国家开放大学2023年秋学期《机电控制与可编程序控制器技术》形成性考核册[答案][答案]

国家开放大学2023年秋学期《机电控制与可编程序控制器技术》形成性考核册[答案]

《机电控制与可编程控制器技术》形成性考核册
1
机电控制与可编程控制器
技术作业 1
一、填空题
1．可编程序控制器通过____________、____________的输入和输出，控制各类型的机械
或生产过程。
2．熔断器主要防止电路的____________或____________。
3．电磁式接触器主要由____________、____________和灭弧装置和其它部分组成。
4．触点系统分为____________触点和____________触点，分别用来直接接通和断开交流
主电路和控制电路。
5．.热继电器是利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件____________，进而推动机
构动作的一种保护电器，主要被用作电动机的长期保护。
二、判断题
1．PLC 从早期开关量的输入、输出，模拟量的输入、输出，已经发展到能够完成复杂控
制功能、通信联网功能的各种控制单元。（ ）
2．PLC 是专门用来完成逻辑运算的控制器。（ ）
3．PLC 具有监控和自诊断能力，若发生故障或异常，可及时判断故障原因，并排除故障。
（ ）
4．由于 PLC 的可靠性和抗干扰能力较差，所以不能在恶劣的工业环境中应用。（ ）
5．在工业自动化领域，PLC，DCS 与 IPC 技术正在趋于融合。（ ）
6．开启式负荷开关可用于手动频繁的接通和断开带负荷的电路，以及作为线路末端的短
姓 名
学 号
得 分
教师签名
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路保护。（ ）
7．为防止无关人员误操作，在重要场合应选用带钥匙操作的按钮。（ ）
8．选用按钮时，通常停止按钮宜选用绿色；启动按钮优先选用红色。（ ）
9．选用按钮时，一钮双用（启动∕停止）可以选用黑、白或灰色按钮。（ ）
10．低压断路器即低压自动空气开关，简称自动开关，可实现电路的短路、过载、失电压
与欠电压的保护，能自动分断故障电路，而且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
（ ）
11．熔断器作为短路保护的电器，并接于被保护电路中的。（ ）
12．熔断器的极限通断能力可以小于保护电路中的最大短路电流。（ ）
13．判断交流或直流接触器的依据是通过主触点电流性质。（ ）
14．把额定电压为 220V 的交流接触器线圈误接入 380V 的交流电源上仍然可以正常工作。
（ ）
15．电磁铁主要由励磁线圈、铁芯和衔铁组成。（ ）
16．直流电磁铁的工作可靠性好、动作平稳，适用于动作频繁或工作平稳可靠的执行机构。
（ ）
17．交流电磁铁适用于动作频繁或工作平稳可靠的执行机构。（ ）
21．工程上，通常将电器元件布置图与电气安装接线图组合在一起，二者对照，提高工作
效率。（ ）
19．电气原理图中电器元件的线圈、触点分散布置。（ ）
20．电气原理图中电器元件均处于自然状态。（ ）
三、简答题
1．PLC 的主要特点有哪些？PLC 的主要发展趋势如何？
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2．请分别简述分闸和合闸时隔离开关和负荷开关的操作顺序。如果违反操作规程会怎样？
3．电磁式继电器与电磁式接触器同是用来通断电路的，它们有何不同？
4．在电动机的控制线路中，热继电器的作用是什么？可否用熔断器和过电流继电器代替？
为什么？
5．机电设备电器控制线路的表示方法有几种？各有何用途？
四、读图分析题
1. 某电动机控制线路如下图所示。请仔细阅读下图，完成以下小题
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4
图 电动机控制线路图
（1）按钮 SF2 用于实现电机的（ ）。
A．连续运转 B. 点动运行
C．停止运行 D. 热保护
（2）复合按钮 SF3 用于实现电机的（ ）。
A．连续运转 B. 点动运行
C．停止运行 D. 热保护
（3）按钮 SF1 用于实现电机的（ ）。
A．连续运转 B. 点动运行
C．停止运行 D. 热保护
（4）主电路中的电气图形 BB 是（ ），用于实现过载保护。
A．指示灯 B．熔断器
C．接触器线圈 D．热继电器
（5）电气图形 FA1 和 FA2 是（ ），用于实现短路保护。
A．指示灯 B．熔断器
C．接触器线圈 D．热继电器
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2. 三相异步电动机串电阻启动控制线路如下图所示，RA 为反接电阻，时间继电器 KF
