工业自动化控制系统原理与应用题集

综合试卷第=PAGE1*2-11页（共=NUMPAGES1*22页） 综合试卷第=PAGE1*22页（共=NUMPAGES1*22页）PAGE①姓名所在地区姓名所在地区身份证号密封线1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和所在地区名称。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3.不要在试卷上乱涂乱画，不要在标封区内填写无关内容。一、选择题1.工业自动化控制系统主要由哪几个部分组成？

A.传感器、执行器、控制器、人机界面

B.传感器、控制器、执行器、通信网络

C.电源、执行器、控制器、人机界面

D.电源、传感器、执行器、通信网络

2.PLC控制系统的基本结构包括哪些？

A.CPU、输入输出模块、电源、编程器

B.输入模块、输出模块、电源、通信模块

C.输入模块、输出模块、存储器、编程器

D.CPU、存储器、编程器、电源

3.工业按照结构形式可分为哪几类？

A.直线关节、旋转关节、并联

B.工业、服务、特种

C.手臂型、移动型、多臂型

D.搬运、焊接、组装

4.传感器按原理分类，有哪些类型？

A.电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器

B.磁电式传感器、光电式传感器、超声波传感器

C.温度传感器、压力传感器、流量传感器

D.机械式传感器、光学传感器、电化学传感器

5.哪种类型的数据通信？

A.并行数据通信

B.串行数据通信

C.交错数据通信

D.以上都不是

6.在工业自动化控制系统中，模拟量与数字量的转换采用什么方法？

A.模数转换器（A/D转换）

B.数模转换器（D/A转换）

C.光电转换器

D.霍尔转换器

7.以下哪种类型的控制器主要用于实现过程控制？

A.PLC控制器

B.PID控制器

C.Fuzzy控制器

D.模糊PID控制器

8.在工业自动化控制系统中，常用的现场总线协议有哪些？

A.Modbus、PROFIBUS、CAN

B.LONWORKS、Ethernet/IP、HART

C.Devicenet、CCLink、Powerlink

D.所有上述协议

答案及解题思路：

1.答案：B

解题思路：工业自动化控制系统通常包括传感器、控制器、执行器和通信网络四个主要部分。

2.答案：A

解题思路：PLC的基本结构通常包括CPU、输入输出模块、电源和编程器等组件。

3.答案：A

解题思路：工业按照结构形式主要分为直线关节、旋转关节和并联。

4.答案：B

解题思路：传感器按原理可以分为多种类型，如磁电式、光电式和超声波传感器。

5.答案：B

解题思路：串行数据通信是一种常用的数据通信方式，数据依次传输。

6.答案：A

解题思路：在工业自动化控制系统中，模拟量与数字量的转换通常通过模数转换器（A/D转换）实现。

7.答案：B

解题思路：PID控制器是广泛应用于过程控制的控制器类型。

8.答案：D

解题思路：常用的现场总线协议包括Modbus、PROFIBUS、CAN、LONWORKS、Ethernet/IP、HART、Devicenet、CCLink和Powerlink等。二、填空题1.工业自动化控制系统的核心是可编程逻辑控制器（PLC）。

2.PLC控制器采用梯形图、指令表、功能块图、结构化文本等编程。

3.位置检测的传感器。

4.在工业自动化控制系统中，现场总线是一种常用的通信方式。

5.PID控制器的参数包括比例（P）、积分（I）、微分（D）。

答案及解题思路：

答案：

1.可编程逻辑控制器（PLC）

2.梯形图、指令表、功能块图、结构化文本

3.位置检测

4.现场总线

5.比例（P）、积分（I）、微分（D）

解题思路：

1.工业自动化控制系统的核心设备是PLC，它能够实现工业生产过程中的自动化控制。

2.PLC编程有多种方式，包括梯形图、指令表、功能块图和结构化文本等，这些编程方式能够满足不同用户的编程需求。

3.位置检测传感器是用于检测物体位置的传感器，如接近开关、编码器等。

4.现场总线技术是一种广泛应用于工业自动化控制系统的通信方式，具有高速、可靠、实时等优点。

5.PID控制器是一种常用的工业自动化控制系统调节器，其参数包括比例、积分和微分，这三个参数的调整可以实现对被控过程的精确控制。三、判断题1.PLC控制器只能进行数字量输入输出。

解题思路：此题为判断题，需要考生判断PLC控制器的输入输出类型。根据PLC控制器的定义和工作原理，PLC控制器既可以处理数字量输入输出，也可以处理模拟量输入输出。因此，该说法错误。

