2025年《工厂电气控制技术》期末试卷及答案

2025年《工厂电气控制技术》期末试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列低压电器中，属于主令电器的是（）A.接触器B.热继电器C.按钮D.熔断器2.固态继电器与电磁式继电器的主要区别在于（）A.触点形式B.有无机械触点C.额定电压D.控制电流大小3.三相异步电动机采用星-三角降压启动时，启动电流约为全压启动的（）A.1/√3B.1/3C.√3倍D.3倍4.PLC输入模块的公共端COM接24V电源正极时，应选用（）类型的传感器A.NPN型B.PNP型C.电感式D.电容式5.热继电器的双金属片弯曲是由于（）A.电流的热效应B.电磁感应C.机械应力D.电压变化6.变频器的控制模式中，能实现高精度转速控制的是（）A.V/F控制B.矢量控制C.直接转矩控制D.开环控制7.某控制电路中，接触器KM1主触点粘连，当按下停止按钮时可能导致（）A.电动机无法启动B.电动机持续运行C.熔断器熔断D.热继电器动作8.PLC程序中，计数器CTU的当前值达到预设值PV时，其输出触点（）A.断开B.保持原状态C.闭合D.闪烁9.三相异步电动机能耗制动时，需向定子绕组通入（）A.直流电流B.三相交流电流C.单相交流电流D.高频电流10.下列关于PLC扫描周期的描述，错误的是（）A.包括输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段B.输入采样阶段仅读取输入点状态一次C.程序执行阶段可修改输入映像寄存器D.输出刷新阶段将结果从输出映像寄存器写入物理输出点11.用于检测金属物体的接近开关通常采用（）A.电容式B.电感式C.光电式D.霍尔式12.控制电路中，时间继电器KT的延时触点在通电延时型中，线圈通电后（）A.瞬时动作，断电后延时复位B.延时动作，断电后瞬时复位C.瞬时动作，断电后瞬时复位D.延时动作，断电后延时复位13.某PLC型号为S7-200SMARTST40，其中“ST”表示（）A.晶体管输出B.继电器输出C.晶闸管输出D.模拟量输出14.三相异步电动机正反转控制电路中，若仅使用按钮互锁而未使用接触器互锁，可能导致（）A.电动机无法反转B.电源短路C.按钮损坏D.接触器线圈烧毁15.变频器的加速时间是指（）A.从0Hz加速到额定频率所需时间B.从启动频率到额定频率所需时间C.从停止到启动的响应时间D.从故障恢复到运行的时间二、填空题（每空1分，共20分）1.接触器主要由______、______和灭弧装置三部分组成。2.熔断器的主要作用是______保护，热继电器的主要作用是______保护。3.PLC的用户程序执行时，输入信号的状态保存在______中，输出信号的状态保存在______中。4.三相异步电动机的调速方法有______、______和改变转差率调速。5.变频器的基本组成包括______、______和控制电路。6.时间继电器按动作原理可分为______、______和电子式。7.控制电路中，“自锁”的作用是______，“互锁”的作用是______。8.PLC的输入/输出模块按信号类型可分为______、______和模拟量模块。9.三相异步电动机直接启动时，启动电流约为额定电流的______倍，因此大容量电机需降压启动。10.固态继电器（SSR）的输入控制端为______信号，输出端为______元件。三、判断题（每题1分，共10分）1.交流接触器的线圈电压必须与控制电路的电源电压一致。（）2.热继电器的额定电流应大于等于电动机的额定电流。（）3.PLC的输出模块中，继电器输出适用于高频动作的负载。（）4.三相异步电动机反接制动时，需在定子绕组中串入限流电阻。（）5.变频器的制动电阻用于消耗电机再生制动时产生的能量。（）6.控制电路中，熔断器可以同时作为短路保护和过载保护使用。（）7.PLC的输入映像寄存器在程序执行阶段会被实时更新。（）8.接近开关无触点，因此寿命比行程开关长。（）9.星-三角降压启动适用于正常运行时定子绕组为三角形连接的电动机。（）10.西门子PLC中，符号“Q0.1”表示输出继电器的第0组第1个触点。（）四、简答题（每题5分，共25分）1.简述三相异步电动机正反转控制电路中电气互锁与机械互锁的作用及区别。2.PLC梯形图编程的主要规则有哪些？（至少列出4条）3.变频器的多段速控制通常如何实现？请说明硬件连接与参数设置要点。4.分析热继电器误动作的可能原因（至少3条）。5.画出三相异步电动机单向启动-停止控制电路的电气原理图（主电路+控制电路），并标注各元件符号。