2025年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成電氣控制培訓(xùn)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，請將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成中，用于實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)位置閉環(huán)反饋的元件通常是（）。A.光電開關(guān)??B.增量式編碼器??C.溫度傳感器??D.霍爾開關(guān)答案：B2.當(dāng)PLC的Q0.0輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)24VDC繼電器線圈時(shí)，若繼電器額定電流為50mA，PLC輸出點(diǎn)最大持續(xù)電流為0.5A，則下列說法正確的是（）。A.必須加裝浪涌吸收二極管??B.必須串聯(lián)1kΩ電阻??C.可直接驅(qū)動(dòng)??D.必須并聯(lián)續(xù)流二極管答案：D3.在EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中，分布時(shí)鐘（DC）同步精度通?？蛇_(dá)（）。A.±1ms??B.±100μs??C.±1μs??D.±10ns答案：C4.六軸工業(yè)機(jī)器人第三軸電機(jī)在停機(jī)抱閘釋放瞬間出現(xiàn)“點(diǎn)頭”現(xiàn)象，最優(yōu)先排查的參數(shù)是（）。A.伺服剛性增益??B.抱閘釋放延時(shí)??C.編碼器線數(shù)??D.電機(jī)極對數(shù)答案：B5.當(dāng)安全PLC通過TüV認(rèn)證的雙通道急?；芈窓z測差異時(shí)間超過500ms時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)觸發(fā)（）。A.警告復(fù)位??B.安全停車類別1??C.安全停車類別2??D.安全停車類別0答案：D6.在RS485總線中，終端匹配電阻最佳阻值應(yīng)為（）。A.60Ω??B.120Ω??C.220Ω??D.330Ω答案：B7.使用ModbusTCP讀取機(jī)器人關(guān)節(jié)角度時(shí)，功能碼0x03表示（）。A.寫單個(gè)寄存器??B.讀保持寄存器??C.寫多個(gè)線圈??D.讀輸入線圈答案：B8.當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器面板顯示“Enc21”報(bào)警時(shí)，故障指向（）。A.主電源欠壓??B.編碼器電池低??C.電機(jī)過載??D.制動(dòng)電阻過熱答案：B9.在ISO102181:2011中，協(xié)作機(jī)器人最大動(dòng)態(tài)功率限制為（）。A.80W??B.150W??C.260W??D.400W答案：B10.若機(jī)器人控制柜24V邏輯電源實(shí)測22.4V，下列最可能造成隨機(jī)IO誤動(dòng)作的原因是（）。A.開關(guān)電源老化??B.接地電阻過大??C.編碼器干擾??D.示教器電纜過長答案：A11.當(dāng)采用CANopen控制多軸伺服時(shí)，PDO1的傳輸類型0xFF表示（）。A.同步循環(huán)??B.異步制造商特定??C.事件驅(qū)動(dòng)定時(shí)??D.遠(yuǎn)程幀請求答案：B12.在ProfinetIRT拓?fù)渲?，為了保證數(shù)據(jù)幀在切換邊界到達(dá)，交換機(jī)需支持（）。A.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)??B.直通轉(zhuǎn)發(fā)??C.動(dòng)態(tài)幀封裝??D.時(shí)間門控答案：D13.機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定時(shí)，若四點(diǎn)法示教點(diǎn)共面，則系統(tǒng)會(huì)提示（）。A.計(jì)算成功??B.奇異報(bào)警??C.數(shù)據(jù)不足??D.精度超限答案：C14.當(dāng)安全門雙通道開關(guān)出現(xiàn)“短接交叉”故障時(shí)，安全繼電器應(yīng)進(jìn)入（）。A.自動(dòng)復(fù)位??B.手動(dòng)復(fù)位??C.可監(jiān)控復(fù)位??D.不可復(fù)位答案：C15.在伺服驅(qū)動(dòng)器速度環(huán)PI調(diào)節(jié)中，若Kp過大而Ki過小，系統(tǒng)易出現(xiàn)（）。A.零速抖動(dòng)??B.積分飽和??C.高頻嘯叫??D.低速爬行答案：C16.當(dāng)使用絕對值編碼器時(shí)，電池電壓低于2.5V后，最先丟失的數(shù)據(jù)是（）。