電氣控制技術(shù)與PLC應(yīng)用(專升本)地質(zhì)大學(xué)期末開卷考試題庫及答案一、選擇題1.交流接觸器的作用是（）A.頻繁通斷主回路B.頻繁通斷控制回路C.保護主回路D.保護控制回路答案：A解析：交流接觸器主要用于頻繁地接通和分?jǐn)嘟涣髦麟娐?，它可以遠距離控制大電流電路的通斷，起到控制主回路的作用。而保護主回路通常由熔斷器、熱繼電器等保護電器完成；控制回路的通斷一般用按鈕等控制元件。所以答案選A。2.熱繼電器的作用是（）A.短路保護B.過載保護C.失壓保護D.欠壓保護答案：B解析：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來工作的。當(dāng)電動機過載時，電流增大，熱繼電器的雙金屬片受熱彎曲，推動觸點動作，從而切斷電路，起到過載保護的作用。短路保護一般由熔斷器來實現(xiàn)；失壓保護是指當(dāng)電源電壓消失或低于一定值時，接觸器釋放，切斷電路，一般通過接觸器自身的電磁機構(gòu)實現(xiàn)；欠壓保護也是利用接觸器的電磁機構(gòu)，當(dāng)電壓過低時，接觸器釋放。所以答案選B。3.下列哪種指令不屬于PLC的基本指令（）A.LDB.ANDC.OUTD.CALL答案：D解析：LD（取指令）、AND（與指令）、OUT（輸出指令）都是PLC的基本指令。LD指令用于將常開觸點與母線連接；AND指令用于串聯(lián)常開觸點；OUT指令用于驅(qū)動線圈。而CALL是子程序調(diào)用指令，屬于PLC的功能指令，不是基本指令。所以答案選D。4.梯形圖中的觸點（）A.只能常開B.只能常閉C.有常開和常閉兩種D.以上都不對答案：C解析：梯形圖中的觸點有常開觸點和常閉觸點兩種類型。常開觸點在條件滿足時閉合，常閉觸點在條件滿足時斷開。它們可以根據(jù)控制邏輯的需要進行組合和使用，以實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制功能。所以答案選C。5.可編程控制器的簡稱是（）A.PCB.PLCC.DCSD.FCS答案：B解析：可編程控制器的英文全稱是ProgrammableLogicController，簡稱PLC。PC一般指個人計算機；DCS是分布式控制系統(tǒng)；FCS是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。所以答案選B。6.在PLC中，定時器的定時時間等于（）A.定時常數(shù)×定時單位B.定時常數(shù)÷定時單位C.定時單位÷定時常數(shù)D.以上都不對答案：A解析：在PLC中，定時器的定時時間是由定時常數(shù)和定時單位共同決定的。定時常數(shù)是用戶設(shè)定的一個數(shù)值，定時單位是定時器的時間基準(zhǔn)，如0.1s、1s等。定時時間等于定時常數(shù)乘以定時單位。例如，定時常數(shù)為100，定時單位為0.1s，則定時時間為100×0.1s=10s。所以答案選A。7.三相異步電動機的制動方法中，能耗制動是將（）A.定子繞組接入直流電源B.定子繞組接入交流電源C.轉(zhuǎn)子繞組接入直流電源D.轉(zhuǎn)子繞組接入交流電源答案：A解析：能耗制動是在三相異步電動機切斷交流電源后，立即在定子繞組的任意兩相中通入直流電流，這樣會在定子中產(chǎn)生一個靜止的磁場，而轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，切割這個靜止磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流與靜止磁場相互作用產(chǎn)生制動力矩，使電動機迅速停止。所以是將定子繞組接入直流電源，答案選A。8.以下哪種啟動方式適用于重載啟動的三相異步電動機（）A.直接啟動B.星-三角降壓啟動C.自耦變壓器降壓啟動D.延邊三角形降壓啟動答案：C解析：直接啟動適用于小容量電動機，因為直接啟動時啟動電流大，對電網(wǎng)沖擊大，不適合重載啟動。