2025年三級高級工操作試題及答案一、電氣控制與PLC綜合應用1.題目：某車間輸送線采用S71200PLC控制，要求實現(xiàn)“三段速+定位停車”功能。已知：（1）電機額定功率7.5kW，額定電流15.8A，△接法；（2）編碼器1024p/r，直接連接電機軸，減速機減速比1:15，輥筒直徑120mm；（3）系統(tǒng)需在高速800r/min、中速500r/min、低速200r/min三檔運行，最終定位精度±1mm；（4）I/O分配：I0.0啟動按鈕、I0.1停止按鈕、I0.2急停、I0.3編碼器A相、I0.4編碼器B相；Q0.0高速繼電器、Q0.1中速繼電器、Q0.2低速繼電器、Q0.3制動繼電器。任務：①計算高速檔對應輥筒線速度（m/min）；②設計梯形圖程序，滿足“按下啟動→高速運行→到達減速點→中速→到達低速點→低速→到達定位點→制動停車”流程，減速點與低速點用脈沖計數(shù)設定；③若制動繼電器斷電后電機仍有滑行，實測滑行距離6mm，要求補償，如何修改程序。答案：①電機800r/min→減速機輸出800/15=53.33r/min→輥筒周長π×0.12=0.377m→線速度53.33×0.377=20.1m/min。②梯形圖關鍵網絡：網絡1：啟動自鎖AI0.0ANI0.1ANI0.2=M10.0網絡2：高速運行AM10.0AW=C0,0=Q0.0網絡3：減速點判斷AQ0.0LC0L18432>=IRQ0.0=Q0.1網絡4：低速點判斷AQ0.1LC0L20480>=IRQ0.1=Q0.2網絡5：定位點判斷AQ0.2LC0L21504>=IRQ0.2=Q0.3網絡6：制動完成AQ0.3LC0L21504+48>=IRQ0.3RM10.0網絡7：編碼器計數(shù)AI0.3FPM11.0AI0.4CUC0③補償：在定位點21504脈沖處提前48個脈沖（6mm÷0.125mm/脈沖=48）切斷低速，即網絡5條件改為2150448=21456，同時把制動觸發(fā)點改為21456即可。解析：①線速度計算需統(tǒng)一單位，注意減速比與周長；②脈沖數(shù)=距離÷每脈沖對應距離，每轉脈沖1024×4（四倍頻）=4096，減速機輸出轉一圈脈沖4096，輥筒轉一圈前進0.377m，故0.377m÷4096=0.092mm/脈沖，高速800r/min對應20.1m/min，換算成脈沖頻率：20.1×1000÷0.092≈218.5kHz，在S71200高速計數(shù)器能力內；③滑行補償核心是把“切斷點”提前，而不是改變制動點，避免過沖。二、工業(yè)機器人離線編程與軌跡優(yōu)化2.題目：使用ABBRobotStudio搭建IRB460060/2.05，末端安裝焊槍，工具TCP距法蘭中心200mm，姿態(tài)X=0、Y=0、Z=200，A=90°、B=0、C=0。需完成“S”形焊縫，焊縫由兩條相切圓弧組成：起點P0(600,0,300)，圓弧1半徑200mm，圓心(400,0,300)，圓弧2半徑150mm，圓心(400,0,450)，終點P2(550,0,450)。要求：①生成RAPIDMoveL指令，速度v=200mm/s，zonez10；②計算兩條圓弧交點P1坐標；③若實際焊絲干伸長偏差+5mm，重新標定TCP，寫出標定步驟并給出新TCP數(shù)值；④在RobotStudio中運行出現(xiàn)“軸配置錯誤”，列舉三種可能原因并給出排查方法。答案：①MoveL指令：MoveLOffs(P0,0,0,0),v200,z10,tWeldGun;MoveCOffs(P1,0,0,0),Offs(P2,0,0,0),v200,z10,tWeldGun;②P1為兩圓切點，設參數(shù)θ，圓1：(600400)cosθ=200→θ=0°，圓2：(550400)cosθ=150→θ=0°，故P1(400+200,0,300)=(600,0,300)與起點重合，需重新參數(shù)化。實際幾何相切點P1(500,0,300)。③標定步驟：a.安裝尖錐，記錄法蘭坐標系下四點，用四點法計算新TCP；b.原TCP(0,0,200)，干伸長+5mm→新TCP(0,0,205)；c.在RobotStudio中更新tooldatatWeldGun.tframe.trans.z=205。④原因與排查：a.軸限位：在“關節(jié)限制”中查看J4/J5是否超限，改用MoveJ過渡；b.奇異點：J5≈0°，調整軌跡高度或添加中間點；c.配置參數(shù)confdata與目標不符，手動設置\ConfJ\Offs。解析：①MoveC需三點：起點、輔助點、終點，輔助點即切點P1；②幾何相切需解方程組，圓1(x400)2+z2=2002，圓2(x400)2+(z450)2=1502，聯(lián)立得x=500，z=300；③四點法精度0.2mm，干伸長變化直接疊加；④軸配置錯誤需先查“程序數(shù)據(jù)”→“配置監(jiān)控”。三、液壓系統(tǒng)故障診斷與調試3.題目：某四柱液壓機主缸為柱塞缸Φ220mm，系統(tǒng)壓力25MPa，采用力士樂A10VSO71恒壓變量泵。故障現(xiàn)象：空載下行正常，加壓至15MPa后壓力波動±2MPa，噪聲大，電機電流周期性擺動±8A?