A.單圈位置??B.多圈計(jì)數(shù)值??C.電機(jī)溫度??D.電壓采樣值答案：B17.在工業(yè)現(xiàn)場，若示教器與主控之間采用100BASETX電纜，其最大段長為（）。A.10m??B.50m??C.100m??D.150m答案：C18.當(dāng)機(jī)器人處于T1手動(dòng)模式時(shí)，安全限速參數(shù)為（）。A.250mm/s??B.150mm/s??C.100mm/s??D.50mm/s答案：A19.若PLC通過模擬量輸出±10V控制伺服速度，其分辨率12bit時(shí)，最小電壓增量為（）。A.0.83mV??B.4.88mV??C.2.44mV??D.1.22mV答案：B20.在機(jī)器人打磨工作站中，力控傳感器采樣頻率一般不低于（）。A.100Hz??B.500Hz??C.1kHz??D.4kHz答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列哪些措施可有效降低伺服電機(jī)電磁干擾（）。A.屏蔽層雙端接地??B.動(dòng)力線與編碼器線分槽布線??C.在驅(qū)動(dòng)器輸出端加dV/dt濾波器??D.降低PWM載波頻率??E.采用陶瓷制動(dòng)電阻答案：ABC22.關(guān)于ProfinetMRP環(huán)網(wǎng)冗余，下列說法正確的是（）。A.切換時(shí)間小于200ms??B.需管理交換機(jī)支持??C.環(huán)網(wǎng)中可存在HUB??D.斷點(diǎn)恢復(fù)后自動(dòng)回切??E.支持無線鏈路答案：ABD23.機(jī)器人控制柜日常點(diǎn)檢應(yīng)包含（）。A.散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速??B.24V電源電壓??C.柜門密封條完整性??D.示教器觸摸屏亮度??E.機(jī)械零位標(biāo)記答案：ABCD24.在協(xié)作機(jī)器人功率與力限制（PFL）模式下，必須實(shí)時(shí)監(jiān)測的物理量有（）。A.關(guān)節(jié)電流??B.基座慣性傳感器??C.末端六維力??D.電機(jī)溫度??E.皮膚電容答案：ACD25.下列哪些屬于安全PLC的故障靜默行為（）。A.雙通道不一致時(shí)切斷輸出??B.看門狗超時(shí)進(jìn)入安全態(tài)??C.冗余CPU同步失敗停機(jī)??D.強(qiáng)制引導(dǎo)模式刷新固件??E.檢測到I/O短路保持導(dǎo)通答案：ABC26.關(guān)于EtherCAT電纜選型，下列說法正確的是（）。A.超五類非屏蔽可用于固定敷設(shè)??B.超六類屏蔽可用于拖鏈??C.星型拓?fù)湫枋褂媒粨Q機(jī)??D.線間電容需≤60pF/m??E.工業(yè)級(jí)電纜耐油等級(jí)需≥IP65答案：BD27.機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定失敗可能的原因有（）。A.示教點(diǎn)距離過近??B.法蘭與工具剛性不足??C.編碼器電池掉電??D.環(huán)境光照變化??E.四點(diǎn)法僅示教三點(diǎn)答案：ABE28.在伺服驅(qū)動(dòng)器制動(dòng)單元設(shè)計(jì)中，必須計(jì)算（）。A.減速時(shí)最大回饋能量??B.制動(dòng)電阻平均功率??C.制動(dòng)管IGBT峰值電流??D.電機(jī)繞組溫升??E.直流母線電容紋波答案：ABC29.下列哪些情況會(huì)觸發(fā)機(jī)器人安全圍欄的光柵OSSD強(qiáng)制斷開（）。A.光軸被>30mm不透明物體遮擋??B.光柵供電電壓19V??C.光柵內(nèi)部雙通道輸出不一致??D.光柵自檢發(fā)現(xiàn)LED衰減>25%??E.光柵與復(fù)位按鈕同時(shí)動(dòng)作答案：ACD30.關(guān)于工業(yè)機(jī)器人接地系統(tǒng)，下列做法正確的是（）。A.控制柜PE與廠房星型接地排單點(diǎn)連接??B.屏蔽層在電機(jī)側(cè)浮空??C.信號(hào)地與功率地分設(shè)后單點(diǎn)橋接??D.接地電阻≤4Ω??E.采用35mm2黃綠線作PE干線答案：ACDE三、填空題（每空1分，共20分）31.在伺服驅(qū)動(dòng)器速度環(huán)傳遞函數(shù)中，積分時(shí)間常數(shù)Ti增大時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差將________，超調(diào)量將________。答案：增大，減小32.當(dāng)使用增量式編碼器2500線/轉(zhuǎn)，四倍頻后，電機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為________。答案：1000033.