2025年電工中級(jí)考試真題模擬卷（電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施案例分析）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______案例一某自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線采用西門子S7-1200PLC控制。生產(chǎn)線由一臺(tái)傳送帶（由三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用變頻器VFD控制速度）和兩個(gè)工位（工位A為裝配工位，工位B為檢測(cè)工位）組成。系統(tǒng)要求如下：1.啟動(dòng)按鈕按下后，傳送帶啟動(dòng)并運(yùn)行在低速模式。延時(shí)5秒后，工位A的裝配動(dòng)作完成（假設(shè)由一個(gè)內(nèi)部繼電器標(biāo)簽`M1`表示完成信號(hào)），此時(shí)檢測(cè)工位B需要進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。2.檢測(cè)工位B的準(zhǔn)備狀態(tài)由一個(gè)外部傳感器輸入`I0.0`信號(hào)表示。當(dāng)`I0.0`信號(hào)有效，且工位A裝配完成信號(hào)`M1`也有效時(shí)，檢測(cè)工位B開始執(zhí)行檢測(cè)動(dòng)作（假設(shè)由一個(gè)內(nèi)部繼電器標(biāo)簽`M2`表示檢測(cè)完成）。3.檢測(cè)動(dòng)作完成后（`M2`有效后），延時(shí)3秒，傳送帶停止運(yùn)行。4.系統(tǒng)具有急停按鈕`I0.1`（常閉觸點(diǎn)）。任何時(shí)候按下急停，傳送帶立即停止，所有工作狀態(tài)（裝配、檢測(cè)）應(yīng)立即結(jié)束，并保持停止?fàn)顟B(tài)，直到急停復(fù)位（松開按鈕）后，系統(tǒng)才能重新啟動(dòng)。5.提供一個(gè)連續(xù)運(yùn)行按鈕`I0.2`（常開觸點(diǎn)）和一個(gè)單次運(yùn)行按鈕`I0.3`（常開觸點(diǎn)）。系統(tǒng)默認(rèn)處于連續(xù)運(yùn)行模式。按下單次運(yùn)行按鈕后，完成一個(gè)完整的裝配和檢測(cè)循環(huán)（從傳送帶啟動(dòng)到完全停止）后，系統(tǒng)應(yīng)停留在停止?fàn)顟B(tài)，等待下一次單次運(yùn)行指令。請(qǐng)分析并描述實(shí)現(xiàn)上述控制要求的PLC邏輯設(shè)計(jì)思路。需要說(shuō)明主要的輸入輸出點(diǎn)分配（可使用假設(shè)標(biāo)簽），關(guān)鍵中間繼電器的邏輯作用，以及傳送帶速度控制、啟停、延時(shí)等功能的實(shí)現(xiàn)方法。案例二某倉(cāng)庫(kù)使用的堆高叉車，其升降機(jī)構(gòu)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)`M`通過(guò)減速機(jī)和鏈條驅(qū)動(dòng)。為提高安全性和操作便利性，系統(tǒng)配置了以下安全裝置和一個(gè)PLC控制系統(tǒng)：*上限位開關(guān)`S1`：當(dāng)叉車貨叉上升到最高位置時(shí)動(dòng)作。*下限位開關(guān)`S2`：當(dāng)叉車貨叉下降到最低位置時(shí)動(dòng)作。*緊急停止按鈕`ESTOP`：一個(gè)紅色的常閉觸點(diǎn)按鈕，安裝在操作手柄上。*主操作按鈕`OP`：綠色的常開按鈕，用于啟動(dòng)升降操作。*電動(dòng)機(jī)接觸器`KM`：控制電動(dòng)機(jī)`M`的啟停。*熱過(guò)載繼電器`FR`：監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載狀態(tài)，其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在控制回路中。