线”程序控制系统，通过修改控制器件和接线来改变控制功能；可编程控制系统为“软接线”程序控制系统，通过修改PLC程序并改动少量接线端子来改变控制功能。 6、简述可编程控制器的特点。 答：高可靠性，应用灵活，编程简单，但价格较高。（详细解答也可） 7、可编程控制器的性能指标有哪些？ 答：衡量PLC的性能指标分为硬件指标和软件指标。硬件指标包括环境温度、湿度、抗干扰能力、使用环境和输入输出特性等；软件指标包括扫描速度、存储容量、指令功能和编程语言等。 8、可编程控制系统与工业控制计算机、集散控制系统的主要区别在哪些？ 答：工业控制计算机适用于要求快速、实时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对象的控制；集散控制系统在模拟量处理和回路调节方面具有优势，主要侧重于回路调节功能；可编程控制系统在数字处理和顺序控制方面具有优势，主要侧重于开关量顺序控制，具有很高的可靠性和抗干扰性。 9、简述可编程控制器的基本结构及其各部分功能。 答：（1）导轨：安装PLC各类模块的机架；（2）电源模块：用于对PLC供电；（3）CPU模块：CPU模块为系统的运算控制核心，根据系统的程序要求接收并存储用户程序和数据、现场输入设备的状态和参数，诊断PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误，完成用户程序规定的运算任务，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的状态，实现输出控制和数据通信等功能；（4）输入输出模板：连接CPU模板与现场输入\输出元件或设备。 10、PLC配置电气隔离的作用是什么？ 答：电气隔离是在微处理器与I/O回路之间采用的防干扰措施。 11、西门子（SIEMENS）公司有哪些主要系列的PLC产品？可以采用哪几种编程语言？ 答：西门子（SIEMENS）公司主要的PLC产品有早期的S3系列、S5系列和当前的S7系列。S7系列可采用的编程语言如下：（1）梯形图（LAD）；（2）语句表（STL）；（3）功能块图/逻辑功能图（FBD）；（4）标准控制语言（SCL）；（5）顺序控制（S7-Graph）；（6）连续功能图（CFC）。 12、集散控制系统和可编程控制系统有何区别？ 答：集散控制系统在模拟量处理和回路调节方面具有优势，主要侧重于回路调节功能；可编程控制系统在数字处理和顺序控制方面具有优势，主要侧重于开关量顺序控制。 13、工业控制计算机和可编程控制系统有何区别？ 答：工业控制计算机适用于要求快速、实时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对象的控制；可编程控制系统具有很高的可靠性和抗干扰性。 14、在PLC控制系统设计中最为重要的原则是什么？ 答：在PLC控制系统设计中最为重要的原则是满足控制对象的控制要求、确保控制系统的安全可靠性、简化系统结构。 三、请写出以下指令表对应的梯形图（每小题8分，共16分） 1 LD X000 OR Y001 ANI X003 ANI Y002 OUT Y001 LD X002 OR Y002 ANI X003 ANI Y001 OUT Y002 END 1. X000 Y001 Y002 X003 Y001 Y002 X003 X002 Y002 Y001 2. LD X000 OR X001 LD X002 AND X003 LDI X004 AND X005 ORB OR X006 ANB OR X003 OUT Y000 END Y000 2. X003 X002 X001 X000 X005 X004 X006 X003 3. LD I0.1 A I0.2 AN I0.3 = M0.0 LDN I0.1 O I0.2 O I0.3 A I0.4 NOT = M0.1 四、请写出以下梯形图对应的指令表（每小题10分，共20分） 1. 1 LDI X0 AND X1 LD X2 ANI X3 ORB AND X4 LDI X5 AND X7 LD X6 ANI M3 ORB ANB ANI X10 AND X11 OUT T0 K100 AND TO OUT Y2 2． 2. LD X000 SET S20 STL S20 OUT Y000 LD X001 SET S21 STL S21 OUT Y002 LD X002 SET S22 STL S22 OUT Y003 LD X003 SET S26 STL S26 OUT Y006 LD X004 OUT S21 3． LDN M0.0 A M0.1 = Q4.1 LDN M0.0 = Q4.2 4。 LD M0.0 AN I0.1 = M0.3 A T5 = Q0.0 AN M0.4 = Q0.1 5. LD I0.3 A C20 ON I0.1 A I0.2 = Q2.1 LDN I0.1 A C20 O I0.3 AN I0.4 = Q2.2 五、计算题（共14分） 1. 三菱电机FX2-40MR基本单元，其输入/输出点数为24/16，用户程序为1000步基本指令，PLC运行时不连接上位计算机等外设。I/O扫描速度为0.03ms/8点，用户程序的扫描速度取0.74μs/步，自诊断所需时间设为0.96ms，试计算一个扫描周期所需的时间为多少？ 1. 解：扫描I/O的时间：T1=0.03ms×40/8点=0.15ms 扫描程序的时间：T2=0.74μs×1000步=0.74ms 自诊断的时间： T3=0.96ms 通信的时间： T4=0 扫描周期：T=T1+T2+T3+T4=（0.15+0.74+0.96）ms =1.85ms 六、分析题 1、某控制系统选用CPU224，其中模拟量扩展模块以2字节递增的方式来分配地址。请按表中介绍的模块连接形式，填写模块1和模块3的地址分配。 主机CPU224 模块1 DI4/DO4 DC24V 模块2 DI8 DC24V 模块3 AI4/AO1 12位 模块4 DI4/DO4 DC24V 模块5 AI4/AO1 12位 I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 …… …… I1.5 Q1.5 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 1.