電氣自動(dòng)化控制單元測(cè)試題引言本測(cè)試題圍繞電氣自動(dòng)化控制單元的核心知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)，涵蓋控制器原理、傳感器應(yīng)用、PLC編程、PID控制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，旨在檢驗(yàn)讀者對(duì)理論知識(shí)的掌握程度與工程實(shí)踐能力，題型包含選擇、判斷、簡(jiǎn)答及綜合應(yīng)用，兼具知識(shí)性與實(shí)用性。一、單項(xiàng)選擇題（每題5分，共25分）1.以下哪種設(shè)備屬于電氣自動(dòng)化控制單元的核心控制器？（）A.示波器B.PLCC.萬用表D.信號(hào)發(fā)生器解析：PLC（可編程邏輯控制器）是控制單元的核心，負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算、指令執(zhí)行與設(shè)備驅(qū)動(dòng)；示波器、萬用表、信號(hào)發(fā)生器為檢測(cè)或輔助設(shè)備，非核心控制部件。答案：B2.某自動(dòng)化生產(chǎn)線需檢測(cè)物體是否存在，最適合的傳感器類型是（）。A.壓力傳感器B.光電傳感器C.溫度傳感器D.霍爾傳感器解析：光電傳感器通過光線遮擋/反射判斷物體有無，適用于存在檢測(cè)；壓力、溫度、霍爾傳感器分別針對(duì)壓力、溫度、磁場(chǎng)/電流檢測(cè)，不符合場(chǎng)景。答案：B3.電氣控制中，接觸器的主要作用是（）。A.信號(hào)放大B.短路保護(hù)C.控制主電路通斷D.過載保護(hù)解析：接觸器通過電磁機(jī)構(gòu)控制大功率主電路的通斷；信號(hào)放大由繼電器完成，短路保護(hù)由熔斷器實(shí)現(xiàn)，過載保護(hù)由熱繼電器負(fù)責(zé)。答案：C4.梯形圖編程中，PLC的掃描周期不包含以下哪個(gè)階段？（）A.輸入采樣B.程序執(zhí)行C.輸出刷新D.故障診斷解析：PLC掃描周期分為“輸入采樣→程序執(zhí)行→輸出刷新”三個(gè)階段；故障診斷屬于自檢功能，不納入常規(guī)掃描周期。答案：D5.伺服控制系統(tǒng)中，“使能”信號(hào)的作用是（）。A.啟動(dòng)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)B.設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速C.反饋位置信號(hào)D.限制電機(jī)扭矩解析：使能信號(hào)是伺服驅(qū)動(dòng)的“允許啟動(dòng)”指令，觸發(fā)后電機(jī)可接收運(yùn)動(dòng)指令；轉(zhuǎn)速由脈沖/模擬量設(shè)定，位置反饋由編碼器完成，扭矩限制由參數(shù)設(shè)置。答案：A二、判斷題（每題3分，共15分）1.電氣原理圖中，同一電器的不同部件必須畫在同一位置。（）解析：錯(cuò)誤。同一電器的部件（如接觸器線圈與觸點(diǎn)）可分散繪制，但需標(biāo)注相同編號(hào)，便于關(guān)聯(lián)識(shí)別。2.PID控制器中，積分環(huán)節(jié)的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差。（）解析：正確。積分環(huán)節(jié)通過累積誤差的時(shí)間積分，逐步修正輸出，最終使穩(wěn)態(tài)誤差趨近于零。3.所有PLC都支持在線修改程序并實(shí)時(shí)生效。（）解析：錯(cuò)誤。小型PLC或特定模式下需停止運(yùn)行才能修改；中大型PLC通常支持“熱修改”，但需滿足程序兼容性要求。4.傳感器的分辨率越高，其測(cè)量精度必然越高。（）解析：錯(cuò)誤。分辨率是最小檢測(cè)量，精度還受線性度、溫漂等影響（如分辨率0.1mm但線性誤差0.5mm，精度仍低）。5.電氣控制中，熱繼電器和熔斷器都可實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，功能完全相同。（）解析：錯(cuò)誤。熱繼電器通過雙金屬片延時(shí)保護(hù)過載，熔斷器通過熔體熔斷保護(hù)短路/嚴(yán)重過載，動(dòng)作特性與場(chǎng)景不同。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述電氣自動(dòng)化控制單元的基本組成及各部分功能。