系統(tǒng)安全要求：1.電動(dòng)機(jī)只能由主操作按鈕`OP`啟動(dòng)，并且必須同時(shí)按下`OP`按鈕。2.任何時(shí)候，只要上限位開關(guān)`S1`、下限位開關(guān)`S2`、緊急停止按鈕`ESTOP`或熱過(guò)載繼電器`FR`中有任何一個(gè)被觸發(fā)（其邏輯關(guān)系為“或”邏輯），電動(dòng)機(jī)`M`必須立即停止，并且接觸器`KM`釋放。注意：即使`OP`按鈕仍被按下，也應(yīng)立即停止。3.當(dāng)緊急停止按鈕`ESTOP`被按下時(shí)，必須確保電動(dòng)機(jī)`M`停止，并且即使`ESTOP`按鈕隨后被復(fù)位，電動(dòng)機(jī)`M`也不能自動(dòng)恢復(fù)啟動(dòng)（需要操作員松開`OP`按鈕并重新按下才能啟動(dòng)）。4.為方便操作員在貨叉上升過(guò)程中調(diào)整位置，允許在貨叉上升到非最高點(diǎn)時(shí)，短暫地松開`OP`按鈕，電動(dòng)機(jī)`M`可以繼續(xù)運(yùn)行，但當(dāng)貨叉達(dá)到最高點(diǎn)`S1`時(shí)，即使`OP`按鈕仍然按下，電動(dòng)機(jī)也應(yīng)停止。類似地，下降時(shí)松開`OP`按鈕，電動(dòng)機(jī)也應(yīng)繼續(xù)下降直到`S2`。請(qǐng)分析該P(yáng)LC控制系統(tǒng)的安全邏輯設(shè)計(jì)。詳細(xì)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制、停止控制（包括立即停止和正常停止）、以及各項(xiàng)安全保護(hù)功能的邏輯關(guān)聯(lián)。案例三某化工生產(chǎn)車間需要對(duì)一臺(tái)攪拌反應(yīng)罐的溫度進(jìn)行監(jiān)控和自動(dòng)控制。系統(tǒng)配置如下：*溫度傳感器：輸出4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)，表示當(dāng)前罐內(nèi)溫度，信號(hào)連接到PLC的模擬量輸入模塊`AIW0`。*加熱器：由接觸器`KM_H`控制電源通斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)罐的加熱。`KM_H`的線圈由PLC輸出點(diǎn)`Q0.0`驅(qū)動(dòng)。*冷卻風(fēng)扇：由接觸器`KM_C`控制電源通斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)罐的冷卻。`KM_C`的線圈由PLC輸出點(diǎn)`Q0.1`驅(qū)動(dòng)。*PLC：使用其PID控制功能模塊（或假設(shè)內(nèi)部有PID功能塊可用）對(duì)模擬量輸入的溫度進(jìn)行控制。*給定值：溫度控制的目標(biāo)值為70°C，存儲(chǔ)在PLC的指定地址（例如`MW10`）。*手動(dòng)/自動(dòng)切換開關(guān)：一個(gè)選擇開關(guān)`SW`，用于選擇手動(dòng)模式或自動(dòng)模式。假設(shè)`SW`撥到“手動(dòng)”時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；撥到“自動(dòng)”時(shí)，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。*報(bào)警指示：當(dāng)溫度超過(guò)80°C或低于60°C時(shí)，需要觸發(fā)報(bào)警信號(hào)（假設(shè)由內(nèi)部繼電器`M報(bào)警`表示）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該溫度控制系統(tǒng)的PLC控制邏輯。說(shuō)明在手動(dòng)模式下和自動(dòng)模式下的控制行為。在自動(dòng)模式下，如何實(shí)現(xiàn)PID控制邏輯的調(diào)用與參數(shù)設(shè)置（可說(shuō)明關(guān)鍵步驟和需要關(guān)注的輸入輸出點(diǎn)）。