(2025年)机床电气控制技术试题库和答案

(2025年)机床电气控制技术试题库和答案一、选择题（每题2分，共20分）1.某车床主轴电机采用三相异步电动机，其控制电路中若需实现“启动后持续运行，按下停止按钮才会断电”，应采用以下哪种电路结构？A.点动控制电路B.自锁控制电路C.互锁控制电路D.顺序控制电路答案：B2.热继电器在机床电气控制中主要用于（）保护。A.短路B.过载C.欠压D.过流答案：B3.接触器的主触点通常用于接通或断开（）。A.控制电路B.主电路C.信号电路D.照明电路答案：B4.某铣床进给电机需实现正反转控制，为防止正反转接触器同时吸合导致电源短路，应在控制电路中加入（）。A.自锁环节B.联锁（互锁）环节C.过载保护D.欠压保护答案：B5.PLC控制机床时，输入模块的作用是（）。A.接收机床操作信号（如按钮、行程开关）B.输出控制信号（如接触器线圈、指示灯）C.执行逻辑运算D.存储程序答案：A6.三相异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动电流约为直接启动的（）。A.1/3B.1/2C.2/3D.3倍答案：A7.下列电器中，属于主令电器的是（）。A.接触器B.热继电器C.按钮D.熔断器答案：C8.机床电气控制电路中，熔断器的额定电流应（）所保护电路的最大工作电流。A.远大于B.略大于C.等于D.略小于答案：B9.某磨床砂轮电机与冷却泵电机需实现“砂轮电机启动后，冷却泵才能启动；砂轮电机停止，冷却泵自动停止”的控制逻辑，应采用（）。A.自锁控制B.互锁控制C.顺序控制D.多地控制答案：C10.变频器控制电机调速时，若需实现恒转矩调速，应保持（）恒定。A.电压B.频率C.电压与频率的比值（U/f）D.电流答案：C二、判断题（每题1分，共10分）1.接触器的辅助触点只能用于控制电路，不能通过大电流。（）答案：√2.热继电器的双金属片受热弯曲是因为两种金属的膨胀系数相同。（）答案：×（膨胀系数不同）3.点动控制电路中不需要自锁触点。（）答案：√4.正反转控制电路中，仅需电气互锁即可完全防止电源短路。（）答案：×（需电气互锁与机械互锁配合）5.PLC的梯形图中，输入继电器（X）的触点可以在程序中无限次使用。（）答案：√6.三相异步电动机的旋转方向由电源相序决定，改变相序即可改变转向。（）答案：√7.熔断器既能做短路保护，也能做过载保护。（）答案：×（主要用于短路保护）8.欠压保护的作用是当电源电压低于一定值时，自动切断电路，防止电机因电压不足而损坏。（）答案：√9.多地控制电路中，启动按钮应并联，停止按钮应串联。（）答案：√10.变频器的加速时间是指电机从0Hz加速到额定频率所需的时间。（）答案：√三、简答题（每题6分，共30分）1.简述机床电气控制中“自锁”与“互锁”的区别及各自作用。答案：自锁是利用接触器的辅助常开触点并联在启动按钮两端，使启动按钮松开后，接触器仍能保持吸合，实现电机的连续运行；互锁是利用接触器的辅助常闭触点串联在对方接触器的线圈电路中，防止两个接触器同时吸合（如正反转控制），避免电源短路。自锁的作用是保持电路持续接通，互锁的作用是保证两个相反动作的电器不能同时工作。2.三相异步电动机常用的电气保护有哪些？各保护元件是什么？答案：常用保护包括：①短路保护（熔断器、空气开关）；②过载保护（热继电器）；③欠压/失压保护（接触器自身的电磁机构）；④过流保护（过流继电器）；⑤相序保护（相序继电器）。3.对比传统继电器控制电路与PLC控制电路的优缺点。答案：传统继电器控制电路优点：结构简单、成本低、维修直观；缺点：触点多、线路复杂、灵活性差、故障率高、不易修改。PLC控制电路优点：可靠性高、抗干扰能力强、编程灵活、功能扩展方便、维护简单；缺点：初期成本较高，需掌握编程知识。4.某机床主轴电机启动后，按下停止按钮无法断电，可能的故障原因有哪些？答案：可能原因：①停止按钮触点接触不良（常开触点未断开）；②接触器主触点熔焊，无法断开；③自锁触点短路或粘连；④控制电路中存在其他导通路径（如接线错误导致旁路）；⑤热继电器常闭触点未复位（若与停止按钮串联）。5.简述变频器控制电机调速的基本原理，并说明其在机床中的应用优势。答案：变频器通过改变电源频率（f）来调节电机转速（n≈60f(1-s)/p），同时调节电压（U）以保持U/f恒定，实现恒转矩调速。在机床中应用优势：调速范围宽、精度高、启动电流小、可实现软启动/软停止、节能效果显著（如部分负载时降低频率减少能耗）、便于与PLC集成实现复杂控制逻辑。四、分析题（每题10分，共30分）1.画出带过载保护的三相异步电动机连续运行控制电路图（主电路+控制电路），并标注各元件符号及作用。答案：主电路：电源L1-L3→熔断器FU→接触器KM主触点→热继电器FR热元件→电动机M。