电气控制与plc技术期末试题及答案详解

最新电气控制与plc技术期末试题及答案详解电气控制与PLC技术期末试题一、单项选择题（每题2分，共30分）1.热继电器在电路中起的保护作用是（）A.短路保护B.过载保护C.失压保护D.欠压保护2.交流接触器的作用是（）A.频繁通断主回路B.频繁通断控制回路C.保护主回路D.保护控制回路3.时间继电器的作用是（）A.短路保护B.过载保护C.延时通断控制D.欠压保护4.PLC中最常用的编程语言是（）A.指令表B.梯形图C.功能块图D.顺序功能图5.下列哪种不属于PLC的输出类型（）A.继电器输出B.晶体管输出C.晶闸管输出D.电容输出6.在PLC中，定时器T的定时时间单位有（）A.0.1s、0.01s、0.001sB.1s、0.1s、0.01sC.10s、1s、0.1sD.100s、10s、1s7.下列指令中，用于将两个数相加的是（）A.ADDB.SUBC.MULD.DIV8.熔断器在电路中起的保护作用是（）A.过载保护B.短路保护C.欠压保护D.失压保护9.按钮开关的文字符号是（）A.SBB.KMC.FRD.QS10.交流接触器的线圈电压应与（）电压一致。A.主回路B.控制回路C.辅助回路D.保护回路11.在PLC中，计数器C的计数方式有（）A.加法计数B.减法计数C.加/减计数D.以上都是12.下列哪种不属于PLC的输入元件（）A.按钮B.行程开关C.接触器D.接近开关13.PLC的扫描周期包括（）A.输入采样阶段B.程序执行阶段C.输出刷新阶段D.以上都是14.继电器接触器控制电路中的自锁环节的功能是（）A.保证可靠停车B.保证起动后持续运行C.兼有点动功能D.防止短路15.在PLC编程中，END指令的作用是（）A.结束程序B.结束本次扫描C.结束一个子程序D.结束一个功能块二、判断题（每题2分，共20分）1.热继电器的双金属片弯曲是由于温度的变化引起的。（）2.交流接触器的主触点通常接在控制回路中。（）3.时间继电器的延时时间可以通过调节旋钮进行调整。（）4.PLC只能处理数字量信号，不能处理模拟量信号。（）5.继电器输出型PLC适用于直流负载。（）6.定时器T的当前值达到设定值时，定时器触点动作。（）7.计数器C的当前值达到设定值时，计数器触点复位。（）8.熔断器的额定电流应大于电路的正常工作电流。（）9.按钮开关通常用于控制主回路的通断。（）10.PLC的扫描周期越短，系统的响应速度越快。（）三、简答题（每题10分，共30分）1.简述热继电器的工作原理。2.简述PLC的扫描工作过程。3.画出三相异步电动机正反转控制的继电器接触器控制电路图，并说明其工作原理。四、编程题（20分）用PLC梯形图实现一个简单的电动机星三角降压起动控制。要求：按下起动按钮SB1，电动机先以星形接法起动，经过10s后自动转换为三角形接法运行；按下停止按钮SB2，电动机停止运行。答案详解一、单项选择题1.答案：B详解：热继电器是利用电流的热效应原理来工作的，当电路过载时，电流增大，热继电器的双金属片受热弯曲，推动触点动作，从而切断电路，起到过载保护作用。短路保护一般由熔断器或断路器来实现；失压和欠压保护通常通过接触器来完成。2.答案：A详解：交流接触器主要用于频繁地接通和分断主回路，以控制电动机等负载的运行。控制回路的通断一般由按钮等元件控制；保护主回路和控制回路有专门的保护电器，如熔断器、热继电器等。3.答案：C详解：时间继电器的主要作用是实现延时通断控制，可根据需要设置不同的延时时间，在工业控制中常用于顺序控制等场合。短路保护和过载保护由其他保护电器完成，欠压保护一般由接触器等实现。4.答案：B详解：梯形图是PLC中最常用的编程语言，它类似于传统的继电器接触器控制电路图，形象直观，易于理解和掌握，适合电气技术人员使用。指令表、功能块图和顺序功能图也是PLC的编程语言，但使用频率相对较低。5.答案：D详解：PLC的输出类型主要有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。