答案：错误。

2.工业主要用于搬运、装配和焊接等操作。

解题思路：此题为判断题，需要考生判断工业的主要用途。工业的确在搬运、装配和焊接等操作中发挥重要作用，是工业自动化中常用的设备之一。因此，该说法正确。

答案：正确。

3.传感器的作用是将物理量转换为电信号。

解题思路：此题为判断题，需要考生了解传感器的作用。传感器的主要作用是将物理量（如温度、压力、湿度等）转换为电信号，以便于进一步处理和控制。因此，该说法正确。

答案：正确。

4.在工业自动化控制系统中，现场总线技术可以实现多主机通信。

解题思路：此题为判断题，需要考生了解现场总线技术的通信特性。现场总线技术是实现多主机通信的重要手段，可以在工业自动化控制系统中实现数据交换和互操作。因此，该说法正确。

答案：正确。

5.PID控制器是一种经典的控制算法。

解题思路：此题为判断题，需要考生了解PID控制器的概念。PID控制器是一种广泛应用于工业自动化控制系统中的经典控制算法，能够有效实现对过程变量的调节和控制。因此，该说法正确。

答案：正确。

答案及解题思路：

1.错误。解题思路：PLC控制器可以处理数字量和模拟量输入输出。

2.正确。解题思路：工业在搬运、装配和焊接等操作中发挥着重要作用。

3.正确。解题思路：传感器的主要作用是将物理量转换为电信号。

4.正确。解题思路：现场总线技术在工业自动化控制系统中实现多主机通信。

5.正确。解题思路：PID控制器是一种经典的控制算法，广泛应用于工业自动化控制系统中。四、简答题1.简述工业自动化控制系统的组成。

工业自动化控制系统的组成主要包括以下几个部分：

输入装置：用于收集现场信号，如传感器、按钮等。

控制器：根据输入信号进行处理，发出控制指令，如PLC（可编程逻辑控制器）。

执行装置：根据控制器指令执行操作，如电机、液压系统等。

输出装置：将控制信息传递到执行装置，如指示灯、报警器等。

人机界面：用于操作人员与系统之间的交互，如触摸屏、监控屏幕等。

通信网络：连接各个部分，实现数据交换和通信。

2.简述PLC控制器的编程方法。

PLC控制器的编程方法主要有以下几种：

梯形图（LadderDiagram，LD）：类似于传统的电气控制图，使用电气符号表示逻辑关系。

指令列表（InstructionList，IL）：使用汇编语言风格的指令进行编程。

功能块图（FunctionBlockDiagram，FBD）：用功能块和连接线来表示逻辑关系。

结构化文本（StructuredText，ST）：类似于高级编程语言，用于编写复杂的逻辑。

顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）：用于描述程序执行的控制流程。

3.简述工业的分类和应用。

工业主要分为以下几类：

按关节运动方式：直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节式。

按负载能力：轻负载、中负载、重负载。

按应用领域：焊接、装配、搬运、检测等。

工业的应用领域包括：

制造业：汽车、电子、食品等行业。

物流行业：仓库自动化、搬运作业等。

医疗行业：手术辅助、康复治疗等。

4.简述传感器的类型和作用。

传感器的类型包括：

温度传感器：测量温度。

压力传感器：测量压力。

流量传感器：测量流体流量。

位移传感器：测量位移。

速度传感器：测量速度。

传感器的作用：

检测：将非电信号转换为电信号。

控制：作为控制系统的反馈信号。

保护：用于监测设备状态，保障安全。

5.简述现场总线技术在工业自动化控制系统中的应用。

现场总线技术在工业自动化控制系统中的应用包括：

数据采集：实时采集现场设备的数据。

设备通信：实现现场设备之间的通信。

远程监控：远程监控和控制现场设备。

提高系统可靠性：通过冗余设计提高系统的可靠性。

答案及解题思路：

1.答案：工业自动化控制系统的组成包括输入装置、控制器、执行装置、输出装置、人机界面和通信网络。

解题思路：根据工业自动化控制系统的基本组成部分进行描述。

2.答案：PLC控制器的编程方法包括梯形图、指令列表、功能块图、结构化文本和顺序功能图。

解题思路：列举PLC编程的主要方法，并简述其特点。

3.答案：工业的分类包括按关节运动方式、按负载能力和按应用领域，应用领域包括制造业、物流行业和医疗行业。

解题思路：根据的分类标准和应用领域进行分类和描述。

4.答案：传感器的类型包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器和速度传感器，作用包括检测、控制和保护。

