工廠電氣控制技術(shù)期末考試A卷試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列低壓電器中，屬于主令電器的是（）。A.接觸器B.按鈕C.熱繼電器D.熔斷器2.熱繼電器的雙金屬片是由（）材料制成。A.膨脹系數(shù)相同的兩種金屬B.膨脹系數(shù)不同的兩種金屬C.半導(dǎo)體D.絕緣3.三相異步電動機(jī)采用星三角降壓啟動時，啟動電流為全壓啟動的（）。A.1/√3B.1/3C.√3倍D.3倍4.PLC的基本組成不包括（）。A.CPU模塊B.輸入輸出模塊C.變壓器D.電源模塊5.在電氣控制電路中，自鎖環(huán)節(jié)的作用是（）。A.防止電機(jī)過載B.保證電機(jī)連續(xù)運行C.限制啟動電流D.實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)切換6.斷路器的主要作用是（）。A.頻繁通斷電路B.短路和過載保護(hù)C.欠壓保護(hù)D.隔離電源7.繪制電氣控制電路圖時，同一電器的各部件應(yīng)使用（）標(biāo)注。A.不同文字符號B.相同文字符號C.圖形符號D.數(shù)字編號8.下列PLC編程語言中，最常用的是（）。A.指令表B.梯形圖C.結(jié)構(gòu)化文本D.順序功能圖9.電動機(jī)的失壓保護(hù)是通過（）實現(xiàn)的。A.熱繼電器B.熔斷器C.接觸器自鎖D.時間繼電器10.某控制電路中，按下啟動按鈕后電機(jī)不轉(zhuǎn)，可能的故障原因是（）。A.熱繼電器未復(fù)位B.接觸器主觸點熔焊C.按鈕常閉觸點斷路D.電源電壓過高二、填空題（每空1分，共20分）1.低壓電器按用途分為（）電器和（）電器，其中接觸器屬于（）電器。2.交流接觸器的結(jié)構(gòu)主要由（）、（）和（）三部分組成。3.三相異步電動機(jī)的電氣制動方法主要有（）制動和（）制動，其中（）制動需要額外直流電源。4.PLC的工作過程分為（）、（）和（）三個階段，其掃描周期一般為（）ms。5.電氣控制電路中的保護(hù)環(huán)節(jié)包括（）保護(hù)、（）保護(hù)、（）保護(hù)和（）保護(hù)。6.星三角降壓啟動電路中，時間繼電器的作用是（），其延時時間一般設(shè)定為（）秒。三、判斷題（每題1分，共10分）1.熔斷器的額定電流應(yīng)大于等于電路的最大工作電流，因此可用于電動機(jī)的過載保護(hù)。（）2.按鈕的紅色按鈕通常用于停止控制，綠色用于啟動控制。（）3.PLC的輸入模塊將外部信號轉(zhuǎn)換為CPU能處理的數(shù)字信號，輸出模塊將CPU的指令轉(zhuǎn)換為外部執(zhí)行元件能識別的信號。（）4.正反轉(zhuǎn)控制電路中，只需要電氣互鎖即可保證安全，無需機(jī)械互鎖。（）5.熱繼電器的整定電流應(yīng)等于電動機(jī)的額定電流，若電動機(jī)過載，熱繼電器會立即斷開主電路。（）6.時間繼電器的延時方式有通電延時和斷電延時兩種，斷電延時常閉觸點在斷電后立即斷開。（）7.電氣原理圖中，所有電器的觸點均按未通電或未受外力作用時的狀態(tài)畫出。（）8.PLC的輸出類型包括繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出，其中繼電器輸出適用于高頻通斷場合。（）9.電動機(jī)的順序控制是指多臺電動機(jī)按固定順序啟動或停止，通常通過接觸器的輔助觸點實現(xiàn)。（）10.控制電路中，若接觸器線圈斷電但主觸點未斷開，會導(dǎo)致電機(jī)無法停止，此故障稱為“觸點熔焊”。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述交流接觸器與直流接觸器的主要區(qū)別。2.說明三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路中電氣互鎖的作用及實現(xiàn)方法。3.PLC的輸入/輸出接口為什么需要隔離？常用的隔離方式有哪些？4.列舉三種電動機(jī)過載保護(hù)電器，并說明其工作原理。五、分析題（每題10分，共20分）1.