数控机床电气控制试题及答案

数控机床电气控制试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在FANUC0i-MF系统中，若PMC的X地址X10.5对应机床侧急停按钮常闭触点，当按钮被按下时，该位的状态为A.0  B.1  C.高阻  D.悬空答案：A解析：急停按钮为常闭触点，按下后回路断开，输入模块光耦截止，X10.5=0。2.某伺服驱动器采用三相全波整流，直流母线电压Ud与进线线电压UL的关系为A.=1.35  B.=1.41  C.=答案：A解析：三相桥式整流输出平均电压=≈3.在西门子828D的PLC用户报警中，若要触发“700026液压站压力低”报警，应置位哪个系统变量？A.BB[26答案：A解析：828D规定用户报警号700000–700255对应BB4.某直线轴采用17位绝对式编码器，丝杠螺距10mm，减速比1:1，则系统最小分辨率为A.0.076μm  B.0.152μm  C.0.305μm  D.0.610μm答案：A解析：17位单圈分辨率=131072，每圈10mm，最小分辨率=5.在FANUC系统中，若参数No.1800#1（CVR）设为1，则伺服准备就绪信号VRDY先于ESP信号断开时，系统会5.在FANUC系统中，若参数No.1800#1（CVR）设为1，则伺服准备就绪信号VRDY先于ESP信号断开时，系统会A.立即报SV401  B.忽略并报SV403  C.产生SV417  D.不产生报警答案：D解析：CVR=1表示允许VRDY在ESP之前断开，系统不触发伺服未就绪报警。解析：CVR=1表示允许VRDY在ESP之前断开，系统不触发伺服未就绪报警。6.某伺服电机额定电流12A，采用霍尔电流传感器LA55-P，其变比1:1000，若采样电阻Rm=100Ω，则额定电流对应的采样电压为A.1.2V  B.1.5V  C.2.0V  D.2.4V答案：A解析：副边电流==12m7.在西门子S7-300PLC中，若要实现MD10的高16位与低16位交换，应使用的语句是A.TAK  B.CAW  C.CAD  D.ENT答案：C解析：CAD为“ChangeAnDwordorder”，交换双字高低字。8.某数控系统采用PWM控制，开关频率8kHz，若死区时间设为1μs，则死区占空比为A.0.8%  B.1.6%  C.0.4%  D.3.2%答案：A解析：周期T==1259.在FANUCPMC中，若定时器TMRB编号为T12，预设值设为50，则延时时间为A.50ms  B.500ms  C.4.5s  D.5.0s答案：D解析：TMRB为固定定时器，单位100ms，50×100ms=5s。10.某五线制手轮，A、B、Z差分信号，若A+与A-接反，系统现象为A.轴不移动  B.轴单方向移动  C.轴抖动或方向随机  D.倍率无效答案：C解析：差分信号极性反相导致边沿检测错误，计数器加减随机，表现为抖动。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.关于伺服三环控制，下列说法正确的是A.电流环带宽最高  B.位置环增益Kp影响跟随误差  C.速度环积分时间越大刚性越好  D.电流环输出为电压给定  E.位置环输出直接为电流给定答案：A、B、D解析：电流环带宽最高；Kp越大跟随误差越小；积分时间大刚性差；电流环输出电压；位置环输出速度给定。12.下列哪些措施可以抑制变频器对数控系统的干扰A.电机动力线采用屏蔽层两端接地  B.变频器载频设为2kHz  C.在变频器输入端加EMI滤波器  D.将编码器电缆与动力线平行走线  E.数控系统24VDC电源负极单点接地答案：A、B、C、E解析：D错误，应分开走线。13.在FANUC系统中，与“刚性攻丝”直接相关的参数有A.No.5211  B.No.5221  C.No.5280  D.No.4065  E.No.1620答案：A、B、C解析：5211为攻丝回退倍率；5221为主轴与攻丝轴增益比；5280为刚性攻丝比例增益。