电气自动化试题库(附参考答案)

电气自动化试题库(附参考答案)一、选择题（每题2分，共30分）1.基尔霍夫电流定律（KCL）的本质是：A.能量守恒定律的体现B.电荷守恒定律的体现C.欧姆定律的延伸D.电磁感应定律的应用2.三相异步电动机的旋转磁场转速（同步转速）计算公式为：A.n₀=60f/pB.n₀=120f/pC.n₀=60p/fD.n₀=120p/f3.以下哪种PLC输入模块适用于检测接近开关的信号？A.直流24V数字量输入模块B.交流220V数字量输入模块C.模拟量输入模块（4-20mA）D.高速计数模块4.热电阻传感器的工作原理是基于：A.热电效应B.电阻随温度变化的特性C.霍尔效应D.压电效应5.在自动控制系统中，“超调量”是指：A.系统响应达到稳态值的时间B.系统响应超过稳态值的最大偏差与稳态值的百分比C.系统在干扰下的恢复时间D.系统的静态误差6.以下哪种电机适合用于需要精确位置控制的场景？A.三相异步电动机B.直流并励电动机C.步进电动机D.单相罩极电动机7.PLC程序的执行方式是：A.并行执行B.循环扫描执行C.中断触发执行D.顺序执行8.电流互感器（CT）的二次侧为什么不能开路？A.会导致二次侧电压过高，损坏设备或危及人身安全B.会导致二次侧电流过大，烧毁绕组C.会导致一次侧电流无法测量D.不影响测量精度9.以下哪种控制方式属于开环控制？A.空调的温度控制（带温度传感器反馈）B.洗衣机的定时洗衣程序C.数控机床的位置伺服系统D.恒压供水系统（带压力传感器反馈）10.异步电动机的转差率s=（n₀-n）/n₀，当电机空载运行时，s的取值范围通常为：A.s≈0（接近0）B.s=0.05~0.15C.s=0.2~0.3D.s>111.以下哪种传感器可用于非接触式测量物体的位移？A.电阻应变式传感器B.电感式接近开关C.热电偶D.压力变送器12.PID控制器中，积分环节（I）的主要作用是：A.减小系统的稳态误差B.加快系统的响应速度C.抑制系统的超调D.提高系统的抗干扰能力13.三相五线制供电系统中，“五线”指的是：A.三根相线+中性线+保护地线B.三根相线+两根中性线C.两根相线+三根中性线D.三根相线+保护地线14.以下哪种低压电器属于主令电器？A.接触器B.热继电器C.按钮开关D.断路器15.在PLC梯形图中，“线圈”符号（）表示：A.逻辑输出指令B.逻辑输入条件C.定时器指令D.计数器指令二、填空题（每空1分，共20分）1.欧姆定律的数学表达式为________，其中各符号的含义是：U为电压，I为电流，R为电阻。2.三相异步电动机的调速方法主要有________、________和改变转差率调速三种。3.PLC的扫描周期主要由________、________和输出刷新三个阶段组成。4.传感器一般由________、________和转换电路三部分构成。5.自动控制系统按给定信号的形式可分为________、________和程序控制系统。6.直流电动机的启动方法通常有________和________两种，其中________适用于功率较大的电机。7.热继电器的主要作用是对电动机进行________保护，其动作特性具有________（填“反时限”或“定时限”）特性。8.工业控制中常用的现场总线有________（列举两种），如Profibus、Modbus等。9.晶闸管的三个电极分别是________、________和门极（控制极）。10.在PID控制中，比例系数Kp增大时，系统的响应速度会________（填“加快”或“减慢”），但可能导致超调________（填“增大”或“减小”）。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.基尔霍夫定律仅适用于线性电路。（）2.三相异步电动机的转子转速永远小于同步转速。（）3.PLC的输入模块需要外部电源供电。（）4.热电偶传感器需要冷端补偿才能准确测量温度。（）5.开环控制系统一定没有反馈环节。（）6.步进电动机的步距角越小，定位精度越高。（）7.交流接触器的主触点用于接通或断开控制电路。（）8.电流互感器的二次侧可以短路，但不能开路。（）9.自动控制系统的稳定性是指系统在干扰消失后恢复原平衡状态的能力。（）10.