星-三角降壓啟動適用于正常運行時定子繞組為三角形連接的電動機，啟動時將定子繞組接成星形，降低啟動電壓，減小啟動電流，但啟動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小，一般適用于輕載或空載啟動。延邊三角形降壓啟動的應(yīng)用也有一定局限性，啟動轉(zhuǎn)矩提升效果不如自耦變壓器降壓啟動。自耦變壓器降壓啟動可以通過自耦變壓器降低啟動電壓，同時可以根據(jù)需要選擇不同的抽頭，獲得不同的啟動電壓和啟動轉(zhuǎn)矩，適用于重載啟動的三相異步電動機。所以答案選C。9.在PLC編程中，若要實現(xiàn)多個條件同時滿足時才執(zhí)行某一操作，應(yīng)使用（）指令。A.LDB.ANDC.ORD.OUT答案：B解析：LD指令用于將常開觸點與母線連接；AND指令用于串聯(lián)常開觸點，當(dāng)多個AND指令串聯(lián)使用時，表示多個條件同時滿足。OR指令用于并聯(lián)觸點，表示只要其中一個條件滿足即可。OUT指令用于驅(qū)動線圈。所以若要實現(xiàn)多個條件同時滿足時才執(zhí)行某一操作，應(yīng)使用AND指令，答案選B。10.交流接觸器的電磁機構(gòu)由（）組成。A.線圈、動鐵心和靜鐵心B.線圈、觸點和滅弧裝置C.觸點、滅弧裝置和輔助觸點D.主觸點、輔助觸點和滅弧裝置答案：A解析：交流接觸器的電磁機構(gòu)主要由線圈、動鐵心和靜鐵心組成。當(dāng)線圈通電時，產(chǎn)生電磁力，吸引動鐵心，使動鐵心帶動觸點動作。觸點、滅弧裝置和輔助觸點等是交流接觸器的其他組成部分，不屬于電磁機構(gòu)。所以答案選A。二、填空題1.電氣控制系統(tǒng)中常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、______保護和______保護。答案：失壓；欠壓解析：在電氣控制系統(tǒng)中，短路保護可防止電路因短路產(chǎn)生過大電流而損壞設(shè)備，通常由熔斷器等實現(xiàn)；過載保護用于防止電動機等設(shè)備長時間過載運行，一般用熱繼電器；失壓保護是指當(dāng)電源電壓消失時，接觸器等控制電器釋放，切斷電路，防止電源恢復(fù)時設(shè)備自行啟動；欠壓保護是當(dāng)電源電壓低于一定值時，接觸器等釋放，保護設(shè)備。所以答案依次為失壓、欠壓。2.PLC的編程語言有梯形圖、______、______、功能塊圖和結(jié)構(gòu)化文本等。答案：指令表；順序功能圖解析：梯形圖是PLC最常用的編程語言，形象直觀，類似于繼電器控制電路。指令表是一種文本形式的編程語言，用助記符表示指令，與計算機匯編語言類似。順序功能圖用于描述順序控制系統(tǒng)，將一個復(fù)雜的控制過程分解為多個步和轉(zhuǎn)換條件。功能塊圖和結(jié)構(gòu)化文本也是PLC常用的編程語言。所以答案依次為指令表、順序功能圖。3.三相異步電動機的調(diào)速方法有______調(diào)速、______調(diào)速和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。答案：變極；變頻解析：三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為\(n=n_0(1-s)=\frac{60f}{p}(1-s)\)，其中\(zhòng)(n\)為電動機轉(zhuǎn)速，\(n_0\)為同步轉(zhuǎn)速，\(f\)為電源頻率，\(p\)為磁極對數(shù)，\(s\)為轉(zhuǎn)差率。變極調(diào)速是通過改變定子繞組的連接方式來改變磁極對數(shù)\(p\)，從而實現(xiàn)調(diào)速；變頻調(diào)速是改變電源頻率\(f\)來調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速可通過改變定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻等方式來實現(xiàn)。