2025年電氣自動化工程師考試卷及答案一、單項選擇題（共20題，每題1.5分，共30分。每題只有一個正確選項）1.某PLC采用循環(huán)掃描工作方式，其CPU掃描周期由三部分組成，以下不屬于掃描周期組成部分的是（）A.輸入采樣階段B.程序執(zhí)行階段C.輸出刷新階段D.中斷處理階段答案：D2.工業(yè)現(xiàn)場使用的壓力傳感器中，能將壓力信號轉換為4-20mA電流信號輸出的是（）A.電阻應變式傳感器B.電容式壓力傳感器C.擴散硅壓阻式傳感器D.壓電式傳感器答案：C3.三相異步電動機采用變頻調速時，若保持U/f恒定，當頻率低于額定頻率時，電動機的（）A.最大轉矩增大B.最大轉矩減小C.啟動轉矩增大D.啟動轉矩減小答案：B4.在PLC梯形圖中，以下符號表示（）[圖示：兩個并聯(lián)的常開觸點與一個常閉觸點串聯(lián)后接線圈]A.輸入信號X0或X1為ON，且X2為OFF時，線圈Y0得電B.輸入信號X0和X1同時為ON，且X2為OFF時，線圈Y0得電C.輸入信號X0或X1為ON，且X2為ON時，線圈Y0得電D.輸入信號X0和X1同時為ON，且X2為ON時，線圈Y0得電答案：A5.某10kV電力線路采用中性點不接地系統(tǒng)，當發(fā)生單相接地故障時，故障相電壓變?yōu)?，非故障相電壓升高為（）A.相電壓的√3倍B.線電壓的√3倍C.相電壓的1倍D.線電壓的1倍答案：A6.以下關于PID控制器參數(shù)整定的描述中，正確的是（）A.增大比例系數(shù)Kp會減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，但可能導致超調增大B.增大積分時間Ti會加快積分作用，減小穩(wěn)態(tài)誤差C.增大微分時間Td會減弱系統(tǒng)對噪聲的敏感程度D.純比例控制適用于干擾頻繁、滯后較大的系統(tǒng)答案：A7.工業(yè)機器人的伺服控制系統(tǒng)中，通常采用的位置檢測元件是（）A.光電編碼器B.電感式接近開關C.超聲波傳感器D.熱電偶答案：A8.某380V三相異步電動機額定功率為15kW，功率因數(shù)0.85，效率0.9，其額定電流約為（）A.27.5AB.30.2AC.32.8AD.35.1A答案：A（計算過程：I=P/(√3×U×cosφ×η)=15000/(1.732×380×0.85×0.9)≈27.5A）9.在電氣控制原理圖中，QS表示（）A.斷路器B.隔離開關C.熔斷器D.接觸器答案：B10.以下關于現(xiàn)場總線技術的描述中，錯誤的是（）A.PROFIBUS-DP主要用于設備級高速數(shù)據(jù)傳輸B.CAN總線具有多主通信、錯誤檢測功能C.ModbusRTU協(xié)議采用ASCII碼傳輸數(shù)據(jù)D.工業(yè)以太網(wǎng)支持更大的數(shù)據(jù)傳輸速率答案：C（ModbusRTU采用二進制碼傳輸）11.某PLC的輸入模塊為DC24V/8點，當外部輸入信號為DC18V時，該模塊（）A.正常識別為ONB.可能誤識別為OFFC.會損壞模塊D.需外接電源升壓答案：B（通常DC輸入模塊識別范圍為15-30V，18V接近下限可能不穩(wěn)定）12.異步電動機變頻調速系統(tǒng)中，當頻率高于額定頻率時，若保持電壓不變，電動機的（）A.磁通增加，鐵芯損耗增大B.磁通減少，鐵芯損耗減小C.磁通不變，鐵芯損耗不變D.磁通波動，無法穩(wěn)定運行答案：B（U=4.44fNΦ，f↑、U不變→Φ↓）13.在自動控制系統(tǒng)中，用于消除穩(wěn)態(tài)誤差的控制作用是（）A.比例控制B.積分控制C.微分控制D.前饋控制答案：B14.以下關于電氣設備接地的描述中，正確的是（）A.保護接地適用于中性點直接接地系統(tǒng)B.保護接零適用于中性點不接地系統(tǒng)C.TT系統(tǒng)中設備金屬外殼直接接地D.TN-C系統(tǒng)中零線與保護線完全分開答案：C15.某步進電動機的步距角為1.8°，驅動器細分數(shù)設為4，則每輸入一個脈沖，電動機轉過的角度為（）A.0.45°B.0.9°C.1.8°D.3.6°答案：A（步距角=標稱步距角/細分數(shù)=1.8°/4=0.45°）16.