14.西门子840Dsl的NCU710.3板上，下列哪些LED状态组合表示“NC未就绪”A.H1=红灯常亮  B.H2=绿灯闪烁  C.H3=红灯闪烁  D.H4=灭  E.H1=绿灯常亮答案：A、C、D解析：H1红常亮=NC故障；H3红闪=系统错误；H4灭=PLC未运行。15.下列关于绝对式光栅尺的描述，正确的有A.断电后位置信息由电池保持  B.开机无需回零  C.采用EnDat协议可实现双向通信  D.分辨率仅受限于物理刻线  E.内部正余弦信号经细分电路输出答案：B、C、E解析：绝对尺断电靠自身码道，无需电池；A错误；分辨率受电子细分影响；D错误。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.在FANUC系统中，若伺服报警SV0445，其含义为“软断线”。答案：√解析：SV0445为编码器软断线报警。17.西门子828D的PLC用户程序OB100为循环中断组织块，默认周期10ms。答案：×解析：OB100为暖启动组织块，循环中断为OB35。18.采用增量式编码器的伺服电机，首次上电必须执行回零操作，否则无法建立绝对坐标系。答案：√解析：增量编码器无绝对信息，需回零。19.在PWM逆变器中，增大死区时间可提高输出电压幅值。答案：×解析：死区时间增大导致有效占空比减小，电压降低。20.数控系统24VDC电源的0V应与机床床身实现多点接地，以降低共模干扰。答案：×解析：应单点接地，避免环流。21.FANUCPMC的功能指令“SUB24”为二进制除法运算。答案：√解析：SUB24完成(D)=(S1)/(S2)。22.西门子840Dsl的驱动总线DRIVE-CLiQ采用100Base-TX物理层，通信速率100Mbit/s。答案：√解析：基于100Base-TX。23.在电流矢量控制中，id=0控制策略可获得最大转矩电流比。答案：√解析：id=0，全部电流产生转矩。24.光栅尺的参考点标记必须每隔50mm出现一次，否则系统无法识别。答案：×解析：参考点间隔由厂商定义，无统一50mm要求。25.当伺服电机处于发电状态时，能量回馈将导致直流母线电压下降。答案：×解析：发电状态能量回馈使母线电压升高。四、填空题（每空2分，共20分）26.某伺服电机额定转速3000r/min，编码器为23位单圈+16位多圈，则总分辨率为______，可记忆______圈绝对位置。答案：=8388608，27.在FANUC系统中，若参数No.1825设为4000，则位置环增益KP为______（单位0.01s⁻¹）。答案：40s⁻¹解析：No.1825单位0.01s⁻¹，4000×0.01=40。28.三相全桥逆变器采用SPWM调制，调制比m=0.8，直流母线电压540V，则输出线电压基波有效值为______V。答案：0.829.西门子S7-300模拟量输入模块SM331，±10V量程，12位+符号位，则电压分辨率为______mV。答案：=30.若手轮100ppr，系统倍率×100，则手轮每转一圈，轴移动______mm（设脉冲当量0.001mm）。答案：100×100×0.001=10mm31.在FANUCPMC中，功能指令“SUB48”为______运算，其输出占用______字节。答案：浮点开方，432.某直线电机持续推力2000N，峰值推力4000N，若负载质量500kg，最大加速度可达______m/s²（忽略摩擦）。答案：=33.西门子840Dsl的NCU版本为V4.7+SP3，其PLC最大工作存储器为______KB。答案：51234.在EnDat2.2协议中，传输位置数据的同时可读取编码器内部温度，温度数据占用______位。答案：835.若伺服驱动器内部制动电阻规格为100Ω/200W，则其最大瞬时电流为______A，能量脉冲持续1s，可吸收______J。答案：=1.41五、简答题（每题6分，共30分）36.