的延时时间为 T。请仔细阅读下图，完成以下小题
图 三相异步电动串电阻启动控制控制线路图
（1）合上电力开关 QA0 后，按下启动按钮 SF2，电动机为（ ）。
A．串电阻降压启动 B．全压启动
C．串电阻全压运行 D．无法启动
（2）当电机启动后，正常运行时间 T 后，电动机为（ ）。
A．串电阻降压运行 B．全压运行
C．串电阻全压运行 D．停止运行
（3）电机正常运行后，按下停止按钮 SF1 后，电动机为（ ）。
A．串电阻降压运行 B．全压运行
C．串电阻全压运行 D．停止运行
（4）主电路中的电气图形 BB 是（ ），用于实现过载保护。
A．指示灯 B．熔断器
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C．接触器线圈 D．热继电器
（5）电气图形 FA1 和 FA2 是（ ），用于实现短路保护。
A．指示灯 B．接触器线圈
C．熔断器 D．热继电器
3．三相异步电动机 Y-Δ形降压启动控制线路如下图所示，时间继电器 KF 的延时时间为
T。请仔细阅读下图，完成以下小题
图 三相异步电动机 Y-Δ形降压启动控制线路图
（1）合上电力开关 QA0 后，按下启动按钮 SF2，电动机为（ ）。
A．Y 形降压启动 B． Δ形降压启动
C．Δ形全压运行 D．电机无法启动
（2）当电机启动后，正常运行时间 T 后，电动机为（ ）。
A．Y 形降压启动 B．Δ形降压启动
C．Δ形全压运行 D．停止运行
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（3）电机正常运行后，按下停止按钮 SF1 后，电动机为（ ）。
A．Y 形降压运行 B． Δ形降压运行
C．Δ形全压运行 D．停止运行
（4）主电路中的电气图形 BB 是（ ），用于实现过载保护。
A．指示灯 B．熔断器
C．接触器线圈 D．热继电器
（5）电气图形 FA1 和 FA2 是（ ），用于实现短路保护。
A．指示灯 B．熔断器
C．接触器线圈 D．热继电器
4．控制线路如下图所示，RA 为反接电阻，电机转速在 120～3000rpm 范围内速度继电
器触头动作，电机转速低于 100 rpm 时，其触头复位。请仔细阅读下图，完成以下小题
图 三相异步电动机单向起动反接制动控制线路图
（1）合上电力开关 QA0 后，按下启动按钮 SF2，电动机为（ ）。
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A．串电阻降压启动 B． 正常全压启动
C．Δ形全压运行 D．电机无法启动
（2）当电机启动后，正常运行后，按下复合按钮 SF1 电动机时（ ）。
A．接触器 QA2 立刻通电 B．此时 BS 为断开状态
C．接触器 QA1 没有断电 D．立刻停止运行
（3）本控制线路的作用是（ ）。
A．反接制动电路 B．正反转电路
C．串电阻降压启动 D．速度控制电路
（4）控制电路中的电气图形 BS 为（ ）。
A．限位开关 B．普通继电器
C．时间继电器 D．速度继电器
（5）主电路中的电气图形 BB 是（ ），用于实现过载保护。
A．指示灯 B．熔断器
C．接触器线圈 D．热继电器

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1
机电控制与可编程控制器
技术作业 2
一、填空题
1．PLC 控制的等效电路由____________、____________和输出部分组成。
2．模块式结构 PLC 是将____________单元、____________单元、智能 I/O 单元、通信单
元、电源做成相应的独立模块，各个模块可以插装在____________上，模块之间通过底板上的
总线相互联系。
3．PLC 系统的存储器主要用于存放系统程序、____________及____________。
4．PLC 采用____________的方式工作，其中一次循环可分为 6 个阶段，即内部处理阶段、
通信服务阶段、子诊断阶段、____________阶段、____________阶段和输出处理阶段。
5．西门子 S7-1200 PLC 属于小型机，其中 CPU1214C 有 点输入、10 点输出，
模拟输入 路。
6．S7-1200 PLC 的指令由____________和____________两部分组成。
7．指令的操作数在 PLC 的存储器中，此时的操作数由____________和____________组成。
8．位寻址的格式由____________、____________、分隔符及____________四部分组成。