以下關于變頻器過載保護的描述中，錯誤的是（）A.過載保護主要針對電動機的過電流B.變頻器的過載電流整定值一般為電動機額定電流的1.5倍C.短時過載（如啟動時）不會觸發(fā)保護D.過載保護動作后需手動復位答案：D（部分變頻器可自動復位）17.在PLC程序設計中，用于存儲中間結果的軟元件是（）A.輸入繼電器XB.輸出繼電器YC.輔助繼電器MD.定時器T答案：C18.某4極三相異步電動機額定轉速為1440r/min，其轉差率為（）A.0.02B.0.04C.0.06D.0.08答案：B（同步轉速n0=120f/p=1500r/min，轉差率s=(n0-n)/n0=(1500-1440)/1500=0.04）19.以下關于工業(yè)機器人坐標系的描述中，正確的是（）A.基坐標系固定在機器人底座上B.工具坐標系原點位于機器人末端執(zhí)行器中心C.工件坐標系隨機器人移動而變化D.關節(jié)坐標系以各關節(jié)角度為變量答案：A（工具坐標系原點通常定義在工具尖端；工件坐標系固定在工件上；關節(jié)坐標系以各軸角度表示位置）20.在電力電子變換器中，IGBT的主要特點是（）A.開關速度快，耐壓低B.導通壓降小，開關損耗低C.適用于高頻小功率場合D.驅動電路復雜，需負偏壓關斷答案：B（IGBT結合了MOSFET和GTR的優(yōu)點，導通壓降小，開關損耗低）二、多項選擇題（共10題，每題2分，共20分。每題有2-4個正確選項，錯選、漏選均不得分）21.以下屬于電氣自動化系統(tǒng)抗干擾措施的有（）A.信號電纜與動力電纜分層敷設B.采用屏蔽電纜并單端接地C.在PLC電源端加裝濾波器D.提高系統(tǒng)采樣頻率答案：ABC22.三相異步電動機的調速方法包括（）A.改變電源頻率B.改變定子繞組極對數(shù)C.改變轉差率D.改變電源相序答案：ABC（改變相序用于改變轉向）23.以下關于PLC輸入/輸出模塊的描述中，正確的有（）A.數(shù)字量輸入模塊需考慮信號類型（DC/AC）和電壓等級B.模擬量輸出模塊通常輸出4-20mA或0-10V信號C.熱電阻輸入模塊需處理三線制或四線制接線D.輸出模塊的響應時間一定小于輸入模塊答案：ABC（輸出模塊響應時間可能因類型不同而變化）24.電力系統(tǒng)中，常見的短路故障類型包括（）A.單相接地短路B.兩相短路C.三相短路D.斷相故障答案：ABC（斷相屬于開路故障）25.以下關于傳感器選型的注意事項中，正確的有（）A.測量范圍應覆蓋被測量的最大可能值B.精度等級需高于系統(tǒng)要求的控制精度C.環(huán)境溫度、濕度會影響傳感器性能D.輸出信號類型需與后續(xù)采集設備匹配答案：ACD（精度等級應與系統(tǒng)要求匹配，過高會增加成本）26.在PID控制中，積分飽和現(xiàn)象可能導致（）A.系統(tǒng)超調增大B.調節(jié)時間延長C.輸出限幅D.穩(wěn)態(tài)誤差增大答案：AB（積分飽和指積分項累積導致輸出超出限幅，恢復時會引起較大超調）27.以下關于工業(yè)以太網(wǎng)的描述中，正確的有（）A.支持實時通信協(xié)議（如PROFINET）B.采用CSMA/CD介質訪問控制C.可通過交換機實現(xiàn)確定性數(shù)據(jù)傳輸D.傳輸速率通常為100Mbps或1Gbps答案：ACD（工業(yè)以太網(wǎng)通過改進（如交換式以太網(wǎng)）解決CSMA/CD的不確定性）28.異步電動機軟啟動器的主要功能包括（）A.限制啟動電流B.調節(jié)啟動轉矩C.實現(xiàn)節(jié)能運行D.提供過載保護答案：ABCD29.以下關于電氣圖繪制的規(guī)范中，正確的有（）A.主電路用粗線繪制，控制電路用細線繪制B.同一電器的各部件可分散繪制，但需標注相同的文字符號C.圖中元件應按正常工作狀態(tài)繪制（如繼電器未通電時的觸點狀態(tài)）D.圖幅尺寸優(yōu)先選用A4，特殊情況可選用A3答案：ABC（圖幅尺寸優(yōu)先選用A0-A4，無強制順序）30.