所以答案依次為變極、變頻。4.熱繼電器主要由______、______和觸點系統(tǒng)三部分組成。答案：熱元件；動作機構(gòu)解析：熱繼電器的熱元件是其核心部分，通常由雙金屬片和加熱電阻絲組成，當(dāng)電流通過加熱電阻絲時，雙金屬片受熱彎曲。動作機構(gòu)用于將熱元件的變形轉(zhuǎn)換為觸點的動作，一般由推桿、杠桿等組成。觸點系統(tǒng)用于控制電路的通斷。所以答案依次為熱元件、動作機構(gòu)。5.梯形圖中串聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在______，并聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在______。答案：上方；左方解析：在梯形圖編程中，為了使程序簡潔、易讀，串聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在上方，這樣可以減少指令的使用，使程序結(jié)構(gòu)更清晰。并聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在左方，因為PLC掃描程序是從左到右、從上到下進行的，這樣可以提高程序的執(zhí)行效率。所以答案依次為上方、左方。三、判斷題1.交流接觸器的主觸點一般接在控制電路中，輔助觸點接在主電路中。（）答案：錯誤解析：交流接觸器的主觸點一般接在主電路中，用于接通和分?jǐn)啻箅娏鞯呢?fù)載；輔助觸點接在控制電路中，用于實現(xiàn)自鎖、互鎖等控制功能。所以該說法錯誤。2.PLC的輸入映像寄存器的狀態(tài)在一個掃描周期內(nèi)是不變的。（）答案：正確解析：PLC在一個掃描周期內(nèi)，首先進行輸入采樣階段，將外部輸入信號的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器，在這個掃描周期內(nèi)，輸入映像寄存器的狀態(tài)保持不變，即使外部輸入信號發(fā)生變化，也不會影響輸入映像寄存器的狀態(tài)，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段。所以該說法正確。3.三相異步電動機的啟動電流越大，啟動轉(zhuǎn)矩也越大。（）答案：錯誤解析：三相異步電動機的啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩之間并沒有簡單的正比關(guān)系。啟動電流大主要是因為啟動時電動機的轉(zhuǎn)差率\(s=1\)，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢和電流很大，從而導(dǎo)致定子繞組的電流也很大。而啟動轉(zhuǎn)矩的大小不僅與電流有關(guān)，還與電動機的繞組參數(shù)、磁場等因素有關(guān)。在某些情況下，過大的啟動電流可能會導(dǎo)致定子繞組的壓降增大，反而使啟動轉(zhuǎn)矩減小。所以該說法錯誤。4.定時器的定時時間到后，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。（）答案：正確解析：定時器在定時時間未到之前，其常開觸點處于斷開狀態(tài)，常閉觸點處于閉合狀態(tài)。當(dāng)定時時間到達后，定時器動作，常開觸點閉合，常閉觸點斷開。所以該說法正確。5.在PLC編程中，同一編號的線圈在一個程序中可以多次使用。（）答案：錯誤解析：在PLC編程中，同一編號的線圈在一個程序中只能使用一次。如果多次使用同一編號的線圈，會導(dǎo)致程序邏輯混亂，在執(zhí)行時可能會出現(xiàn)不可預(yù)期的結(jié)果。所以該說法錯誤。四、簡答題1.簡述交流接觸器的工作原理。答案：交流接觸器主要由電磁機構(gòu)、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置等部分組成。