9．字寻址的格式由____________、____________、____________组成。
10．S7-1200 中 指令的作用是 描操作数信号的____________。
11 ． S7-1200 中 定 时 器 TON 指 令 是 ____________ ， 其 中 指 令 PT 端 是 用 来 设 置
____________，PT 端设置为 T#10s 时表示定时时间为____________。
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12．通电延时定时器（TON）的输入（IN）电路____________时开始定时，当前值大于
等于设定值时，其定时器位变为 1 状态，其常开触点____________，常闭触点____________。
（注填写“接通”或“断开”）
13．若加计数器的计数复位输入电路（R）____________，计数器被复位，复位后其常开
触点____________，常闭触点____________，当前值为 0。（注填写“接通”或“断开”）
14．SET_BF（多点置位）指令将指定的地址开始的连续若干个位地址的位变为
“____________”状态并保持；RESET_BF（多点复位）指令将指定的地址开始的连续若干个
位地址的位变为“____________”状态并保持。
15．____________和____________两条指令间的所有指令构成跳转结构程序。
16.循环移位指令 ROR 和 ROL 分别能将输入参数 IN 指定的存储单元的整个内容逐位循环
____________和____________若干位，即移出来的位又送回存储单元另一端空出来的位，原始
的位不丢失。
17．S7-1200 PLC 编程时，程序块分为组织块（OB）、____________、____________和数
据块（DB）。
21．在实际控制中，会遇多个信号优先权要求不同的情况，这时就需要使用____________ 控制程序进行控制。
二、判断题
1．PLC 控制的可靠性高于继电接触控制。（ ）
2．为简化控制，大型和中型 PLC 一般采用整体式结构。（ ）
3．系统程序是由 PLC 生产厂家编写的，固化到随机存取存储器（RAM）中，用户可以
随意读取修改。（ ）
4．输入输出模板既可以与 CPU 模板放置在一起，又可远程安装。（ ）
5．开关量输出单元可以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。（ ）
6．开关量输入单元用可将 PLC 内部 CPU 单元输出的标准点平转换成外部过程所需要的
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电平信号。（ ）
7．PLC 采用等待描的工作方式。（ ）
8．PLC 的描周期仅取决于 CPU 模板的运算速度。（ ）
9．PLC 的描周期与系统配置、用户程序的长短和 PLC 的时钟频率有关，但一个描周
期所用时间的长短主要由用户程序的长度决定。（ ）
10．PLC 按顺序对程序描，即从下到上，从右到左的描每条指令，最后将程序执行
的结果写入寄存执行结果的输出映像区中保存。（ ）
11．对 PLC 的中断程序而言，只有中断申请被接受后中断程序才被描一次，因此，若
要多次执行终端程序，则必须要多次申请。（ ）
12．西门子公司具有品种非常丰富的 PLC 产品，其中 S7-1200 系列 PLC 结构紧凑、功能
强、具有很高的性能价格比，属于模块式结构。（ ）
13．提供一个周期是 1 秒钟，占空比是 50%的特殊存储器位是 SM0.4。（ ）
14．EM232 模拟量输出模块是 S7-1200 PLC 专属的模拟量扩展模块。（ ）
15．PLC 程序由系统软件和用户程序两部分组成，其中用户程序由 PLC 的生产厂家提供，
操作系统需要用户为完成特定控制任务自行编写。（ ）
16．对应的梯形图、语句表和逻辑功能块三种编程语言，它们的表达形式不同，表示的内
容也不同。（ ）
17．PLC 程序的梯形图语言相比其它几种编程语言，形象直观，程序的输入和修改方便，
功能最强。（ ）
21．模拟量输入寄存器 AI 和模拟量输出寄存器 AW，只能进行字寻址。（ ）
19．正跳变指令每次检测到输入信号由 0 变 1 之后，使电路接通一个描周期。（ ）
20．S7-1200 的 CPU 1214 系列的 PLC 有 256 个定时器。（ ）
21．S7-1200 的 CTU 计数器的当前值达到设定值，计数器的输出触点接通，但会继续计
数。（ ）
22．S7-1200 的 CTD 计数器的当前值等于 0 时置位，但会继续计数。（ ）