，F(xiàn)場測得：泵出口壓力表指針抖動，溢流閥DBW30B25X/315S先導口無異常回油。任務：①列出可能故障原因（≥4條）；②設計“分段隔離”診斷流程，要求使用流量計、壓力傳感器、紅外測溫儀；③若確診為主泵變量機構磨損，給出更換泵頭步驟并強調防污染等級；④計算更換后需重新設定恒壓點，要求系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在25MPa±0.2MPa，寫出溢流閥調節(jié)順序。答案：①原因：a.恒壓變量泵控制活塞磨損，導致擺動；b.先導閥芯卡滯，壓力反饋失真；c.吸油管路漏氣，出現(xiàn)氣蝕；d.溢流閥主閥芯磨損，卸荷不穩(wěn)；e.系統(tǒng)內泄，油液含固體顆粒NAS12級以上。②分段隔離流程：步驟1：關閉截止閥A，泵出口接流量計，若流量波動>±5L/min→泵故障；步驟2：打開A，關閉B（主缸入口），壓力傳感器P1、P2分別接泵出口、溢流閥T口，若P1波動、P2平穩(wěn)→溢流閥故障；步驟3：紅外測溫儀掃吸油管，若溫度<35℃且局部氣泡聲→漏氣；步驟4：用污染檢測儀取樣，NAS等級>10級→需沖洗。③更換泵頭步驟：a.停機卸壓，掛“能量隔離”標簽；b.清潔周圍，鋪設防污布，ISO440617/15/12；c.拆除SW19螺母，取出變量活塞，用無塵布堵住油口；d.新泵頭注入同型號油液，旋轉主軸排空氣；e.30μm濾芯循環(huán)沖洗30min，取樣至NAS8級以下。④溢流閥調節(jié)：a.松開鎖緊螺母，順時針擰調節(jié)螺釘1.5圈，壓力升至26MPa；b.再逆時針回退至25MPa，鎖緊螺母；c.用0.25級壓力傳感器驗證±0.2MPa，記錄螺釘圈數(shù)0.05圈/0.1MPa。解析：變量泵擺動多因控制活塞磨損，導致反饋滯后；分段隔離可快速定位；污染是液壓故障第一殺手，更換泵頭必須達到NAS8級；恒壓點設定需先高后低，避免閥芯卡滯。四、數(shù)控加工中心精度檢測與補償4.題目：某臥加THM6363X/Y/Z行程1000/630/700mm，配HEIDENHAINTNC640，采用激光干涉儀RenishawXL80檢測定位精度。實測數(shù)據(jù)：X軸@1000mm，目標1000mm，實測1000.042mm，反向差值0.018mm；重復定位誤差±0.012mm。要求：①計算線性定位精度A、反向偏差B、重復定位精度R；②在TNC640中建立補償表，寫出關鍵NC代碼；③若補償后再次檢測發(fā)現(xiàn)1000mm點變?yōu)?99.998mm，分析可能原因；④設計“溫度漂移”對比實驗，記錄24h內機床溫度與環(huán)境溫度，給出數(shù)據(jù)擬合公式并預測±1℃時熱變形量。答案：①A=|1000.0421000|=0.042mm；B=|0.018|=0.018mm；R=±0.012mm。②補償表：$TABLE[0,0,0]=0.0$TABLE[1000,0,0]=42NC代碼：NEWMP723.0SCALE[X]=1.000COMP[0,0,0]=0COMP[1000,0,0]=42激活：M142X1③補償過度可能：激光波長未修正空氣折射率n=1.000275，導致42μm被放大；或補償表步長過大，TNC線性插值失真。④實驗：布置PT100傳感器于主軸軸承、床身、環(huán)境，每30min記錄一次，24h得數(shù)據(jù)48組。擬合ΔL=α·ΔT·L，α=11.2×10??/℃，ΔT=1℃→ΔL=11.2μm/m，X軸1000mm時11.2μm。解析：激光檢測需按ISO2302標準，A、B、R三值缺一不可；TNC補償表單位0.1μm，負值表示向負方向補償；溫度實驗需同步記錄切削液溫度，否則擬合誤差>15%。五、自動化生產線網絡故障排查5.題目：某包裝線采用PROFINET環(huán)網，CPU15163PN，設備：ET200SP16臺、G120變頻器4臺、掃碼槍TCP/IP2臺。故障現(xiàn)象：HMI間歇顯示“IO設備掉線”，掉線設備不固定，周期530min，掉線時間38s，CPU診斷緩沖區(qū)報“IO數(shù)據(jù)幀超時”。任務：①列出排查清單（≥5項）；②使用Wireshark抓取PNIO幀，給出過濾表達式；③若發(fā)現(xiàn)環(huán)網冗余管理器RM切換時間>500ms，寫出優(yōu)化步驟；④若掃碼槍與PNIO在同一交換機，評估影響并給出隔離方案。答案：①清單：a.檢查MRP環(huán)網狀態(tài)，是否閉環(huán)；b.用IRTscan測線纜衰減<30dB；c.查看CPU屬性PROFINET發(fā)送時鐘，確認1ms；d.核對設備名稱與MAC，防沖突；e.交換機日志，看廣播風暴；f.24V電源紋波<5%。②過濾表達式：pn_io&ð.dst==01:0e:cf:00:00:00&&frame.len==60③優(yōu)化：a.升級固件V2.8→V3.2，RM切換<200ms；b.環(huán)網線纜改用CAT6A，減少串擾；c.手動設置RM優(yōu)先級128→10，提高切換速度；d.關閉未用端口自動協(xié)商，強制100Mbps全雙工。