以下關于分布式控制系統(tǒng)（DCS）的特點中，正確的有（）A.采用集中管理、分散控制的結構B.適用于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)過程C.通信網(wǎng)絡是系統(tǒng)的關鍵組成部分D.控制功能由現(xiàn)場儀表完成答案：ABC（DCS的控制功能由現(xiàn)場控制站完成，現(xiàn)場儀表主要負責檢測）三、判斷題（共10題，每題1分，共10分。正確的打“√”，錯誤的打“×”）31.PLC的掃描周期越短，系統(tǒng)響應速度越快，因此掃描周期越短越好。（）答案：×（掃描周期過短可能導致抗干擾能力下降）32.熱電偶傳感器需要冷端補償，而熱電阻傳感器不需要。（）答案：√（熱電阻通過電橋平衡消除溫度影響，熱電偶需補償冷端溫度）33.三相異步電動機的轉子電流頻率與轉差率成正比。（）答案：√（f2=sf1）34.在電動機正反轉控制電路中，必須設置互鎖環(huán)節(jié)以防止電源短路。（）答案：√（接觸器互鎖和按鈕互鎖防止兩個接觸器同時吸合）35.工業(yè)機器人的重復定位精度是指多次到達同一位置的誤差范圍。（）答案：√36.變頻器的恒轉矩控制模式適用于風機、泵類負載。（）答案：×（恒轉矩模式適用于傳送帶等，風機泵類用變轉矩模式）37.電氣設備的接地電阻越小，保護效果越好，因此接地電阻應盡可能小于1Ω。（）答案：×（根據(jù)系統(tǒng)類型要求不同，如TT系統(tǒng)要求≤4Ω，部分系統(tǒng)允許≤10Ω）38.在PLC梯形圖中，同一編號的輸出繼電器（Y）可以在多個地方使用，但只能有一個線圈。（）答案：√（輸出繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，觸點可多次使用）39.自動控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制比閉環(huán)控制抗干擾能力強。（）答案：×（閉環(huán)控制通過反饋消除干擾影響，抗干擾能力更強）40.電力電子變換器中，PWM控制技術的主要目的是提高輸出電壓的穩(wěn)定性。（）答案：×（PWM主要用于調節(jié)輸出電壓/電流的大小和波形）四、簡答題（共5題，每題6分，共30分）41.簡述PLC的工作原理。答案：PLC采用循環(huán)掃描工作方式，主要分為三個階段：（1）輸入采樣階段：CPU讀取所有輸入模塊的狀態(tài)并存入輸入映像寄存器；（2）程序執(zhí)行階段：CPU按順序掃描用戶程序，根據(jù)輸入映像寄存器和其他軟元件的狀態(tài)進行邏輯運算，結果存入輸出映像寄存器；（3）輸出刷新階段：將輸出映像寄存器的狀態(tài)寫入輸出模塊，驅動外部負載。整個過程循環(huán)執(zhí)行，形成掃描周期。42.說明變頻器的基本組成及各部分功能。答案：變頻器主要由主電路和控制電路組成。主電路包括：（1）整流單元：將交流電轉換為直流電（通常采用二極管整流橋）；（2）中間直流環(huán)節(jié)：濾波（電容或電感）和儲能；（3）逆變單元：將直流電轉換為頻率可調的交流電（采用IGBT等全控型器件）?？刂齐娐钒ǎ海?）控制芯片（如DSP、MCU）：生成PWM控制信號；（2）檢測電路：檢測電流、電壓、溫度等信號；（3）接口電路：與外部設備（如PLC、操作面板）通信；（4）保護電路：實現(xiàn)過流、過壓、過載等保護功能。43.繪制三相異步電動機正反轉控制的電氣原理圖（主電路+控制電路），并標注主要元件符號。答案：主電路：電源L1-L3→斷路器QF→熔斷器FU1→接觸器KM1主觸點→電動機M；同時接觸器KM2主觸點與KM1主觸點反接后并聯(lián)至電動機。控制電路：電源L1→熔斷器FU2→停止按鈕SB1→正轉按鈕SB2（常開）→KM1線圈→熱繼電器FR常閉觸點→電源L2；同時SB2的常開觸點與KM1的輔助常開觸點并聯(lián)（自鎖）；反轉按鈕SB3（常開）→KM2線圈→FR常閉觸點→電源L2，SB3的常開觸點與KM2的輔助常開觸點并聯(lián)，KM1和KM2的輔助常閉觸點相互串聯(lián)（互鎖）。