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23．移位指令的最大移位位数为 8 位。（ ）
24．双字循环移位指令的最大移位位数为 8 位。（ ）
25．整数的加减指令的功能是将两个 8 位的整数相加减，得到一个 8 位的整数结果。
（ ）
26．S7-1200PLC 编程中 TON 定时器属于通电延时定时器。（ ）
27．逻辑设计方法以布尔代数为理论基础，以逻辑组合或逻辑时序的方法和形式来设计
PLC 程序。（ ）
三、简答题
1．传统继电器接触器控制系统和可编程控制系统有何区别？
2．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？
3．PLC 的等效电路可以分为三个部分，即输入部分、控制部分和输出部分，各部分是如
何工作的？
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4．试分析以下梯形图实现的基本功能。
5．下图所示的 PLC 程序中，请指出
（1）当变量存储器 MW10 中存储值为 10，输出映像寄存器的哪一位输出“1”信号？
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（2）当变量存储器 MW10 中存储值为 30，输出映像寄存器的哪一位输出“1”信号？
（3）当变量存储器 MW10 中存储值为 20，输出映像寄存器的哪一位输出“1”信号？
6．试分析以下梯形图实现的基本功能程序中定时器定时时间为多少？输出点 Q0.0 何时
导通？何时断开？
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四、改错
1．找出下列梯形图中的错误，并改正。
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2．找出下列梯形图中的错误，并改正。

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机电控制与可编程控制器
技术作业 3
一、填空题
1．PLC 按应用环境分为 和控制室安装两类。
2．PLC 控制系统设计追求的目标____________、____________、____________和实用。
3．并行和串行是通信中的两种基本通信方式，通常情况下，____________方式用于计算
机内部的数据通信，____________方式用于较远距离的通信。
4．计算机通信网络是采用____________通信方式，使得数据可以同时沿两个方向传输，
以提高传输速率。
5. 西门子 PLC 的 PPI 通信、MPI 通信和 PROFIBUS-DP 现场总线通信的物理层都
是 ,而且采用都是相同的通信线缆和专用网络接头。
6. 从用户的角度看，PROFIBUS 提供三种通信协议类型PROFIBUS-FMS.、 和
PROFIBUS-PA。
7. 西门子的 RS-485 中继器具有信号放大和再生功能，在一条 PROFIBUS 总线上最多可
以安装 台 RS-485 中继器。一个 PROFIBUS 网络的一个网段最多 个站点
8. PROFINET IO 通信主要用于模块化、分布式控制，通过 直接连接现场设备（IO
Device）。
9.PROFINET IO 通信时，一个 IO 控制器(IO Controller) 最多可以和 个 IO 设备进
行点到点通信，按照设定的更新时间双方对等发送数据。
10. S7-1200 CPU 与其他 S7-300/400/1200/1500 CPU 通信可采用多种通信方式，但是常用
姓 名
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的、最简单的还是 通信。
二、判断题
1．选择 PLC 的硬件系统的时候，需要使 I/O 接口有一定的冗余。（ ）
2．PLC 程序的现场调试指在工业现场的实际调试，也是 PLC 程序的最后调试。现场调试
的目的是调试通过后，可交给用户使用或试运行。（ ）
3．在 PLC 的选型时，由于输入输出点数对价格影响不大，因此不必考虑性价比。（ ）
4．并行数据通信常用于远距离的数据传输场合。通常计算机内部各部件之间的数据交换
都采用并行通讯。（ ）
5．PLC 与计算机之间多用串行通信。（ ）
6．多台 PLC 之间的数据传送多用并行通信。（ ）
7．计算机通信网络是单工通信。（ ）
8．RS-232 串行通信的传输速率较高，可以远距离传输。（ ）
9．PROFIBUS-DP 是一种为速度而优化的协议，它是为了在现场控制器（DP 主站）和分
布式 I/O（DP 从站）之间的通信而特别设计的。（ ）