若機(jī)器人控制柜采用三相380V供電，實(shí)測線電壓為400V，頻率50Hz，則整流后直流母線理論空載電壓約為________V。答案：54034.在ISO138491中，若某安全回路的PLe要求，單通道MTTFd需≥________年，DC需≥________%。答案：100，9935.當(dāng)安全繼電器輸出觸點(diǎn)熔焊時(shí)，下一個(gè)自檢周期應(yīng)能檢測到差異并進(jìn)入________狀態(tài)。答案：故障鎖定36.若1mm的鋼絲以2m/s速度垂直進(jìn)入光柵保護(hù)區(qū)域，光柵響應(yīng)時(shí)間≤15ms，則光柵最小安全距離為________mm。答案：6537.在CANopen心跳報(bào)文中，節(jié)點(diǎn)ID為0x06，狀態(tài)為Operational，則數(shù)據(jù)字節(jié)0的值為________。答案：0x0538.當(dāng)機(jī)器人第六軸減速比為120:1，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速3000r/min，則關(guān)節(jié)端最大轉(zhuǎn)速為________r/min。答案：2539.若制動(dòng)電阻阻值22Ω，直流母線電壓700V，則瞬時(shí)最大制動(dòng)電流為________A。答案：31.840.在Profinet中，GSDML文件用于描述設(shè)備的________與________。答案：通信特征，參數(shù)配置41.當(dāng)PLC模擬量輸入量程0–10V，12bit無符號(hào)，采樣值0x4B0對應(yīng)的電壓為________V。答案：2.9342.若機(jī)器人TCP最大加速度限定為3000mm/s2，速度從0加速到1500mm/s所需最短時(shí)間為________ms。答案：50043.在EtherCAT狀態(tài)機(jī)中，從站必須依次經(jīng)過Init→________→SafeOp→Op。答案：PreOp44.當(dāng)使用雙絞線傳輸RS485信號(hào)時(shí)，特性阻抗應(yīng)保持在________Ω左右。答案：12045.若機(jī)器人控制柜散熱風(fēng)扇額定風(fēng)量120m3/h，柜內(nèi)總功耗800W，則理論溫升為________K。（空氣比熱容1.2kJ/(m3·K)）答案：2046.在伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)中，Pn100通常表示________環(huán)比例增益。答案：位置47.當(dāng)安全等級(jí)達(dá)到SIL3時(shí)，PFH需≤________/h。答案：1×10??48.若機(jī)器人基坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系夾角為30°，則旋轉(zhuǎn)矩陣Rz的元素sinθ為________。答案：0.549.在工業(yè)現(xiàn)場，若示教器急?；芈凡捎秒p通道常閉觸點(diǎn)，其觸點(diǎn)最小開關(guān)能力需≥________mA@24VDC。答案：1050.當(dāng)機(jī)器人末端執(zhí)行器質(zhì)量增加時(shí)，為保持相同軌跡精度，應(yīng)適當(dāng)________伺服速度前饋增益。答案：增大四、簡答題（共30分）51.（封閉型，6分）說明伺服驅(qū)動(dòng)器“慣量辨識(shí)”步驟，并給出判定辨識(shí)成功的量化指標(biāo)。答案：步驟：1.斷開機(jī)械制動(dòng)，電機(jī)空載；2.設(shè)定安全轉(zhuǎn)速（<100r/min）；3.注入偽隨機(jī)二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)矩；4.采集速度與電流；5.采用最小二乘擬合J=ΔT/(dω/dt)。成功指標(biāo)：擬合殘差<2%，重復(fù)三次誤差<3%，與銘牌值偏差<10%。52.（開放型，6分）某打磨機(jī)器人出現(xiàn)周期性波紋，請列出三種電氣方面排查思路。答案：1.檢測伺服速度環(huán)采樣周期是否與打磨頻率成整數(shù)倍，若同步則調(diào)整PWM載波；2.用示波器觀察直流母線電壓是否存在與波紋同頻的±5V以上紋波，必要時(shí)加大母線電容；3.檢查力控傳感器采樣是否與機(jī)器人插補(bǔ)周期存在差拍，通過EtherCAT分布式時(shí)鐘重新對齊。53.（封閉型，6分）解釋“安全類別3”對雙通道輸入的監(jiān)控要求，并給出故障檢測時(shí)間上限。答案：類別3要求雙通道冗余且實(shí)時(shí)監(jiān)控差異，任何單故障必須在下次需求前檢測到；若差異超過最大允許值（通常500ms），系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)，檢測時(shí)間上限≤100ms。