说明FANUC系统“伺服自动调整”流程，并写出关键参数。答案：1.设定No.2000#1=1，开启自动调整；2.设定负载惯量比初值No.2021；3.执行No.2020速度环增益自动设定；4.系统根据No.2022积分时间常数自动计算；5.观察No.2024负载惯量比收敛值；6.写入结果并保存。关键参数：No.2043（速度环增益）、No.2044（速度环积分）、No.2021（负载惯量比）。37.阐述变频器“载频同步”功能在数控机床上的应用优势。答案：载频同步使变频器开关频率与数控系统中断周期整数倍关系，避免采样抖动；降低PWM拍频噪声，减少轴伺服扰动；抑制高频共模电流，延长轴承寿命；使电流采样窗口固定，提高矢量控制精度；降低EMI峰值，简化滤波器设计。38.画出伺服驱动器“能耗制动”电路示意图，并说明各元件作用。答案：电路含：IGBT（T7）、制动电阻（Rb）、直流母线（P-N）、电压检测（HVD）。当母线电压>设定值，HVD输出高电平，驱动T7导通，能量经Rb耗散；Rb阻值决定最大电流，T7耐压>800V，HVD回差避免频繁开关。39.解释“电子齿轮比”概念，并给出计算公式及实例。答案：电子齿轮比=指令脉冲×分子/分母=反馈脉冲。公式：=例：编码器1,000,000p/r，丝杠10mm，指令脉冲0.1μm，则==40.说明光栅尺“参考点回零”与“绝对回零”差异。参考点回零：增量尺需移动过参考标记，系统清零建立坐标；绝对回零：绝对尺内部多码道，上电即知绝对位置，无需移动；差异：绝对回零无机械碰撞风险，缩短开机时间；增量回零需减速开关配合，存在重复误差。六、综合计算题（共25分）41.某立式加工中心Z轴伺服电机直联丝杠，参数如下：电机额定转矩Tn=15N·m，额定转速nn=2000r/min，转子惯量Jm=2.5×10⁻³kg·m²；丝杠螺距p=16mm，直径d=40mm，长度L=800mm，密度ρ=7.8×10³kg/m³；工作台质量mt=500kg，配重平衡力Fw=2000N，导向摩擦系数μ=0.05；要求：最大加速度a=4m/s²，求：(1)折算到电机轴的总惯量JL；(2)加速所需转矩Ta；(3)摩擦转矩Tf；(4)电机所需峰值转矩Tp；(5)校验电机是否满足。答案：(1)丝杠质量=丝杠惯量=工作台折算惯量=总惯量=(2)角加速度α加速转矩=(3)摩擦力=摩擦转矩=(4)峰值转矩=(5)电机额定15N·m，峰值11.37N·m<15N·m，满足要求。42.某数控车床主轴采用异步电机，额定功率Pe=22kW，额定转速ne=1500r/min，极对数p=2，矢量控制。现需实现“主轴定位”，定位角度θ=180°，负载转矩TL=50N·m，系统允许最大转矩Tm=120N·m，转动惯量J=0.25kg·m²。求：(1)定位所需最大角加速度αm；(2)最短定位时间tmin（采用三角加速度曲线）；(3)若采用“比例+前馈”控制，前馈增益Kff=1，位置环增益Kp=200s⁻¹，求稳态误差。答案：(1)最大加速转矩=角加速度=(2)三角加速度曲线，角度θπ=(3)前馈增益=1，理论上稳态误差为0；实际因模型误差，误差<0.01°。七、PLC程序设计题（共20分）43.设计FANUCPMC梯形图，实现“刀库就近选刀”功能。要求：①刀库为12工位，编号0–11，顺时针旋转；②当前刀号存于D100，目标刀号存于D101；③输出Y0.0=1顺时针转，Y0.1=1逆时针转，Y0.2=1刀盘锁紧；④旋转到位后延时500ms锁紧；⑤任意时刻按下急停X0.0，立即停止并取消命令。答案：(1)计算最短步数：差值Δ=(D101-D100)mod12；若Δ≤6，顺时针步数=Δ；否则逆时针步数=12-Δ。(2)梯形图逻辑：网络1：急停常闭X0.0，调用MOVE指令保存当前刀号；网络2：SUBB指令求Δ，CMP判断Δ≤6；网络3：若Δ≤6，SETY0.0，启动顺时针；网络4：否则SETY0.1，启动逆时针；网络5：旋转计数用COUNTER，到位后RST旋转输出；网络6：TMRB500ms延时后SETY0.