2026年电气控制习题及答案

2026年电气控制习题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1.某PLC系统中，输入模块采用24V直流供电，现场传感器输出信号为NPN型，正确的接线方式应为（）。A.传感器输出端接PLC输入公共端（COM），信号端接输入点B.传感器输出端接PLC输入点，公共端（COM）接24V+C.传感器输出端接PLC输入点，公共端（COM）接24VD.传感器输出端接24V+，信号端接PLC输入点2.三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/√3倍B.1/3倍C.√3倍D.3倍3.变频器参数Pr.79设置为“3”时，表示（）。A.外部操作模式B.面板操作模式C.外部/面板切换模式D.网络通信模式4.步进电机的步距角为1.8°，驱动器细分数设置为8，则实际步距角为（）。A.0.225°B.0.9°C.1.8°D.3.6°5.热继电器在电气控制电路中的主要作用是（）。A.短路保护B.过载保护C.欠压保护D.失压保护6.某PLC程序中，定时器T0的设定值为K300（单位100ms），则其延时时间为（）。A.30sB.3sC.300sD.3000ms7.接近开关按检测原理分类，不属于电磁感应型的是（）。A.电感式接近开关B.电容式接近开关C.霍尔式接近开关D.涡流式接近开关8.双速电动机变速控制中，高速运行时定子绕组通常接成（）。A.三角形B.双星形C.单星形D.延边三角形9.伺服系统的位置控制模式下，PLC通过（）信号控制伺服电机的位移量。A.模拟电压（0-10V）B.脉冲+方向C.4-20mA电流D.通信协议（Modbus）10.继电接触器控制电路中，若接触器主触点熔焊，可能导致（）。A.电动机无法启动B.电动机无法停止C.熔断器熔断D.热继电器动作二、填空题（每空2分，共20分）1.PLC的基本工作过程分为三个阶段：输入采样、__________、输出刷新。2.三相异步电动机的调速方法有变频调速、变极调速和__________调速。3.变频器的主电路由整流电路、__________电路和逆变电路组成。4.步进电机的转速由__________频率决定，转向由__________顺序决定。5.电气控制电路中，互锁的作用是防止__________同时动作，避免电源短路。6.传感器的基本组成包括敏感元件、__________元件和转换电路。7.星三角降压启动控制中，时间继电器的作用是控制__________切换的延时时间。8.伺服系统的精度主要由__________分辨率和反馈装置精度决定。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述PLC扫描周期的概念及其对控制性能的影响。2.说明热继电器与熔断器在保护功能上的主要区别。3.变频器的PID控制功能通常用于哪些场景？简述其控制原理。4.绘制三相异步电动机正反转控制电路的主电路和控制电路（要求含互锁环节）。5.步进电机与伺服电机在控制特性上的主要差异有哪些？四、综合题（共30分）1.（15分）某自动分拣生产线需要检测金属与非金属物料，要求：（1）选择合适的传感器类型（金属检测、非金属检测）；（2）设计PLC输入输出点分配表（假设物料到位信号为X0，金属检测信号为X1，非金属检测信号为X2；分拣气缸A控制金属物料，输出Y0；分拣气缸B控制非金属物料，输出Y1）；（3）编写梯形图程序逻辑（要求：物料到位后，先检测金属，若为金属则Y0动作2秒后复位；若为非金属则Y1动作2秒后复位）。2.（15分）某三相异步电动机采用变频器控制，已知电机额定参数：功率11kW，电压380V，电流22A，频率50Hz，转速1440r/min；变频器需设置以下参数：（1）电机额定功率（Pr.71）；（2）电机额定电流（Pr.72）；（3）上限频率（Pr.1）；（4）下限频率（Pr.2）；（5）加速时间（Pr.7）；（6）减速时间（Pr.8）。