继电器输出适用于交直流负载；晶体管输出响应速度快，适用于直流负载；晶闸管输出适用于交流负载。电容输出不属于PLC的输出类型。6.答案：A详解：在PLC中，定时器T的定时时间单位通常有0.1s、0.01s、0.001s三种，可根据不同的定时要求进行选择。7.答案：A详解：ADD指令用于将两个数相加；SUB指令用于减法运算；MUL指令用于乘法运算；DIV指令用于除法运算。8.答案：B详解：熔断器是一种短路保护电器，当电路发生短路时，电流急剧增大，熔断器的熔体熔断，切断电路，从而保护电气设备。过载保护一般由热继电器来实现；欠压和失压保护通常通过接触器等完成。9.答案：A详解：按钮开关的文字符号是SB；KM表示接触器；FR表示热继电器；QS表示刀开关。10.答案：B详解：交流接触器的线圈电压应与控制回路电压一致，这样才能保证接触器正常工作。主回路电压通常较高，用于驱动负载；辅助回路是控制回路的一部分；保护回路主要用于保护电气设备。11.答案：D详解：PLC中的计数器C有加法计数、减法计数和加/减计数三种计数方式，可根据具体的控制要求进行选择。12.答案：C详解：按钮、行程开关和接近开关都属于PLC的输入元件，用于向PLC输入信号。接触器是控制元件，用于控制主回路的通断，不属于输入元件。13.答案：D详解：PLC的扫描周期包括输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。在输入采样阶段，PLC读取输入信号的状态；在程序执行阶段，PLC按照程序进行逻辑运算；在输出刷新阶段，PLC将运算结果输出到输出端。14.答案：B详解：继电器接触器控制电路中的自锁环节是通过接触器的常开辅助触点与起动按钮并联来实现的。当按下起动按钮时，接触器线圈通电，主触点闭合，电动机起动，同时常开辅助触点闭合，使接触器线圈在起动按钮松开后仍能保持通电状态，保证电动机持续运行。15.答案：A详解：END指令的作用是结束程序，当PLC执行到END指令时，会结束整个用户程序的执行，然后进入下一个扫描周期。二、判断题1.答案：√详解：热继电器的双金属片由两种热膨胀系数不同的金属材料贴合而成，当电路中电流增大时，双金属片受热，由于两种金属的热膨胀系数不同，双金属片会发生弯曲，从而推动触点动作。2.答案：×详解：交流接触器的主触点通常接在主回路中，用于控制负载的通断；辅助触点接在控制回路中，用于实现自锁、互锁等控制功能。3.答案：√详解：时间继电器一般都有调节旋钮，通过调节旋钮可以改变时间继电器的延时时间，以满足不同的控制要求。4.答案：×详解：现代PLC不仅可以处理数字量信号，还可以通过模拟量输入/输出模块处理模拟量信号，如温度、压力、流量等。5.答案：×详解：继电器输出型PLC适用于交直流负载，但响应速度较慢；晶体管输出型PLC适用于直流负载，响应速度快；晶闸管输出型PLC适用于交流负载。6.答案：√详解：当定时器T的当前值达到设定值时，定时器的触点会动作，常开触点闭合，常闭触点断开，从而实现相应的控制功能。7.答案：×详解：计数器C的当前值达到设定值时，计数器触点动作，常开触点闭合，常闭触点断开，计数器需要通过复位指令进行复位。8.答案：√详解：熔断器的额定电流应大于电路的正常工作电流，以保证在正常工作时熔断器不会熔断。但额定电流也不能过大，否则当电路发生短路时，熔断器不能及时熔断，起不到保护作用。9.答案：×详解：按钮开关通常用于控制控制回路的通断，主回路的通断一般由接触器等元件控制。10.答案：√详解：PLC的扫描周期越短，系统对输入信号的响应速度就越快，能够更及时地处理控制任务，提高系统的实时性。三、简答题1.热继电器的工作原理：热继电器主要由双金属片、加热元件、触点系统等组成。双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属材料贴合而成。当电路中有电流通过时，电流会流经加热元件，加热元件产生热量使双金属片受热。由于两种金属的热膨胀系数不同，双金属片会发生弯曲。