模拟量输入模块（AI）的作用是将PLC内部的数字信号转换为外部设备的模拟信号。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述三相异步电动机直接启动与星-三角降压启动的区别及适用场景。2.说明PLC梯形图中“输入映像寄存器”和“输出锁存器”的作用，并解释扫描周期对控制逻辑的影响。3.传感器选型时需要考虑哪些关键参数？请列举至少5项并简要说明。4.分析PID控制器中比例（P）、积分（I）、微分（D）环节各自的作用及参数调整对系统性能的影响。五、综合应用题（共20分）题目1（10分）：设计一个基于PLC的自动分拣系统，要求检测传送带上的工件材质（金属和非金属），并通过气缸将金属件推送到A料槽，非金属件推送到B料槽。已知条件：-工件通过光电传感器（检测工件到达）；-金属检测使用电感式接近开关（金属接近时输出高电平）；-气缸1控制A料槽推送（电磁阀YV1，得电时动作）；-气缸2控制B料槽推送（电磁阀YV2，得电时动作）；-PLC选用西门子S7-200SMART（DC/DC/DC型）。要求：（1）绘制I/O分配表（包括输入/输出点地址、信号名称、说明）；（2）设计梯形图逻辑（简要描述关键步骤）。题目2（10分）：某直流电动机调速系统出现故障，现象为：接通电源后，电动机无法启动，且无任何声响。请列出可能的故障原因及排查步骤（至少5项）。---参考答案一、选择题1.B2.B3.A4.B5.B6.C7.B8.A9.B10.A11.B12.A13.A14.C15.A二、填空题1.U=IR2.变极调速；变频调速3.输入采样；用户程序执行4.敏感元件；转换元件5.恒值控制系统；随动控制系统6.直接启动；电枢回路串电阻启动；电枢回路串电阻启动7.过载；反时限8.CAN总线；Ethernet/IP（或其他合理答案）9.阳极；阴极10.加快；增大三、判断题1.×2.√3.√4.√5.√6.√7.×8.√9.√10.×四、简答题1.区别：直接启动时电机定子绕组直接接入额定电压，启动电流大（约5-7倍额定电流）；星-三角启动时启动阶段定子绕组接成星形（相电压为线电压的1/√3），启动电流降低为直接启动的1/3，待转速上升后切换为三角形接法。适用场景：直接启动适用于小功率电机（通常≤11kW）且电网容量足够的情况；星-三角启动适用于正常运行时为三角形接法的中大功率电机（如15-55kW），需限制启动电流的场景。2.输入映像寄存器：在输入采样阶段读取外部输入信号状态并存储，程序执行时仅使用该阶段的值，确保逻辑运算的稳定性；输出锁存器：在输出刷新阶段将程序运算结果写入，通过输出模块驱动外部设备。扫描周期影响：若扫描周期过长，可能导致系统响应滞后；短周期可提高实时性，但受限于PLC处理速度。3.关键参数：（1）测量范围：需覆盖被测物理量的变化范围；（2）精度：决定测量结果的准确性；（3）响应时间：影响系统动态特性；（4）工作环境（温度、湿度、抗干扰能力）：确保传感器在实际工况下可靠工作；（5）输出信号类型（模拟量/数字量）：需与后续采集设备匹配；（6）线性度：输出与输入的线性关系，影响标定难度。4.P环节：成比例反映偏差，增大Kp可加快响应速度但可能引发超调；I环节：积分累积偏差，消除稳态误差，Ki过大会导致系统振荡；D环节：反映偏差变化率，抑制超调，改善动态特性，Kd过大会放大噪声。五、综合应用题题目1（1）I/O分配表：|类型|地址|信号名称|说明||--------|-------|----------------|-----------------------||输入|I0.0|光电传感器|工件到达时输出高电平||输入|I0.1|电感式接近开关|检测到金属时输出高电平||输出|Q0.0|电磁阀YV1|控制A料槽气缸推送||输出|Q0.1|电磁阀YV2|控制B料槽气缸推送|（2）梯形图逻辑：-当光电传感器I0.0动作（高电平），触发检测流程；-检查I0.1状态：若I0.1=1（金属），则Q0.0得电，气缸1动作推送至A料槽；-若I0.1=0（非金属），则Q0.1得电，气缸2动作推送至B料槽；-增加延时断开指令（如T37），确保气缸动作时间足够后复位输出。题目2可能故障原因及排查步骤：（1）电源故障：检查断路器是否跳闸，用万用表测量电源电压是否正常（如