其工作原理如下：當(dāng)交流接觸器的線圈通電后，線圈中產(chǎn)生電流，電流在鐵心周圍產(chǎn)生磁場，靜鐵心被磁化產(chǎn)生電磁吸力，吸引動鐵心。動鐵心帶動觸點系統(tǒng)動作，使常開觸點閉合，常閉觸點斷開。當(dāng)線圈斷電時，電磁吸力消失，動鐵心在復(fù)位彈簧的作用下回到原來的位置，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。這樣就實現(xiàn)了對電路的接通和分?jǐn)嗫刂啤?.簡述PLC的掃描工作過程。答案：PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描工作過程主要包括以下幾個階段：（1）輸入采樣階段：PLC在這個階段將所有外部輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器等）的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。在這個掃描周期內(nèi)，輸入映像寄存器的狀態(tài)保持不變，不受外部輸入信號變化的影響。（2）程序執(zhí)行階段：PLC按照從左到右、從上到下的順序依次掃描用戶程序，根據(jù)輸入映像寄存器和其他內(nèi)部寄存器的狀態(tài)，對程序中的指令進行運算和處理，并將運算結(jié)果存放在輸出映像寄存器中。（3）輸出刷新階段：在程序執(zhí)行完畢后，PLC將輸出映像寄存器中的狀態(tài)傳送到輸出鎖存器，通過輸出模塊驅(qū)動外部負(fù)載（如接觸器、電磁閥等）。然后，PLC又回到輸入采樣階段，開始下一個掃描周期。3.三相異步電動機有哪幾種制動方法？各有什么特點？答案：三相異步電動機的制動方法主要有以下幾種：（1）能耗制動：特點是制動平穩(wěn)、準(zhǔn)確，能量消耗小，但需要直流電源，制動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低而減小，低速時制動效果較差。適用于要求制動平穩(wěn)、準(zhǔn)確的場合，如磨床、龍門刨床等。（2）反接制動：特點是制動迅速，但制動沖擊大，能量消耗大。制動時需要在定子電路中串入電阻以限制制動電流。適用于要求快速停車的場合，如銑床、鏜床等。（3）回饋制動：特點是制動時能將電動機的動能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，節(jié)能效果好。但只能在電動機轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時才能實現(xiàn)制動。常用于起重機、電梯等設(shè)備的下降過程。4.簡述熱繼電器的工作原理和保護特性。答案：熱繼電器的工作原理是基于電流的熱效應(yīng)。熱繼電器主要由熱元件、動作機構(gòu)和觸點系統(tǒng)組成。熱元件通常是由雙金屬片和加熱電阻絲構(gòu)成，當(dāng)電動機過載時，電流增大，加熱電阻絲產(chǎn)生的熱量使雙金屬片受熱彎曲。雙金屬片的彎曲變形推動動作機構(gòu)，使動作機構(gòu)帶動觸點系統(tǒng)動作，切斷電動機的控制電路，從而起到過載保護的作用。熱繼電器的保護特性是反時限特性，即電動機過載電流越大，熱繼電器的動作時間越短；過載電流越小，動作時間越長。這符合電動機的過載特性，因為電動機在短時間內(nèi)允許承受一定的過載電流，而長時間過載會導(dǎo)致電動機過熱損壞。五、設(shè)計題1.設(shè)計一個三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路，要求具有自鎖和互鎖功能，并畫出電氣控制電路圖。答案：（1）控制要求分析：要實現(xiàn)三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)，需要改變電動機定子繞組的相序。通過兩個接觸器分別控制電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。