五、分析题（每题8分，共16分）1.图1所示为某学生设计的电动机正反转控制电路（控制电路部分），其中SB1为停止按钮，SB2为正转启动按钮，SB3为反转启动按钮，KM1、KM2为正反转接触器。请指出电路中的错误并说明改进方法。（注：图中控制电路为：电源L1→SB1常闭→SB2常开→KM1线圈→电源N；同时电源L1→SB1常闭→SB3常开→KM2线圈→电源N；KM1辅助常开触点并联在SB2两端，KM2辅助常开触点并联在SB3两端）2.某PLC程序如图2所示（梯形图：I0.0为启动按钮，I0.1为停止按钮，T37为通电延时时间继电器（设定值100），Q0.0为输出线圈），程序运行时发现按下启动按钮后，Q0.0立即点亮，5秒后熄灭；再次按下启动按钮无响应。请分析程序错误原因并给出修正方案。六、综合应用题（9分）某工厂需设计一台传送带电动机的控制电路，要求：（1）两地（A、B点）均可启动/停止；（2）电动机具有过载保护；（3）启动后运行10秒自动停止；（4）故障时（如过载）需声光报警（蜂鸣器HA、指示灯HL）。请设计完整的电气控制原理图（主电路+控制电路），并说明各元件作用。答案一、单项选择题1-5：CBBBA6-10：BBCAC11-15：BBABA二、填空题1.电磁系统、触点系统2.短路、过载3.输入映像寄存器、输出映像寄存器4.变极调速、变频调速5.整流电路、逆变电路6.电磁式、空气阻尼式7.保持接触器吸合、防止两个接触器同时吸合8.数字量输入、数字量输出9.5-710.直流、半导体三、判断题1.√2.√3.×4.√5.√6.×7.×8.√9.√10.√四、简答题1.电气互锁：通过接触器辅助常闭触点串联在对方控制电路中，防止两个接触器同时吸合导致电源短路；机械互锁：通过复合按钮的常闭触点串联在对方控制电路中，实现按钮操作时的互锁。区别：电气互锁依赖接触器触点，机械互锁依赖按钮触点；电气互锁在接触器故障时仍可能失效，机械互锁在按钮操作时直接切断对方电路。2.主要规则：（1）梯形图按从上到下、从左到右的顺序执行；（2）触点可无限次使用，输出线圈同一程序中只能出现一次；（3）线圈不能直接接左母线，必须通过触点连接；（4）触点可以并联或串联，线圈只能并联；（5）分支电路从左母线开始，结束于右母线（或虚拟右母线）。3.多段速控制通过变频器的多功能输入端子（如X1、X2、X3）接收PLC或外部开关信号，通过不同组合（二进制编码）设置不同转速。硬件连接：将开关或PLC输出点接至变频器输入端子，公共端接COM；参数设置：设置各输入端子功能为“多段速选择”，设置各段速对应的频率值（如X1=10Hz，X2=20Hz，X1+X2=30Hz），设置加速/减速时间等。4.误动作原因：（1）热继电器整定电流小于电动机额定电流；（2）电动机频繁启动导致热继电器累积发热；（3）热继电器安装位置靠近热源，环境温度过高；（4）热继电器双金属片老化或校准误差；（5）电动机负载波动大，短时过载超过热继电器允许范围。5.电气原理图：主电路（从左到右）：电源→熔断器FU→断路器QF→接触器KM主触点→热继电器FR主触点→电动机M；控制电路：电源L1→熔断器FU2→停止按钮SB1（常闭）→启动按钮SB2（常开）→接触器KM线圈→热继电器FR常闭触点→电源L2。（注：需标注FU、QF、KM、FR、SB1、SB2符号）五、分析题1.错误：缺少电气互锁，KM1和KM2线圈控制电路中未串联对方的常闭辅助触点。当同时按下SB2和SB3时，KM1、KM2线圈同时通电，主触点闭合导致电源短路。改进方法：在KM1线圈支路中串联KM2的常闭辅助触点，在KM2线圈支路中串联KM1的常闭辅助触点，实现电气互锁。2.错误原因：（1）T37的延时触点未正确连接，Q0.0直接由I0.0驱动，导致启动后立即输出；（2）程序缺少自锁环节，I0.0松开后Q0.0失电；（3）停止后未复位计数器或定时器，导致再次启动无响应。修正方案：增加KM自锁触点（Q0.0常开并联在I0.0两端）；将Q0.0改为由T37的延时断开触点控制（如I0.0启动→Q0.0吸合并自锁，T37开始计时，5秒后T37常闭断开，Q0.0失电；I0.1停止按钮串联在自锁回路中）。六、综合应用题电气原理图设计：主电路：电源→熔断器FU1→断路器QF→接触器KM主触点→热继电器FR主触点→电动机M。控制电路：（1）两地控制：A点启动按钮SB1（常开）、停止按钮SB2（常闭）；B点启动按钮SB3（常开）、停止按钮SB4（常闭），两组按钮并联后串联。（2）时间控制：时间继电器KT线圈与KM线圈并联，KT延时断开触点串联在KM自锁回路中（或KT延时断开触点控制KM断电）。