当电路过载时，电流增大，双金属片弯曲的程度也增大，当弯曲到一定程度时，会推动触点系统动作，从而切断电路，起到过载保护作用。当电路中的电流恢复正常后，双金属片会逐渐冷却恢复到原来的状态。2.PLC的扫描工作过程：PLC的扫描工作过程分为三个阶段：输入采样阶段：PLC以扫描方式按顺序将所有输入端子的状态读入到输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新。在本扫描周期内，即使输入信号状态发生变化，输入映像寄存器的内容也不会改变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段。程序执行阶段：PLC按顺序从第一条指令开始，逐条执行用户程序，根据输入映像寄存器和其他元件映像寄存器的状态，进行逻辑运算，并将运算结果写入相应的元件映像寄存器中。输出刷新阶段：在所有程序执行完毕后，将输出映像寄存器中的内容传送到输出锁存器中，通过输出端子驱动外部负载。至此，完成一个扫描周期，PLC又重新开始下一个扫描周期。3.三相异步电动机正反转控制的继电器接触器控制电路图及工作原理：电路图```plaintext┌─────┐┌─────┐┌─────┐L1─────┤QS├────┤FU1├────┤KM1├─────┬─────┐└─────┘└─────┘└─────┘││││┌─────┐┌─────┐┌─────┐││L2─────┤QS├────┤FU1├────┤KM2├─────┼─────┤└─────┘└─────┘└─────┘││││┌─────┐┌─────┐┌─────┐││L3─────┤QS├────┤FU1├────┤KM3├─────┴─────┤└─────┘└─────┘└─────┘││┌───┴───┐│M│└───────┘┌─────┐┌─────┐┌─────┐┌─────┐L1─────┤QS├────┤FU2├────┤SB1├────┤KM1├─────┐└─────┘└─────┘└─────┘└─────┘│││┌─────┐┌─────┐┌─────┐┌─────┐│L2─────┤QS├────┤FU2├────┤SB2├────┤KM2├─────┼─────┤└─────┘└─────┘└─────┘└─────┘│││┌─────┐┌─────┐┌─────┐┌─────┐│L3─────┤QS├────┤FU2├────┤SB3├────┤KM3├─────┴─────┤└─────┘└─────┘└─────┘└─────┘││┌───┴───┐│FR│└───────┘```工作原理正转控制：按下正转起动按钮SB1，接触器KM1线圈通电，KM1的主触点闭合，电动机定子绕组通入正序三相交流电源，电动机正转。同时，KM1的常开辅助触点闭合，实现自锁，保证在松开SB1后，KM1线圈仍能通电。反转控制：按下反转起动按钮SB2，接触器KM2线圈通电，KM2的主触点闭合，电动机定子绕组通入负序三相交流电源，电动机反转。同样，KM2的常开辅助触点闭合，实现自锁。互锁保护：为了防止KM1和KM2同时通电导致电源短路，在KM1的控制回路中串联了KM2的常闭辅助触点，在KM2的控制回路中串联了KM1的常闭辅助触点，这种互锁方式称为电气互锁。停止控制：按下停止按钮SB3，KM1或KM2线圈断电，主触点断开，电动机停止运行。过载保护：热继电器FR串接在主回路中，当电动机过载时，热继电器的双金属片弯曲，推动触点动作，切断控制回路电源，使KM1或KM2线圈断电，电动机停止运行，起到过载保护作用。四、编程题梯形图```plaintext┌────────────┐┌────────────┐┌────────────┐I0.0───┤SB1(常开)├────┤M0.0(线圈)├────┤T0(定时器)├─────┐└────────────┘└────────────┘└────────────┘│