分析下圖所示的三相異步電動機(jī)星三角降壓啟動控制電路（圖中KM1為主接觸器，KM2為星接接觸器，KM3為三角接接觸器，KT為時間繼電器）：（1）簡述電路的啟動過程（包括各電器動作順序）；（2）指出電路中的保護(hù)環(huán)節(jié)及其作用。（注：因文本限制，此處用文字描述典型電路結(jié)構(gòu)：電源經(jīng)熔斷器FU、斷路器QF引入，KM1主觸點串聯(lián)KM2主觸點后接電機(jī)繞組星點，KM3主觸點將繞組接成三角；控制電路中，啟動按鈕SB2串聯(lián)KM1自鎖觸點、KT線圈、KM2線圈，KM2輔助常閉觸點串聯(lián)KM3線圈，KT延時斷開觸點串聯(lián)KM2線圈，KM3輔助常閉觸點串聯(lián)KM2線圈。）2.某PLC控制的自動送料系統(tǒng)，要求：按下啟動按鈕SB1后，傳送帶電機(jī)M1啟動，2秒后料斗電機(jī)M2啟動；按下停止按鈕SB2后，M2立即停止，M1延時3秒后停止。若M1或M2過載（熱繼電器FR1、FR2動作），系統(tǒng)立即停機(jī)并報警（指示燈HL亮）。（1）畫出I/O分配表；（2）設(shè)計梯形圖程序（要求標(biāo)注輸入輸出地址）。六、綜合設(shè)計題（10分）設(shè)計一個三相異步電動機(jī)的控制電路，要求：（1）具有多地控制功能（兩地啟動/停止）；（2）具有過載、短路、欠壓/失壓保護(hù)；（3）畫出電氣原理圖（主電路和控制電路），并標(biāo)注各電器元件符號及作用。答案及解析一、單項選擇題1.B（主令電器用于發(fā)布命令，如按鈕、行程開關(guān)；接觸器是執(zhí)行電器，熱繼電器是保護(hù)電器，熔斷器是保護(hù)電器）2.B（雙金屬片由膨脹系數(shù)不同的金屬制成，受熱后彎曲觸發(fā)動作）3.B（星三角啟動時，繞組電壓為線電壓的1/√3，電流為1/3）4.C（PLC基本組成包括CPU、I/O模塊、電源模塊，變壓器非必需）5.B（自鎖通過接觸器輔助常開觸點并聯(lián)啟動按鈕，保證連續(xù)運行）6.B（斷路器可實現(xiàn)短路、過載、欠壓保護(hù)，不可頻繁通斷）7.B（同一電器各部件用相同文字符號，如KM1的線圈和觸點均標(biāo)KM1）8.B（梯形圖最直觀，符合電氣工程師習(xí)慣）9.C（失壓保護(hù)指斷電后恢復(fù)供電時電機(jī)不自行啟動，通過接觸器自鎖實現(xiàn)）10.A（熱繼電器未復(fù)位會導(dǎo)致控制電路斷路；B會導(dǎo)致電機(jī)無法停止；C若按鈕是常開觸點，斷路才會不啟動；D電壓過高可能燒電機(jī)但不會不轉(zhuǎn)）二、填空題1.控制；保護(hù)；控制2.電磁系統(tǒng)；觸點系統(tǒng)；滅弧裝置3.反接；能耗；能耗（反接制動利用電源相序，能耗制動需直流電源）4.輸入采樣；用戶程序執(zhí)行；輸出刷新；幾到幾十5.短路；過載；欠壓；失壓（或零壓）6.控制星接時間；5-15（根據(jù)電機(jī)容量調(diào)整）三、判斷題1.×（熔斷器用于短路保護(hù)，過載保護(hù)需熱繼電器）2.√（紅色為停止，綠色為啟動是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）3.√（輸入模塊通過光電耦合隔離外部信號，輸出模塊隔離內(nèi)部信號）4.×（需電氣互鎖+機(jī)械互鎖雙重保護(hù)，防止接觸器主觸點熔焊時同時吸合）5.×（熱繼電器過載時需一定時間才動作，非立即斷開）6.×（斷電延時常閉觸點斷電后延時斷開，常開觸點延時閉合）7.√（電氣原理圖按常態(tài)繪制，符合國家標(biāo)準(zhǔn)）8.×（繼電器輸出響應(yīng)慢，適用于低頻；晶體管/晶閘管輸出適用于高頻）9.√（順序控制通過接觸器輔助觸點串聯(lián)/并聯(lián)實現(xiàn)，如M1啟動后M2才能啟動）10.√（觸點熔焊是主觸點因大電流粘連，導(dǎo)致線圈斷電后主電路仍導(dǎo)通）四、簡答題1.交流接觸器與直流接觸器的區(qū)別：（1）電磁系統(tǒng)：交流接觸器線圈為交流，鐵芯有短路環(huán)防抖動；直流接觸器線圈為直流，鐵芯無短路環(huán)，線圈匝數(shù)多、電阻大。（2）觸點系統(tǒng)：交流接觸器主觸點滅弧困難，需滅弧罩；直流接觸器電弧持續(xù)時間長，滅弧裝置更復(fù)雜（如磁吹滅弧）。