答案 主机CPU224 模块1 DI4/DO4 DC24V 模块2 DI8 DC24V 模块3 AI4/AO1 模块4 DO8 DC24V 模块5 AI4/AO1 I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 …… …… I1.5 Q1.5 I2.0 Q2.0 I2.1 Q2.1 I2.2 Q2.2 I2.3 Q2.3 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 AIW0 AQW0 AIW2 AIW4 AIW6 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 AIW8 AQW2 AIW10 AIW12 AIW14 2、某控制系统选用CPU224，请按表中介绍的模块连接形式，填写模块1、模块3和模块4的地址分配。 主机 CPU224 模块1 EM221 DI8 DC24V 模块2 EM222 DO8 DC24V 模块3 EM235 AI4/AO1 12位 模块4 EM223 DI4/DO4 DC24V 模块5 EM235 AI4/AO1 12位 I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 …… …… I1.5 Q1.1 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 AIW8 AQW2 AIW10 AIW12 AIW14 2.答案 主机I/O 模块1I/O 模块2I/O 模块3I/O 模块4I/O 模块5I/O I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 …… …… I1.5 Q1.1 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 AIW0 AQW0 AIW2 AIW4 AIW6 I3.0 Q3.0 I3.1 Q3.1 I3.2 Q3.2 I3.3 Q3.3 AIW8 AQW2 AIW10 AIW12 AIW14 六、设计题 1、一台三相异步电动机正反转控制的电路如下图（a）所示；PLC控制的接线如图（b）所示。当按下正向启动按钮SB1，电动机正转；当按下反向启动按钮SB2，电动机反转；停机时按下停机按钮SB3。过载是热继电器FR动作，电动机停止。按照上述工作要求：（1）分配I/O通道；（2）选择plc，画出梯形图。 图（a）电动机正反转控制电路 图（b）PLC控制接线图 1、(1) 表 电动机正反转控制电路I／O分配表 (2) 选西门子S7-200的plc(也可以选其它型号plc) 图 电动机正反转控制电路的PLC控制程序 2、两台电动机的关联控制：在某机械装置上装有两台电动机。当按下正向起动按钮SB2，电动机一正转；当按下反向起动按钮SB3，电动机一反转；只有当电动机一运行时，并按下起动按钮SB4，电动机二才能运行，电动机二为单向运行；两台电动机有同一个按钮SB1控制停止。按照上述工作要求：（1）分配I/O通道；（2）选择plc，画出梯形图。 2、（1）关联控制功能的I/O分配表 SB1 I0.0 总停按钮，常闭触点 SB2 I0.1 电动机一正转起动按钮，常开触点 SB3 I0.2 电动机一反转起动按钮，常开触点 SB4 I0.3 电动机二起动按钮，常开触点 KM1 Q2.1 电动机一正转运行 KM2 Q2.2 电动机一反转运行 KM3 Q2.3 电动机二运行 （2）选西门子S7-200的plc(也可以选其它型号plc) 图 电动机关联控制的PLC控制程序 3、用接在输入端的光电开关SB1检测传送带上通过的产品，有产品通过时SB1为常开状态，如果在10s内没有产品通过，由输出电路发出报警信号，用外接的开关SB2解除报警信号。按照上述工作要求：（1）分配I/O通道；（2）选择plc，画出梯形图；（3）写出对应的指令表程序。 3、（1）产品检测控制电路I/O分配表 SB1 I0.0 光电开关，常开触点 SB2 I0.1 解除报警开关，常闭触点 Q0.0 报警信号 T37 时间继电器 （2）选西门子S7-200的plc(也可以选其它型号plc) 图 产品报警检测的PLC控制程序 4、下图是小车自动往返运动的主电路和继电器控制电路图。其中KMl和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器。用KMl和KM2的主触点改变进入电机的三相电源的相序，即可改变电动机的旋转方向。图中的FR是热继电器，在电动机过载时，它的常闭触点断开，使KMl和KM2的线圈断电，电动机停转。工作时，按下右行起动按钮SB2或左行起动按钮SB3后，要求小车在左限位开关SQ1和右限位开关SQ2之间不停的循环往返，直到按下停止按钮SB1。按照上述工作要求：（1）分配I/O通道；（2）选择plc，画出梯形图。 图 小车自动往返运动的继电器控制电路图 4、（1）小车自动往返运动控制电路I/O分配表 SB1 I0.2 停止按钮，常闭触点 SB2 I0.0 右行起动按钮，常开触点 SB3 I0.1 左行起动按钮，常开触点 SQ1 I0.3 左限位开关，常开触点 SQ2 I0.4 右限位开关，常开触点 FR I0.5 热保护，常闭触点 KM1 Q0.0 正转运行 KM2 Q0.1 反转运行 （2）选西门子S7-200的plc(也可以选其它型号plc) 图 电动机正反转控制电路的PLC控制程序 5、由两台三相交流电动机M1、M2组成的控制系统的工作工程为：当按下起动按钮SB1电动机M1起动工作；延时5s后，电动机M2起动工作；当按下停止按钮SB2，两台电动机同时停机；若电动机M1过载，两台电动机同时停机；若电动机M2过载，则电动机M2停机而电动机M1不停机。按照上述工作要求：（1）分配I/O通道；（2）选择plc，画出梯形图。 5、（1）电动机控制的I/O分配表 SB1 I0.0 起动按钮，常开触点 SB2 I0.1 停机按钮，常闭触点 FR1 I0.2 电动机M1热保护，常闭触点 FR2 I0.3 电动机M2热保护，常闭触点 KM1 Q2.1 电动机M1运行 KM2 Q2.2 电动机M2运行 T38 时间继电器 （2）选西门子S7-200的plc(也可以选其它型号plc) 可编程序控制器应用试题答案及评分标准 第12页（共12页）