10．PLC 的通信协议定义了主站和从站，网络中的主站和从站互相之间可以发出请求。
（ ）
11．S7-1200 系列 PLC 的通信网络只能使用 PPI 协议进行通讯。（ ）
12．PPI 协议是一个主/从协议，支持一主机多从机连接和多主机多从机连接方式。（ ）
13．使用 PC 机运行的博图软件编程时上载或下载应用程序只能应用 PPI 协议实现。
（ ）
14．PPI 和 MPI 是西门子的内部协议，MPI 用于 S7-1200 PLC 内部和 PC 与 S7-1200 PLC
的通信，PPI 可以用于 S7-1200 PLC 与 S7-300 PLC 之间的通信，因此，PPI 的功能比 MPI 更
强。（ ）
15．西门子 S7-1200 PLC 通过与计算机连接来进行程序的上传和下载，其可直接使用的
接口为 RS-485。（ ）
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16．常用的网络有线传输媒介主要有同轴电缆、双绞线及光缆，其中同轴电缆传输速率最
高、传输质量最好。（ ）
17．PLC 网络系统中进行数据连接的系统控制站，主站上设置了控制整个网络的参数，
通常每个网络系统只有一个主站，站号实际就是 PLC 在网络中的地址。（ ）
21．PLC 处于自由端口通讯模式时可以与可编程设备通讯。（ ）
19．现场总线的概念有广义与狭义之分。狭义的现场总线就是指基于 EIA485 的串行通信
网络。广义的现场总线泛指用于工业现场的所有控制网络。（ ）
20．两个 S7-1200 PLC 之间的自由口通信主要是通过设置控制字节 SMB30 或 SMB130 来
实现的。（ ）
三、简答题
1．PLC 控制系统是由 PLC 与用户输入、输出设备连接而成的，PLC 控制系统设计的基本内
容包括什么？
2．对于可编程控制器机型的选择主要考虑哪几方面？
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3.什么是 PROFIBUS 通信？
4. 什么是 PROFINET IO 通信？
四 、设计题
1. 在某机械装置上装有两台三相交流电动机 M1、M2 进行顺序控制要求按下启动按钮 SF1
时，两台电动机同时启动；按下停止按钮 SF2，M1 停止，M2 延迟 10 s 后自动停止；并且要求
按钮 SF3 能够点动控制 M2；BB1 和 BB2 是热继电器，分别控制 M1、M2 过载停转。
按照上述工作要求，完成以下题目（1）试分配 I/O 通道；（2）画出 PLC 的硬件接线图；
（3）设计一个满足要求的梯形图程序。
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2.一台三相交流电机驱动小车自动往返运动，QA1 和 QA2 分别是控制小车向右运行和小车
向左运行的交流接触器，用 QA1 和 QA2 的主触点改变进入电机的三相电源的相序，即可分被实
现电动机的正转运行和反转运行；BB 是热继电器，在电动机过载时，它的常闭触点断开，使
QA1 和 QA2 的线圈断电，电动机停转。工作时，按下右行启动按钮 SF2 或左行启动按钮 SF3 后，
要求小车在左限位开关 BG1 和右限位开关 BG2 之间不停地循环往返，直到按下停止按钮 SF1。
按照上述工作要求，完成以下题目（1）试分配 I/O 通道；（2）画出 PLC 的硬件接线图；
（3）设计一个满足要求的梯形图程序。
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3.两台三相交流电动机 M1、M2 按以下顺序启动和停车按启动按钮 SF1，M1 电动机起
动，过 5 秒后 M2 电动机起动；按停止按钮 SF2，电动机 M1、M2 停止；若 M1 电动机过载，
则电动机 M1、M2 停止；若电动机 M2 过载则仅电动机 M2 停机。
按照上述工作要求，完成以下题目（1）试分配 I/O 通道；（2）画出 PLC 的硬件接线图；
（3）设计一个满足要求的梯形图程序。
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4．一台三相交流电动机按以下顺序启动和停车按启动按钮 SF1 后，电动机先运转 10s，
然后停止 5s，重复此动作 3 次后停止运转；按下紧急停机按钮 SF2，无论电动机处于何种运动
状态，电动动机急停；过载时热继电器 BB 动作，电动机停止。按上述工作要求
按照上述工作要求，完成以下题目（1）试分配 I/O 通道；（2）画出 PLC 的硬件接线图；
（3）设计一个满足要求的梯形图程序。

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