44.簡述PID控制器中比例、積分、微分控制作用的特點及適用場景。答案：（1）比例控制（P）：輸出與誤差成正比，作用快但存在穩(wěn)態(tài)誤差，適用于干擾小、滯后小的系統(tǒng)；（2）積分控制（I）：輸出與誤差的積分成正比，消除穩(wěn)態(tài)誤差，但會增加超調，適用于需要無靜差的系統(tǒng)；（3）微分控制（D）：輸出與誤差的變化率成正比，抑制超調、提高響應速度，適用于滯后大、慣性大的系統(tǒng)。實際中常采用PI控制（消除靜差且避免微分噪聲）或PID控制（綜合三者優(yōu)點）。45.說明工業(yè)現(xiàn)場電磁干擾的主要來源及抑制措施。答案：干擾來源：（1）傳導干擾：通過電源線、信號線傳導的高頻噪聲（如變頻器、開關電源）；（2）輻射干擾：設備產(chǎn)生的電磁波（如無線電設備、高頻焊機）；（3）接地干擾：不同接地點電位差引起的環(huán)流；（4）電容/電感耦合：相鄰導線間的電場/磁場耦合。抑制措施：（1）屏蔽：使用屏蔽電纜并正確接地；（2）隔離：采用隔離變壓器、光電耦合器；（3）濾波：在電源端加裝濾波器，信號端加RC濾波；（4）接地：建立獨立接地系統(tǒng)，避免地環(huán)路；（5）布線：信號電纜與動力電纜分開敷設，交叉時垂直布置；（6）軟件抗干擾：采用數(shù)字濾波、冗余校驗等算法。五、計算題（共2題，每題10分，共20分）46.某三相異步電動機銘牌參數(shù)：額定功率Pn=30kW，額定電壓Un=380V，額定頻率fn=50Hz，額定轉速nn=1470r/min，功率因數(shù)cosφn=0.88，效率ηn=0.92。求：（1）額定轉差率sn；（2）額定電流In；（3）額定轉矩Tn。答案：（1）同步轉速n0=120f/p，4極電機p=2，n0=120×50/2=1500r/min轉差率sn=(n0-nn)/n0=(1500-1470)/1500=0.02（2）額定電流In=Pn/(√3×Un×cosφn×ηn)=30000/(1.732×380×0.88×0.92)≈30000/(1.732×380×0.8096)≈30000/557.6≈53.8A（3）額定轉矩Tn=9550×Pn/nn=9550×30/1470≈194.9N·m47.某溫度控制系統(tǒng)采用PID控制器，已知系統(tǒng)的階躍響應超調量過大，需調整PID參數(shù)。當前參數(shù)為Kp=5，Ti=0.5s，Td=0.1s。根據(jù)PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，說明應如何調整各參數(shù)以減小超調，并解釋原因。答案：（1）減小比例系數(shù)Kp：Kp過大時系統(tǒng)響應快但超調大，降低Kp可減小系統(tǒng)的增益，減弱比例作用，從而減小超調。（2）增大積分時間Ti：Ti越小積分作用越強，可能導致超調增大。增大Ti可減弱積分作用，減少積分項對超調的貢獻。（3）增大微分時間Td：微分作用可預測誤差變化趨勢，抑制超調。當前Td較小，適當增大Td可增強微分控制，提前產(chǎn)生反向控制作用，減小超調。調整建議：將Kp降至3-4，Ti增至0.8-1.0s，Td增至0.2-0.3s（具體需根據(jù)實際系統(tǒng)調試）。六、綜合分析題（共1題，20分）48.某工廠一條自動化生產(chǎn)線由PLC控制，包含上料機構（電機M1）、傳送機構（電機M2）、加工機構（電機M3）和下料機構（電機M4）。系統(tǒng)要求：（1）啟動時按M1→M2→M3→M4順序啟動，間隔5s；（2）停止時按M4→M3→M2→M1順序停止，間隔3s；（3）任意電機過載（熱繼電器FR動作）時，所有電機立即停止；（4）具有急停功能（按鈕SB0）。（1）設計PLC的I/O分配表（列出輸入/輸出點名稱、符號及地址）；（2）繪制梯形圖程序（包含啟動、停止、過載保護、急停功能）；（3）說明程序中如何實現(xiàn)順序啟動和順序停止的時間控制。答案：（1）I/O分配表：輸入信號：-啟動按鈕SB1（常開）→X0