《机床电气控制与PLC》期末试卷-A卷

《机床电气控制与PLC》期末试卷-A卷课程名称：机床电气控制与PLC考试班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________考试时间：120分钟考试方式：闭卷一、选择题（每题2分，共20分，每题只有一个正确答案）1.下列低压电器中，属于主令电器的是（）A.接触器B.按钮C.熔断器D.热继电器2.交流接触器的主触点用于控制（）A.控制电路B.信号电路C.主电路D.辅助电路3.热继电器的主要作用是（）A.短路保护B.过载保护C.欠压保护D.失压保护4.PLC的核心部件是（）A.输入/输出模块B.中央处理单元（CPU）C.电源模块D.编程器5.PLC工作过程中，（）阶段是将输入端子的状态读入到输入映像寄存器中A.程序执行B.输入采样C.输出刷新D.自我诊断6.在三菱FX系列PLC中，辅助继电器的标识符是（）A.XB.YC.MD.T7.下列指令中，属于三菱FX系列PLC定时器指令的是（）A.LDB.OUTC.T0D.C08.机床电气控制中，实现电动机正反转控制的关键是（）A.改变电源电压B.改变电源频率C.改变定子绕组相序D.改变转子电阻9.在PLC梯形图中，线圈（）A.可以直接接在左侧母线上B.可以并联在触点后面C.可以串联在电路中D.不能直接接在左侧母线上10.下列关于PLC的说法，错误的是（）A.PLC抗干扰能力强B.PLC编程简单，易于掌握C.PLC的输入/输出点数不可扩展D.PLC可靠性高，故障率低二、填空题（每空1分，共20分）1.低压电器按用途可分为__________和__________两大类。2.接触器主要由__________、__________和__________三部分组成。3.熔断器的核心元件是__________，其作用是实现__________保护。4.PLC的工作方式是__________，其工作过程分为__________、__________和__________三个阶段。5.在三菱FX系列PLC中，输入继电器的地址编号从__________开始，输出继电器的地址编号从__________开始。6.定时器按工作方式可分为__________定时器和__________定时器，其中__________定时器通电延时，断电后瞬时复位。7.机床电气控制系统中，常用的电气制动方式有__________和__________两种。8.梯形图是PLC编程的常用语言，其元素包括__________、__________和__________。9.实现电动机星-三角减压启动的条件是电动机定子绕组额定电压为__________V，且绕组接法为__________。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述交流接触器的工作原理。2.简述PLC的主要特点及应用领域。3.什么是自锁控制？自锁控制的作用是什么？如何实现自锁控制？4.简述定时器和计数器的区别及各自的应用场景。5.机床电气控制线路的故障排查常用方法有哪些？请简述其中两种方法的操作步骤。四、分析题（10分）下图为电动机正反转控制线路图，请根据线路图回答下列问题：（1）指出图中各元件的名称及作用（5分）；（2）简述电动机正转的工作过程（5分）。（注：此处线路图核心元件提示：QS-刀开关、FU1/FU2-熔断器、KM1-正转接触器、KM2-反转接触器、SB1-停止按钮、SB2-正转按钮、SB3-反转按钮、FR-热继电器、M-三相异步电动机）五、编程题（20分）用三菱FX系列PLC设计一个控制程序，要求如下：1.控制对象：两台电动机M1和M2；2.控制要求：（1）M1启动后，M2才能启动；（2）M2启动后，M1不能停止；（3）按下停止按钮，M2先停止，延时5秒后M1自动停止；（4）设置过载保护，当M1或M2过载时，两台电动机均立即停止。要求：（1）画出I/O分配表；（2）写出梯形图程序。-------------------参考答案-------------------一、选择题（每题2分，共20分）1.B2.C3.B4.B5.B6.C7.C8.C9.D10.C二、填空题（每空1分，共20分）1.控制电器；主令电器（顺序可互换）2.电磁系统；触点系统；灭弧装置3.熔体；短路4.循环扫描工作方式；输入采样；程序执行；输出刷新5.X0；Y06.通电延时；断电延时；通电延时7.反接制动；能耗制动（顺序可互换）8.触点；线圈；导线9.380；三角形（Δ）三、简答题（每题6分，共30分）1.交流接触器工作原理：当接触器线圈通入交流电流时，线圈产生交变磁场，使铁芯产生电磁吸力，吸引衔铁向下运动，带动触点系统动作：主触点闭合，接通主电路；辅助常开触点闭合，辅助常闭触点断开。（3分）当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在复位弹簧的作用下复位，触点系统恢复原始状态：主触点断开，切断主电路；辅助触点复位。（3分）2.PLC主要特点及应用领域：特点：可靠性高、抗干扰能力强；编程简单、易于掌握；灵活性高、通用性强；体积小、能耗低；输入/输出点数可扩展；维护方便。