解题思路：列举常见传感器类型及其作用。

5.答案：现场总线技术在工业自动化控制系统中的应用包括数据采集、设备通信、远程监控和提高系统可靠性。

解题思路：根据现场总线技术的特点及其在自动化控制系统中的应用进行描述。五、计算题1.已知一个工业控制系统需要控制10个开关量输出，求PLC的I/O点数。

2.在一个温度控制系统中，温度设定值为100℃，实际值为110℃，求出PID控制器中的偏差值。

3.假设有一个工业，其负载质量为50kg，求其所需的扭矩。

答案及解题思路：

1.PLC的I/O点数计算

答案：PLC的I/O点数为10个。

解题思路：由于PLC（可编程逻辑控制器）的I/O点数通常指的是输入和输出点的总数，因此，如果控制系统需要控制10个开关量输出，那么PLC至少需要10个I/O点。

2.PID控制器中的偏差值计算

答案：PID控制器中的偏差值为10℃。

解题思路：PID控制器中的偏差值是指实际值与设定值之间的差值。在这个例子中，设定值为100℃，实际值为110℃，因此偏差值=实际值设定值=110℃100℃=10℃。

3.工业所需的扭矩计算

答案：工业所需的扭矩为490.3N·m。

解题思路：扭矩（T）与负载质量（m）和重力加速度（g，通常取9.81m/s²）之间的关系可以用以下公式表示：T=mg。在这个例子中，负载质量为50kg，所以所需的扭矩=50kg9.81m/s²=490.3N·m。六、分析题1.分析工业自动化控制系统中常见故障及处理方法。

a.列举几种常见的工业自动化控制系统故障。

b.针对每种故障，详细说明其可能的原因和相应的处理方法。

c.结合实际案例，分析故障处理过程中的关键步骤。

2.分析工业技术发展趋势及未来应用领域。

a.描述当前工业技术的发展趋势。

b.探讨未来工业在不同行业中的应用领域。

c.分析工业技术的发展对制造业的影响。

3.分析传感器在工业自动化控制系统中的重要作用。

a.介绍传感器在工业自动化控制系统中的作用。

b.分析不同类型传感器在系统中的应用及其优缺点。

c.结合实际案例，阐述传感器在提高系统功能方面的关键作用。

答案及解题思路：

1.分析工业自动化控制系统中常见故障及处理方法。

a.常见故障：

控制器故障

传感器故障

执行机构故障

通信故障

b.处理方法：

控制器故障：检查电源、软件版本，必要时更换控制器。

传感器故障：检查传感器接线、校准传感器，必要时更换传感器。

执行机构故障：检查执行机构运动部件，润滑或更换故障部件。

通信故障：检查通信线路、设置参数，必要时更换通信模块。

c.解题思路：

确定故障类型

分析故障原因

提出解决方案

结合实际案例进行验证

2.分析工业技术发展趋势及未来应用领域。

a.发展趋势：

高精度、高速度

智能化、自主化

网络化、协同化

b.应用领域：

制造业

服务业

医疗卫生

c.解题思路：

分析当前工业技术特点

探讨未来发展趋势

结合行业需求，预测应用领域

3.分析传感器在工业自动化控制系统中的重要作用。

a.作用：

检测系统状态

采集数据

辅助控制决策

b.应用：

温度传感器

压力传感器

位移传感器

c.解题思路：

分析传感器在系统中的作用

列举不同类型传感器及其应用

结合实际案例，说明传感器在提高系统功能方面的作用七、论述题1.论述工业自动化控制系统在现代社会中的重要性。

（1）背景介绍

（2）提高生产效率

（3）优化生产过程

（4）降低生产成本

（5）增强产品质量控制

（6）提升企业竞争力

（7）适应全球化市场需求

2.论述工业自动化控制系统在提高企业竞争力中的作用。

（1）提高生产效率

（2）降低生产成本

（3）优化生产过程

（4）提高产品质量

（5）增强企业创新能力

（6）适应市场变化

答案及解题思路：

1.论述工业自动化控制系统在现代社会中的重要性。

答案：

在现代社会，工业自动化控制系统扮演着的角色。科技的不断进步和市场竞争的加剧，工业自动化控制系统的重要性日益凸显。

解题思路：

（1）从背景介绍出发，阐述工业自动化控制系统的发展历程和现状。

（2）论述工业自动化控制系统在提高生产效率、优化生产过程、降低生产成本、增强产品质量控制方面的