同時(shí)，說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)溫度超限報(bào)警的功能。試卷答案案例一分析思路：1.輸入輸出點(diǎn)分配：定義啟動(dòng)、急停、連續(xù)/單次運(yùn)行按鈕，限位開關(guān)，裝配完成信號(hào)，傳感器信號(hào)，輸出點(diǎn)為傳送帶啟停和狀態(tài)指示（如有）。使用內(nèi)部繼電器存儲(chǔ)中間狀態(tài)。2.基本邏輯：?jiǎn)?dòng)按鈕啟動(dòng)傳送帶低速運(yùn)行，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器T1（5秒）。3.裝配完成邏輯：計(jì)時(shí)器T1完成（`T1.Q`）且裝配完成信號(hào)`M1`有效時(shí)，準(zhǔn)備檢測(cè)工位B。4.檢測(cè)準(zhǔn)備邏輯：傳感器信號(hào)`I0.0`有效且`M1`有效時(shí)，設(shè)置檢測(cè)準(zhǔn)備狀態(tài)。5.檢測(cè)完成邏輯：檢測(cè)準(zhǔn)備狀態(tài)且檢測(cè)完成信號(hào)`M2`有效時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器T2（3秒）。6.停止邏輯：計(jì)時(shí)器T2完成（`T2.Q`）時(shí)，停止傳送帶。7.急停邏輯：急停按鈕`I0.1`按下時(shí)，復(fù)位所有運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)時(shí)器和輸出，保持停止。8.復(fù)位邏輯：急停按鈕`I0.1`松開時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)恢復(fù)到初始待命狀態(tài)。9.連續(xù)/單次邏輯：默認(rèn)連續(xù)運(yùn)行（`I0.2`常開閉合）。單次運(yùn)行時(shí)，完成一個(gè)循環(huán)后（所有動(dòng)作完成且延時(shí)結(jié)束），系統(tǒng)保持停止，等待下一次單次指令。答案要點(diǎn)：*使用內(nèi)部繼電器`M運(yùn)行`、`M準(zhǔn)備`、`M檢測(cè)`表示不同階段狀態(tài)。*使用定時(shí)器T1（5秒）和T2（3秒）實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。*啟動(dòng)邏輯：`I0.2`常開+`I0.3`常開+(啟動(dòng)信號(hào)+`M運(yùn)行`)NOT`I0.1`*延時(shí)啟動(dòng)邏輯：`M運(yùn)行`=啟動(dòng)信號(hào)AND(`T1.Q`OR(`M1`AND`I0.0`))*檢測(cè)準(zhǔn)備邏輯：`M準(zhǔn)備`=`M1`AND`I0.0`*檢測(cè)邏輯：`M檢測(cè)`=`M準(zhǔn)備`AND`M2`*停止邏輯：`傳送帶輸出`=`M檢測(cè)`AND`T2.Q`*急停邏輯：所有輸出、`M運(yùn)行`、`M準(zhǔn)備`、`M檢測(cè)`、`T1`、`T2`均復(fù)位。*單次運(yùn)行邏輯：循環(huán)結(jié)束后，保持所有輸出為OFF，等待下一次`I0.3`。案例二分析思路：1.核心安全邏輯：電動(dòng)機(jī)的停止條件是任一安全信號(hào)（`S1`、`S2`、`ESTOP`、`FR`）與啟動(dòng)信號(hào)`OP`的邏輯“與”。2.啟動(dòng)邏輯：電動(dòng)機(jī)只能由`OP`按鈕啟動(dòng)，且`OP`必須常開閉合。3.立即停止邏輯：任何時(shí)候，任一安全信號(hào)（`S1`、`S2`、`ESTOP`、`FR`）有效，即應(yīng)立即停止電動(dòng)機(jī)（接觸器`KM`釋放）。4.緊急停止特殊邏輯：`ESTOP`按下時(shí)，不僅要停止，還要阻止自動(dòng)復(fù)位，即`ESTOP`的鎖止作用。5.