（3分，答出3点及以上即可）应用领域：工业自动化控制（如机床、生产线控制）；机械制造行业；冶金、化工行业；交通运输行业；电力系统；楼宇自动化等。（3分，答出3点及以上即可）3.自锁控制：定义：当启动按钮松开后，依靠接触器自身的辅助常开触点保持接触器线圈通电，使电动机持续运行的控制方式称为自锁控制。（2分）作用：实现电动机的连续运行，避免操作人员长时间按住启动按钮。（2分）实现方法：将接触器的辅助常开触点与启动按钮并联，当启动按钮按下后，接触器线圈通电，辅助常开触点闭合，替代启动按钮保持线圈通电，实现自锁。（2分）4.定时器和计数器的区别及应用场景：区别：定时器是根据时钟脉冲累积计时，实现延时控制，触发信号为时间信号；（2分）计数器是根据输入脉冲的个数累积计数，当计数达到设定值时触发动作，触发信号为脉冲信号。（2分）应用场景：定时器用于需要延时动作的场合，如电动机延时启动、延时停止、顺序控制中的延时环节等；（1分）计数器用于需要对脉冲个数进行统计的场合，如产品计数、工序计数、物料输送计数等。（1分）5.机床电气控制线路故障排查常用方法：常用方法：直观检查法、万用表检测法、通电试验法、短接试验法等。（2分，答出2种及以上即可）操作步骤示例：（1）直观检查法：①断电状态下，观察线路有无明显故障，如导线断路、短路、接触不良；元件损坏（如熔断器熔体熔断、接触器触点烧蚀、线圈烧毁）；接线松动、脱落等。（2分）②通电状态下，观察元件有无异常发热、异响、火花等现象。（2分）（2）万用表检测法：①断电状态下，用电阻档检测线路通断、元件好坏（如检测接触器线圈电阻，判断线圈是否烧毁；检测触点通断情况）。（2分）②通电状态下，用电压档检测各节点电压是否正常，判断故障位置（如检测接触器线圈两端电压，若有电压但线圈不吸合，说明线圈损坏）。（2分）（任选两种方法作答即可）四、分析题（10分）（1）各元件名称及作用：①QS：刀开关，作用是接通或切断电源，实现电路的总控制。（1分）②FU1/FU2：熔断器，作用是实现短路保护，当电路发生短路时，熔体熔断，切断电路。（1分）③KM1：正转接触器，作用是控制电动机正转，线圈通电时主触点闭合，接通正转电源。（1分）④KM2：反转接触器，作用是控制电动机反转，线圈通电时主触点闭合，接通反转电源。（1分）⑤SB1：停止按钮（常闭），作用是切断控制电路，使电动机停止运行。（0.5分）⑥SB2：正转按钮（常开），作用是控制电动机正转启动，按下时接通KM1线圈电路。（0.5分）⑦SB3：反转按钮（常开），作用是控制电动机反转启动，按下时接通KM2线圈电路。（0.5分）⑧FR：热继电器，作用是实现过载保护，当电动机过载时，热元件发热变形，推动触点动作，切断控制电路。（0.5分）⑨M：三相异步电动机，作用是将电能转化为机械能，驱动机床运行。（0.5分）（2）电动机正转工作过程：①合上刀开关QS，接通电源。（1分）②按下正转按钮SB2，控制电路导通：电源→FU2→SB1（常闭）→SB2（闭合）→KM1线圈→FR（常闭）→电源。（2分）③KM1线圈通电，产生电磁吸力，带动触点动作：主触点KM1闭合，接通主电路，电动机M正转启动；辅助常开触点KM1闭合，实现自锁（替代SB2保持KM1线圈通电）；辅助常闭触点KM1断开，实现互锁（防止KM2线圈通电，避免正反转电源短路）。（1分）④按下停止按钮SB1，控制电路断开，KM1线圈断电，触点复位，主触点断开，电动机停止正转。（1分）五、编程题（20分）（1）I/O分配表（8分）输入信号地址编号功能说明输出信号地址编号功能说明SB1X0M1启动按钮KM1Y0控制M1运行SB2X1M2启动按钮KM2Y1控制M2运行SB3X2停止按钮FR1X3M1过载保护触点FR2X4M2过载保护触点（2）梯形图程序（12分）（说明：梯形图核心逻辑如下，用文字描述梯形图结构）第一行：输入继电器X0（SB1）、辅助继电器M0、输出继电器Y0（KM1）的控制回路。X0与M0并联（自锁），串联X2（SB3）、X3（FR1）、X4（FR2）、M1（M2运行联锁），输出Y0。第二行：输入继电器X1（SB2）、Y0（M1运行联锁）、辅助继电器M1、输出继电器Y1（KM2）的控制回路。X1与Y0串联，再与M1并联（自锁），串联X2、X3、X4，输出Y1。第三行：停止按钮X2触发，辅助继电器M2得电，控制M2停止及M1延时停止。X2串联X3、X4，输出M2。第四行：M2得电后，定时器T0开始延时（设定值K50，对应5秒），T0延时到后，辅助继电器M3得电。第五行：M3得电后，切断M0的自锁回路，使Y0断电，M1停止。具体梯形图符号表示：LDX0

ORM0

ANX2

ANX3

ANX4

ANM1

OUTY0

OUTM0

LDX1

ANDY0

ORM1

ANX2

ANX3

ANX4

OUTY1

OUTM1

LDX2

ANX3

ANX4

OUTM2

LDM2

OUTT0K50

LDT0

OUTM3

LDM3

RSTM0（注：实际考试中需绘制标准梯形图，此处用指令表辅助说明逻辑，核心逻辑正确即可得分）命题人：__________审题人：__________命题日期：__________食