假设生产工艺要求电机最高转速2880r/min，最低转速720r/min，加速/减速时间均为5秒。试计算并说明各参数的设置值及依据。答案一、选择题1.C（NPN型传感器输出低电平有效，PLC输入公共端应接24V-）2.B（星三角启动时，定子绕组星接，相电压为线电压的1/√3，启动电流为全压的1/3）3.C（Pr.79=3为外部/面板切换模式）4.A（实际步距角=标称步距角/细分数=1.8°/8=0.225°）5.B（热继电器通过双金属片受热变形实现过载保护）6.A（K300×100ms=30000ms=30s）7.B（电容式接近开关基于电容量变化检测，非电磁感应）8.B（双速电机高速时通常接双星形，磁极对数减半）9.B（位置控制模式通过脉冲+方向信号控制位移量）10.B（主触点熔焊后，接触器无法断开，电机持续运行）二、填空题1.用户程序执行2.变转差率（或转子串电阻）3.中间直流环节（或滤波）4.输入脉冲；脉冲分配（或通电相序）5.正反转接触器（或两个对立接触器）6.转换（或传感）7.星形-三角形（或Y-△）8.编码器（或位置反馈装置）三、简答题1.扫描周期指PLC完成一次输入采样、程序执行、输出刷新的总时间。扫描周期过长会导致控制滞后，可能使系统响应变慢，尤其在实时性要求高的场景中（如高速计数、快速启停），需尽量缩短扫描周期；扫描周期过短则可能增加CPU负担，需平衡程序复杂度与扫描时间。2.热继电器主要用于电动机过载保护，通过双金属片受热缓慢变形触发动作，响应时间较长（几秒到几分钟），保护后需手动复位；熔断器用于短路保护，通过熔体瞬间熔断切断电路，响应时间极短（毫秒级），熔断后需更换熔体。两者功能互补，不可互相替代。3.变频器PID控制常用于需要恒压、恒温、恒流量等闭环控制的场景（如恒压供水、温度控制）。原理：通过传感器采集实际值（如压力），与设定值比较得到偏差，PID控制器根据偏差计算输出信号（频率指令），变频器调整输出频率，改变电机转速，使实际值趋近设定值，实现动态平衡。4.主电路：三相电源→熔断器→热继电器→正转接触器KM1主触点→电动机；反转接触器KM2主触点与KM1主触点反接（交换两相电源），KM1与KM2主触点并联后接电动机。控制电路：启动按钮SB2串联KM1辅助常开触点（自锁）、KM2辅助常闭触点（互锁）接KM1线圈；SB3串联KM2辅助常开触点（自锁）、KM1辅助常闭触点（互锁）接KM2线圈；停止按钮SB1串联于控制电路电源端。5.主要差异：①控制精度：伺服电机通过编码器闭环控制，精度更高（通常±0.01°以内）；步进电机开环控制，存在失步风险。②转速范围：伺服电机高速性能好（可达3000r/min以上），步进电机高速力矩下降明显。③过载能力：伺服电机过载能力强（2-3倍额定转矩），步进电机过载易失步。④控制方式：伺服电机多采用脉冲+方向或模拟量控制；步进电机主要依赖脉冲频率和相序控制。四、综合题1.（1）传感器选择：金属检测用电感式接近开关，非金属检测用电容式接近开关（或光电式，若物料透光性差）。（2）I/O分配表：输入地址说明输出地址说明X0物料到位信号物料到达检测位置Y0金属分拣气缸A金属物料推出X1金属检测信号电感式开关输出（金属时为ON）Y1非金属分拣气缸B非金属物料推出X2非金属检测信号电容式开关输出（非金属时为ON）（3）梯形图逻辑：X0（物料到位）为ON时，启动内部标志M0；M0为ON时，先检测X1（金属）：若X1=ON，Y0置位并启动定时器T0（K20，2秒），T0计时到则Y0复位；若X1=OFF，检测X2（非金属）：X2=ON时，Y1置位并启动定时器T1（K20，2秒），T1计时到则Y1复位；所有动作完成后，M0复位，等待下一次X0触发。2.参数设置：（1）Pr.71（电机额定功率）：11kW（与电机铭牌一致）；（2）Pr.72（电机额定电流）：22A（匹配电机额定电流，确保过载保护准确）；（3）Pr.1（上限频率）：最高转速2880r/min，同