運(yùn)行中松開`OP`邏輯：在上升過(guò)程中（`S1`未觸發(fā)）短暫松開`OP`，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。到達(dá)`S1`時(shí)，即使`OP`仍按，也應(yīng)停止。答案要點(diǎn)：*電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制：`KM`線圈=`OP`（常開）AND(`S1`NOT+`S2`NOT+`ESTOP`NOT+`FR`NOT)*（解釋：`S1`、`S2`、`ESTOP`、`FR`均為常閉觸點(diǎn)，其邏輯“NOT”表示開關(guān)被觸發(fā)時(shí)為ON，代表該安全裝置被觸發(fā)。啟動(dòng)需`OP`按下，且所有安全裝置均未觸發(fā)。）*緊急停止邏輯：當(dāng)`ESTOP`（常閉）被觸發(fā)（`ESTOP`變?yōu)镺FF），應(yīng)立即強(qiáng)制停止電機(jī)。這可以通過(guò)將`ESTOP`信號(hào)直接用于強(qiáng)制停止，并加上`OP`信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)一個(gè)更復(fù)雜的邏輯確保`ESTOP`狀態(tài)下的停止。*更精確的啟動(dòng)邏輯：`KM`線圈=`OP`（常開）AND(`S1`NOT+`S2`NOT+`ESTOP`NOT+`FR`NOT)*緊急停止實(shí)現(xiàn)：`KM`線圈=(`KM`線圈AND`OP`NOT)OR(`ESTOP`NOTAND(`S1`NOT+`S2`NOT+`ESTOP`NOT+`FR`NOT))*（解釋：這個(gè)邏輯表示，電機(jī)停止條件是：1)電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)為ON但`OP`沒(méi)按（自動(dòng)停止）；2)任何安全信號(hào)觸發(fā)。同時(shí)，`ESTOP`觸發(fā)時(shí)，即使`OP`仍按，`KM`也應(yīng)停止。）*`ESTOP`鎖止：確保`ESTOP`觸發(fā)后的狀態(tài)能阻止電機(jī)在`OP`重新按下后自動(dòng)啟動(dòng)，可以在邏輯中體現(xiàn)，或者通過(guò)外部電路實(shí)現(xiàn)。案例三分析思路：1.手動(dòng)/自動(dòng)切換邏輯：通過(guò)選擇開關(guān)`SW`的狀態(tài)來(lái)決定系統(tǒng)工作在手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式。2.手動(dòng)模式邏輯：直接控制加熱器`KM_H`和冷卻風(fēng)扇`KM_C`的輸出，由操作員根據(jù)需要按下對(duì)應(yīng)的按鈕（假設(shè)有手動(dòng)控制按鈕`MB_H`、`MB_C`）。3.自動(dòng)模式邏輯：*讀取模擬量輸入`AIW0`的溫度值。*將給定值`MW10`與`AIW0`比較。*調(diào)用PLC的PID控制功能塊，輸入當(dāng)前溫度和給定值，輸出控制信號(hào)。*根據(jù)PID輸出信號(hào)控制加熱器`KM_H`（正作用）和冷卻風(fēng)扇`KM_C`（負(fù)作用）的啟停。4.報(bào)警邏輯：比較當(dāng)前溫度值與上下限閾值（80°C、60°C），若超出范圍，觸發(fā)報(bào)警繼電器`M報(bào)警`。答案要點(diǎn)：*模式切換：`SW`撥到“自動(dòng)”時(shí)，執(zhí)行自動(dòng)模式邏輯；撥到“手動(dòng)”時(shí)，執(zhí)行手動(dòng)模式邏輯。*手動(dòng)模式：*加熱器：`KM_H`輸出=`MB_H`（手動(dòng)加熱按鈕）*冷卻風(fēng)扇：`KM_C`輸出=`MB_C`（手動(dòng)冷卻按鈕）*自動(dòng)模式：*讀取溫度：`當(dāng)前溫度`=`AIW0`*比較給定值：`偏差`=`MW10`-`當(dāng)前溫度`*調(diào)用PID：`PID輸出`=PID功能塊(`當(dāng)前溫度`,`MW1