控制电路：电源L1→熔断器FU1→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。元件作用：FU（主电路熔断器，短路保护）；KM主触点（接通/断开主电路）；FR热元件（检测电机电流，过载时动作）；SB1（停止电机）；SB2（启动电机）；KM辅助常开触点（并联在SB2两端，实现自锁）；FR常闭触点（过载时断开控制电路，停止电机）。2.某车床刀架进给电机需实现正反转控制，要求：①电气互锁；②过载保护；③启动后可连续运行。画出控制电路并说明互锁的实现方式。答案：控制电路结构：电源L1→FU1→SB1（停止，常闭）→正转启动SB2（常开）→反转接触器KM2常闭触点→正转接触器KM1线圈→FR常闭触点→L2；同时，电源L1→FU1→SB1→反转启动SB3（常开）→正转接触器KM1常闭触点→反转接触器KM2线圈→FR常闭触点→L2；KM1、KM2主触点分别接电机两相电源线（交换相序）。互锁实现：KM1的常闭触点串联在KM2线圈电路中，KM2的常闭触点串联在KM1线圈电路中。当KM1吸合时，其常闭触点断开，KM2无法吸合；反之亦然，防止两相序同时接通导致电源短路。3.某机床采用PLC控制，输入信号包括：启动按钮SB1（X0）、停止按钮SB2（X1）、限位开关SQ1（X2，左限位）、SQ2（X3，右限位）；输出信号包括：左进给接触器KM1（Y0）、右进给接触器KM2（Y1）。要求：①启动后，刀架先左进给至SQ1动作，转为右进给至SQ2动作，循环往复；②停止按钮可随时中断循环。设计梯形图并说明工作流程。答案：梯形图逻辑：-初始状态：X0（SB1）闭合→M0置位（保持启动信号）；-M0=1时，Y0（KM1）得电→左进给，直至X2（SQ1）闭合→Y0失电，Y1（KM2）得电→右进给；-右进给至X3（SQ2）闭合→Y1失电，Y0重新得电→循环；-X1（SB2）闭合→M0复位→Y0、Y1均失电，停止。工作流程：按下SB1（X0=1）→M0自锁→Y0=1（左进给）→碰到SQ1（X2=1）→Y0=0，Y1=1（右进给）→碰到SQ2（X3=1）→Y1=0，Y0=1→循环；按下SB2（X1=1）→M0=0→Y0、Y1=0，停止。五、综合题（每题15分，共30分）1.设计某卧式铣床主轴电机（7.5kW，三相380V）与进给电机（3kW，三相380V）的电气控制电路，要求：①主轴电机需Y-Δ降压启动（启动时间5s）；②进给电机需在主轴电机启动后才能启动；③两台电机均需过载保护；④具备短路保护和失压保护。画出主电路和控制电路（标注元件符号），并说明各环节功能。答案：主电路：电源L1-L3→总熔断器FU→空气开关QF→-主轴电机支路：熔断器FU1→接触器KM1主触点→KM3主触点（Y形）/KM2主触点（Δ形）→热继电器FR1热元件→主轴电机M1；-进给电机支路：熔断器FU2→接触器KM4主触点→热继电器FR2热元件→进给电机M2。控制电路：电源L1→FU3→停止按钮SB1（常闭）→启动按钮SB2（常开）→时间继电器KT线圈→KM1线圈→FR1常闭触点→L2；KM1辅助常开触点自锁；KT延时断开常闭触点串联KM3线圈→KM3辅助常闭触点（断开后切断KM3）→KT延时闭合常开触点串联KM2线圈；进给控制：KM1辅助常开触点（主轴启动后闭合）→停止按钮SB3（常闭）→启动按钮SB4（常开）→KM4线圈→FR2常闭触点→L2；KM4辅助常开触点自锁。功能说明：-Y-Δ启动：按下SB2→KM1、KM3吸合（Y形），KT开始计时；5s后KT常闭触点断开（KM3失电），常开触点闭合（KM2吸合）→转为Δ形运行；-顺序控制：进给电机控制电路串联KM1辅助常开触点，主轴未启动时KM1断开，进给无法启动；-过载保护：FR1、FR2分别串联在控制电路中，过载时断开电路；-短路保护：FU、FU1、FU2分别保护总电路、主轴、进给支路；-失压保护：KM1、KM4线圈依赖电源电压，断电后释放，来电需重新启动。2.某数控车床刀塔旋转控制需实现：①手动模式（按钮控制正转/反转）；②自动模式（PLC根据加工程序控制正转3s→停1s→反转3s→循环）。结合电气控制与PLC编程，设计系统方案（包括硬件选型、I/O分配、关键控制逻辑）。答案：硬件选型：PLC（如西门子S7-200SMART）、接触器KM1（正转）、KM2（反转）、手动/自动切换开关SA（输入）、正转按钮SB1（手动）、反转按钮SB2（手动）、刀塔到位传感器SQ（输入，检测旋转完成）。I/O分配：输入：X0（SA，自动=1/手动=0）、X1（SB1，手动正转）、X2（SB2，手动反转）、X3（SQ，到位信号）；输出：Y0（KM1，正转）、Y1（KM2，反转）、Y2（报警灯，故障时亮）。关键控制逻辑：-手动模