（3）應(yīng)用場景：交流接觸器用于交流電路，直流接觸器用于直流電路，兩者不可互換。2.正反轉(zhuǎn)控制中電氣互鎖的作用及實現(xiàn)：作用：防止正反轉(zhuǎn)接觸器同時吸合導(dǎo)致電源短路。實現(xiàn)方法：將正轉(zhuǎn)接觸器（KM1）的輔助常閉觸點串聯(lián)在反轉(zhuǎn)接觸器（KM2）的線圈回路中，同時將KM2的輔助常閉觸點串聯(lián)在KM1的線圈回路中。當(dāng)KM1吸合時，其常閉觸點斷開，KM2無法吸合；反之亦然。3.PLC輸入/輸出接口隔離的原因及方式：原因：外部信號可能存在高壓、干擾或接地問題，隔離可防止外部干擾進(jìn)入PLC內(nèi)部，保護(hù)CPU并提高抗干擾能力。常用隔離方式：光電耦合隔離（輸入/輸出模塊最常用）、變壓器隔離（部分大功率輸出模塊）、繼電器隔離（通過機(jī)械觸點隔離）。4.三種過載保護(hù)電器及原理：（1）熱繼電器：利用電流的熱效應(yīng)，電流超過整定值時，雙金屬片彎曲推動觸點斷開控制電路，電機(jī)停止。（2）電子過載繼電器：通過電流互感器檢測電流，電子電路比較設(shè)定值，超過時輸出信號切斷電路。（3）智能電機(jī)保護(hù)器：集成微處理器，可檢測電流、溫度等多參數(shù)，過載時觸發(fā)保護(hù)并記錄故障信息。五、分析題1.星三角降壓啟動電路分析：（1）啟動過程：①按下啟動按鈕SB2，KM1線圈通電吸合，主觸點閉合，KM1輔助常開觸點自鎖；同時KT線圈、KM2線圈通電。②KM2主觸點閉合，將電機(jī)繞組接成星形（Y），電機(jī)Y接啟動，電流減小。③KT延時結(jié)束后，其延時斷開常閉觸點斷開，KM2線圈斷電，KM2主觸點斷開，Y接解除；KT延時閉合常開觸點閉合，KM3線圈通電吸合，主觸點閉合，電機(jī)繞組接成三角形（△），進(jìn)入全壓運行。④KM3輔助常閉觸點斷開，防止KM2誤動作；KM2輔助常閉觸點閉合，為下次啟動準(zhǔn)備。（2）保護(hù)環(huán)節(jié)：①熔斷器FU：短路保護(hù)，電流過大時熔斷切斷主電路。②熱繼電器FR：過載保護(hù)，電機(jī)過載時雙金屬片動作，斷開控制電路。③斷路器QF：短路、過載、欠壓保護(hù)，可手動分合電路。④電氣互鎖：KM2輔助常閉觸點串聯(lián)KM3線圈，KM3輔助常閉觸點串聯(lián)KM2線圈，防止Y/△接觸器同時吸合。2.PLC自動送料系統(tǒng)設(shè)計：（1）I/O分配表：|輸入（X）|地址|說明|輸出（Y）|地址|說明||--||--|--||--||SB1|X0|啟動按鈕|M1|Y0|傳送帶電機(jī)||SB2|X1|停止按鈕|M2|Y1|料斗電機(jī)||FR1|X2|M1過載信號|HL|Y2|報警指示燈||FR2|X3|M2過載信號||||（2）梯形圖程序：①啟動邏輯：X0（SB1）閉合，Y0（M1）得電并自鎖，同時T0（2秒定時器）開始計時；T0定時到，Y1（M2）得電。②停止邏輯：X1（SB2）閉合，Y1（M2）立即失電；T1（3秒定時器）開始計時，T1定時到，Y0（M1）失電。③過載保護(hù)：X2（FR1）或X3（FR2）閉合，Y0、Y1失電，Y2（HL）得電報警。（梯形圖文字描述：-第一行：X0常開觸點串聯(lián)Y0線圈，并聯(lián)Y0常開觸點（自鎖），輸出Y0；-第二行：Y0常開觸點串聯(lián)T0線圈（設(shè)定2秒）；-第三行：T0常開觸點串聯(lián)Y1線圈；-第四行：X1常閉觸點并聯(lián)（X2或X3）常閉觸點，串聯(lián)Y1線圈（停止時X1斷開，Y1失電）；-第五行：X1常開觸點串聯(lián)T1線圈（設(shè)定3秒）；-第六行：T1常開觸點串聯(lián)Y0線圈的常閉觸點（斷開Y0）；-第七行：X2或X3常開觸點串聯(lián)Y2線圈（報警）。）六、綜合設(shè)計題（電氣原理圖文字描述）主電路：三相電源→熔斷器FU（短路保護(hù)）→斷路器QF（短路、過載、欠壓保護(hù)）→接觸器KM主觸點→熱繼電器FR主觸點→電動機(jī)M?？刂齐娐罚弘娫碙1→熔斷器FU1→停止按鈕SB1-1（甲地）→停止按鈕SB2-1（乙地）→啟動按鈕SB1-2（甲地）并聯(lián)啟動按鈕SB2-2（乙地）→KM線圈→熱繼電器FR常閉觸點→電源N。說明：-多地控制：甲地（SB1-