自鎖功能是為了保證接觸器在按下啟動按鈕后能持續(xù)吸合；互鎖功能是為了防止正反轉(zhuǎn)接觸器同時吸合，避免造成電源短路。（2）電氣控制電路圖設(shè)計：以下是該控制電路的詳細設(shè)計：主電路：電源通過熔斷器\(FU_1\)引入，分別連接到正轉(zhuǎn)接觸器\(KM_1\)和反轉(zhuǎn)接觸器\(KM_2\)的主觸點。\(KM_1\)的主觸點閉合時，電動機正轉(zhuǎn)；\(KM_2\)的主觸點閉合時，電動機反轉(zhuǎn)。主觸點的另一端連接到熱繼電器\(FR\)的熱元件，然后連接到電動機\(M\)?？刂齐娐罚弘娫赐ㄟ^熔斷器\(FU_2\)引入。啟動按鈕\(SB_1\)為正轉(zhuǎn)啟動按鈕，\(SB_2\)為反轉(zhuǎn)啟動按鈕，\(SB_3\)為停止按鈕。正轉(zhuǎn)控制：按下\(SB_1\)，其常開觸點閉合，電流經(jīng)過\(SB_3\)常閉觸點、\(KM_2\)常閉觸點（互鎖）、\(SB_1\)常開觸點，使\(KM_1\)線圈通電，\(KM_1\)主觸點閉合，電動機正轉(zhuǎn)。同時，\(KM_1\)的常開輔助觸點閉合，實現(xiàn)自鎖，即使松開\(SB_1\)，\(KM_1\)線圈仍能保持通電。反轉(zhuǎn)控制：按下\(SB_2\)，其常開觸點閉合，電流經(jīng)過\(SB_3\)常閉觸點、\(KM_1\)常閉觸點（互鎖）、\(SB_2\)常開觸點，使\(KM_2\)線圈通電，\(KM_2\)主觸點閉合，電動機反轉(zhuǎn)。同時，\(KM_2\)的常開輔助觸點閉合，實現(xiàn)自鎖。停止控制：按下\(SB_3\)，其常閉觸點斷開，切斷\(KM_1\)或\(KM_2\)的線圈電源，接觸器釋放，電動機停止。熱繼電器保護：當(dāng)電動機過載時，熱繼電器\(FR\)的常閉觸點斷開，切斷控制電路，使接觸器釋放，電動機停止。（3）電路圖繪制（由于這里無法直接繪制電路圖，可按照以下文字描述進行繪制）：主電路：從左到右依次為電源\(L_1\)、\(L_2\)、\(L_3\)，熔斷器\(FU_1\)，\(KM_1\)和\(KM_2\)的主觸點（上下排列），熱繼電器\(FR\)的熱元件，電動機\(M\)?？刂齐娐罚涸谥麟娐废路嚼L制。從左到右依次為熔斷器\(FU_2\)，\(SB_3\)常閉觸點，然后分為兩路，一路依次連接\(KM_2\)常閉觸點、\(SB_1\)常開觸點、\(KM_1\)線圈和\(FR\)常閉觸點；另一路依次連接\(KM_1\)常閉觸點、\(SB_2\)常開觸點、\(KM_2\)線圈和\(FR\)常閉觸點。\(KM_1\)和\(KM_2\)的常開輔助觸點分別與各自的啟動按鈕并聯(lián)實現(xiàn)自鎖。2.用PLC設(shè)計一個控制程序，實現(xiàn)三臺電動機\(M_1\)、\(M_2\)、\(M_3\)的順序啟動和逆序停止控制。啟動順序為\(M_1\)啟動后\(M_2\)才能啟動，\(M_2\)啟動后\(M_3\)才能啟動；停止順序為\(M_3\)停止后\(M_2\)才能停止，\(M_2\)停止后\(M_1\)才能停止。畫出梯形圖并寫出對應(yīng)的指令表。答案：（1）I/O分配：設(shè)啟動按鈕為\(X0\)，停止按鈕為\(X1\)，控制\(M_1\)的輸出為\(Y0\)，控制\(M_2\)的輸出為\(Y1\)，控制\(M_3\)的輸出為\(Y2\)。（2）梯形圖設(shè)計思路：當(dāng)按下啟動按鈕\(X0\)時，\(M_1\)啟動，\(Y0\)得電并自鎖；\(Y0\)得電后，\(M_2\)才能啟動，\(Y1\)得電并自鎖；\(Y1\)得電后，\(M_3\)才能啟動，\(Y2\)得電并自鎖。當(dāng)按下停止按鈕\(X1\)時，\(M_3\)先停止，\(Y2\)失電；\(Y2\)失電后，\(M_2\)才能停止，\(Y1\)失電；\(Y1\)失電后，\(M_1\)才能停止，\(Y0\)失電。（3）梯形圖繪制（這里用文字描述梯形圖結(jié)構(gòu)）：第一行：從左母線開始，連接\(X0\)常