控制單元由控制器（PLC、單片機(jī)等）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電機(jī)、電磁閥等）、檢測(cè)元件（傳感器）、控制電路（繼電器、接觸器）、人機(jī)界面（觸摸屏、按鈕）組成：控制器：核心，處理輸入、執(zhí)行算法、輸出指令；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：接收指令驅(qū)動(dòng)負(fù)載（如電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械、電磁閥控制流體）；檢測(cè)元件：采集位置、溫度等信號(hào)，反饋給控制器；控制電路：實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大、功率驅(qū)動(dòng)、保護(hù)（如繼電器擴(kuò)展輸出）；人機(jī)界面：參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、手動(dòng)操作。2.說明PLC梯形圖編程中“掃描周期”的工作原理，及其對(duì)控制實(shí)時(shí)性的影響。PLC采用循環(huán)掃描工作：輸入采樣：讀取所有輸入模塊狀態(tài)，存入“輸入映像寄存器”；程序執(zhí)行：按梯形圖邏輯掃描，更新“內(nèi)部寄存器”與“輸出映像寄存器”；輸出刷新：將輸出映像寄存器狀態(tài)同步到輸出模塊。掃描周期的影響：周期過長(zhǎng)（程序復(fù)雜、I/O多）會(huì)導(dǎo)致輸入-輸出響應(yīng)延遲，降低實(shí)時(shí)性；需優(yōu)化程序、選擇高速PLC或采用中斷處理提升實(shí)時(shí)性。3.某恒壓供水系統(tǒng)采用PID控制，當(dāng)水壓波動(dòng)大、調(diào)節(jié)超調(diào)嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)如何調(diào)整PID參數(shù)？PID參數(shù)需結(jié)合“比例（P）、積分（I）、微分（D）”的作用調(diào)整：比例（P）：增大P加快響應(yīng)但易超調(diào)，減小P降低超調(diào)但響應(yīng)變慢；積分（I）：增大I加快穩(wěn)態(tài)誤差消除但易超調(diào)，減小I降低超調(diào)但殘留誤差；微分（D）：增大D抑制超調(diào)、提升穩(wěn)定性，但過大會(huì)導(dǎo)致震蕩。針對(duì)“波動(dòng)大、超調(diào)嚴(yán)重”，可：①減小P值（降低響應(yīng)靈敏度）；②減小I值（降低積分累積速度）；③適度增大D值（利用微分超前調(diào)節(jié)）。調(diào)整后需觀察響應(yīng)，逐步優(yōu)化。四、綜合應(yīng)用題（30分）設(shè)計(jì)“工件分揀控制系統(tǒng)”：傳送帶輸送金屬、非金屬工件，傳感器識(shí)別后，金屬工件觸發(fā)氣缸推出，非金屬工件直接輸送至末端。請(qǐng)完成：1.電氣控制原理圖設(shè)計(jì)傳感器：電感式接近開關(guān)（檢測(cè)金屬），輸出接PLC輸入（如I0.0）；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣缸電磁閥（線圈接PLC輸出Q0.0），供電由PLC驅(qū)動(dòng)繼電器或直接驅(qū)動(dòng)（電源選DC24V/AC220V）；電源：24V直流供PLC、傳感器，220V交流供電磁閥/接觸器；控制電路：PLC為核心，輸入接傳感器、啟動(dòng)/停止按鈕；輸出接電磁閥、運(yùn)行指示燈。2.PLC控制程序（西門子S____，LAD示例）網(wǎng)絡(luò)1（啟動(dòng)/停止）：I0.1（啟動(dòng)）置位M0.0（運(yùn)行標(biāo)志），I0.2（停止）復(fù)位M0.0；網(wǎng)絡(luò)2（金屬檢測(cè)與推出）：M0.0（運(yùn)行）&I0.0（金屬檢測(cè)）→觸發(fā)Q0.0（電磁閥）置位，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T37（延時(shí)2s，確保推出后復(fù)位）；網(wǎng)絡(luò)3（定時(shí)器復(fù)位）：T37計(jì)時(shí)到（2s）→復(fù)位Q0.0；（注：需同步傳送帶運(yùn)行信號(hào)I0.3，確保僅在傳送帶運(yùn)行時(shí)檢測(cè)）3.工作流程與關(guān)鍵控制點(diǎn)流程：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)→傳送帶運(yùn)行→工件移動(dòng)→接近開關(guān)檢測(cè)金屬→PLC觸發(fā)電磁閥，氣缸推出金屬→定時(shí)器延時(shí)后電磁閥復(fù)位，氣缸縮回→非金屬工件無檢測(cè)，直接輸送至末端。控制點(diǎn)：①傳感器安裝位置（確保檢測(cè)距離內(nèi)識(shí)別工件）；②氣缸動(dòng)作延時(shí)（匹配傳送帶速度，避免推出不及時(shí)/過度）；③系統(tǒng)互