54.（開放型，6分）某新產(chǎn)線采用ProfinetIRT通信，機(jī)器人與視覺系統(tǒng)時(shí)鐘偏差>1ms導(dǎo)致拍照位置漂移，請?zhí)岢鰞煞N同步方案。答案：方案一：啟用IRT的拓?fù)渥R(shí)別功能，將視覺交換機(jī)設(shè)為同步主站，機(jī)器人作為同步從站，通過IEEE1588邊界時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)<1μs同步；方案二：在機(jī)器人PLC開放GPIO輸出1μs脈沖作為視覺外觸發(fā)，同時(shí)通過MRP環(huán)網(wǎng)保證數(shù)據(jù)幀時(shí)隙，軟件側(cè)記錄觸發(fā)偏差并補(bǔ)償。55.（封閉型，6分）寫出制動(dòng)電阻能量計(jì)算公式，并說明當(dāng)制動(dòng)電阻平均功率超過額定50%時(shí)的處理措施。答案：E=0.5×J×(ω?2?ω?2)×10?3?P_loss×t；若P_avg>0.5P_rated，應(yīng)：1.加大電阻功率等級(jí)；2.并聯(lián)同阻值電阻；3.降低減速斜率；4.增加外部制動(dòng)單元。五、應(yīng)用題（共60分）56.（計(jì)算類，15分）某六軸機(jī)器人負(fù)載慣量J_L=0.12kg·m2，電機(jī)側(cè)慣量J_M=0.02kg·m2，減速比n=100，伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩T_N=6N·m，瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩T_max=18N·m。要求關(guān)節(jié)在0.3s內(nèi)從0加速到1500°/s，忽略摩擦。(1)計(jì)算電機(jī)軸總慣量；(2)計(jì)算所需最大加速度；(3)判斷電機(jī)轉(zhuǎn)矩是否足夠，若不足給出解決措施。答案：(1)J_total=J_M+J_L/n2=0.02+0.12/10000=0.020012kg·m2；(2)α=1500°/s÷0.3s=5000°/s2=87.3rad/s2；(3)T=J_total×α=1.75N·m<18N·m，滿足。57.（分析類，15分）某搬運(yùn)機(jī)器人集成中，PLC通過EtherNet/IP與四臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器通信，周期8ms?，F(xiàn)場出現(xiàn)偶發(fā)通信超時(shí)（丟包率0.3%），導(dǎo)致隨機(jī)停機(jī)。給出完整排查流程，包含：物理層、交換機(jī)配置、PLC掃描列表、驅(qū)動(dòng)器參數(shù)、接地屏蔽。答案：1.物理層：用Fluke測試儀測電纜NEXT、FEXT，要求余量>6dB；2.交換機(jī)：關(guān)閉節(jié)能以太網(wǎng)EEE，開啟QoS將EtherNet/IP設(shè)為最高優(yōu)先級(jí)，流控關(guān)閉；3.PLC：將RPI設(shè)為4ms，超時(shí)重試3次，使用UCMM連接數(shù)≤8；4.驅(qū)動(dòng)器：將CIP連接超時(shí)由500ms改為100ms，心跳16ms；5.接地：柜內(nèi)星形接地電阻≤1Ω，屏蔽層在交換機(jī)側(cè)單端接地，動(dòng)力線分槽；6.結(jié)果：丟包率降至<0.01%，連續(xù)運(yùn)行7×24h無超時(shí)。58.（綜合類，15分）設(shè)計(jì)一套安全回路，實(shí)現(xiàn)“安全門+雙手按鈕+模式選擇”控制機(jī)器人，要求滿足PLe。請給出：雙通道元件型號(hào)、邏輯圖、故障檢測方法、驗(yàn)證步驟。答案：元件：安全門開關(guān)TZ1RE024SR11，雙手按鈕3SU18033NB100AA0，模式選擇PNOZs4，安全繼電器PNOZmB0。邏輯：雙通道常閉門開關(guān)→AND雙手同步（≤0.5s）→AND自動(dòng)模式→EN使能；任一通道故障→OSSD斷開。檢測：繼電器反饋觸點(diǎn)交叉監(jiān)控，差異>500ms鎖定；門開關(guān)短接測試脈沖10ms。驗(yàn)證：1.單故障模擬：短接門開關(guān)通道1，系統(tǒng)應(yīng)在100ms內(nèi)停機(jī)且無法復(fù)位；2.雙按鈕時(shí)差600ms，應(yīng)拒絕輸出；3.用TüV認(rèn)證儀測PFH=2×10??/h，滿足PLe。59.（編程類，15分）根據(jù)以下工藝要求，用ST語言編寫PLCopen功能塊，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輸送鏈跟蹤。已知：編碼器線數(shù)2000，四倍頻，鏈輪直徑200mm，機(jī)器人接收編碼器值DINTEncPos，輸送速度恒定500mm/s，機(jī)器人插補(bǔ)周期8ms，觸