国家职业技能鉴定维修电工高级技师试题及答案

国家职业技能鉴定维修电工高级技师试题及答案一、单项选择题（第1～20题。请选择一个正确答案，将相应字母填入括号内。每题1分，共20分。）1.在自动控制系统中，若希望系统的输出量能够迅速跟随输入量的变化，且要求稳态误差为零，应采用（）。A.开环控制系统B.闭环控制系统（负反馈）C.闭环控制系统（正反馈）D.前馈控制系统2.变频调速中，基频以下调速时，为了保持气隙磁通恒定，变频器输出的电压和频率的关系应保持（）。A.U/f=常数B.U/f²=常数C.U²/f=常数D.U=常数3.在西门子S7-300/400PLC中，若需要在断电后保持数据不丢失，应使用（）存储区。A.位存储器（M）B.临时本地数据（L）C.数据块（DB），设置为非掉电保持D.数据块（DB），设置为掉电保持4.某三相异步电动机采用Y-Δ降压启动，启动转矩为全压启动转矩的（）。A.1/3B.1/√3C.1/2D.1/45.伺服电动机广泛应用于精密控制系统中，其主要特点是（）。A.转速与负载大小成反比B.转速与控制电压成线性关系，无自转现象C.具有较软的机械特性D.只能作为驱动元件，不能作为检测元件6.在电子电路中，若要将模拟信号转换为数字信号，必须经过（）过程。A.滤波B.放大C.采样与量化D.调制7.晶闸管两端并联阻容吸收电路，其主要作用是（）。A.防止过电压B.防止过电流C.提高功率因数D.滤去高次谐波8.高级技师在进行复杂设备的电气维修时，使用“逻辑推断法”查找故障，其核心思想是（）。A.更换所有可疑元件B.根据电路原理图和故障现象，通过逻辑推理缩小故障范围C.随机测量各点电压D.询问操作人员故障发生前的操作9.数控机床中，CNC装置与PLC之间的信息交换主要是通过（）实现的。A.I/O接口B.串行通信接口C.内部公用存储器D.网络总线10.在PID控制算法中，微分环节（D）的主要作用是（）。A.消除稳态误差B.加快响应速度，改善系统的动态特性C.防止系统超调D.滤除高频干扰11.旋转变压器是一种常用的位置检测元件，其输出信号是（）。A.与转角成正比的直流电压B.与转角成正比的脉冲数C.与转角呈正弦和余弦函数关系的交流电压D.频率与转角成正比的交流信号12.在直流调速系统中，改变电枢电压调速属于（）。A.恒转矩调速B.恒功率调速C.变极调速D.变转差率调速13.某逆变器的输出电压波形为6阶梯波，其含有5次和7次谐波，为了减少谐波对电动机的影响，通常采用（）。A.在输出端串联电抗器B.在输出端并联电阻C.增大载波频率D.降低直流母线电压14.在电气控制电路设计中，关于“互锁”环节的说法，正确的是（）。A.用于防止多个线圈同时得电B.用于保证电动机正反转接触器不能同时得电，防止电源短路C.用于实现顺序启动D.用于实现自动循环控制15.测绘复杂机床电气设备时，第一步应做的是（）。A.绘制电气接线图B.绘制电气原理图C.了解设备结构和工艺要求，摸清元器件布局D.测量元器件参数16.下列关于CAN总线（控制器局域网）的描述，错误的是（）。A.是一种多主方式的串行通信总线B.具有高可靠性和实时性C.只能点对点连接，不能连接多个节点D.差分信号传输，抗干扰能力强17.在维修自动化生产线设备时，若发现PLC输入指示灯亮，但程序不执行，最可能的原因是（）。A.外部开关故障B.PLC输入模块损坏C.程序中对应的触点使用错误（如使用了常闭触点）D.输出模块继电器损坏18.软启动器的主要功能是（）。A.调速B.降低启动电流，平滑启动，对电机进行过载保护C.改善功率因数D.制动19.在电力电子技术中，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）结合了（）的优点。A.MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降B.GTR的高输入阻抗和MOSFET的低导通压降C.晶闸管的高耐压和二极管的低损耗D.MOSFET的开关速度快和晶闸管的大容量20.编写PLC梯形图时，应遵循“左重右轻、上重下轻”的原则，主要是为了（）。A.美观B.减少程序步数，优化扫描时间C.方便阅读D.减少内存占用二、多项选择题（第21～30题。请选择两个或两个以上正确答案，将相应字母填入括号内。每题2分，共20分。少选、多选、错选均不得分。）21.高级技师在指导技师进行工作时，其职责包括（）。A.技术攻关与革新B.编写维修工艺文件C.对低级别技师进行技术培训和传授技艺D.只负责操作设备，不负责管理E.参与设备验收和鉴定22.三相桥式全控整流电路，当控制角α大于60°时，输出电压波形ud的特点是（）。A.电压波形出现负值B.电压波形断续C.晶闸管换相时刻延迟D.输出平均电压为零E.纯电阻负载时，电流波形也出现断续23.PLC控制系统设计的一般步骤包括（）。A.深入了解被控对象的工艺条件和控制要求B.确定I/O设备，选择PLC机型C.分配I/O点，设计PLC硬件接线图D.设计软件程序（梯形图）E.进行联机调试和模拟运行24.造成直流电动机换向不良产生火花的原因主要有（）。A.电磁原因（如换向元件中合成电势过大）B.机械原因（如换向器表面不圆、偏心）C.负载原因（过载）D.化学原因（如环境潮湿、氧化膜破坏）E.电动机颜色25.变频器参数设置中，常见的加减速方式有（）。A.线性方式B.S型方式C.半S型方式D.指数曲线方式E.随机方式26.在数控机床的电气故障维修中，利用“交换法”诊断故障时，需要注意（）。A.必须在断电状态下进行（除允许带电插拔的模块外）B.交换的备板必须型号、规格一致，或确认兼容C.交换前需对原板的状态进行记录D.可以随意交换任何电路板E.交换法适用于确认故障是否在某块板卡上27.电气设备的安全检查内容包括（）。A.绝缘电阻的检测B.保护接地（零）系统的可靠性检查C.电气元器件的过热、烧损检查D.线路老化、破损检查E.只检查设备外观是否干净28.下列关于步进电动机的说法，正确的有（）。A.是将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制元件B.其转速与脉冲频率成正比C.具有自锁能力，当停止脉冲时，电机即锁死D.精度高，无累积误差E.只能工作在闭环控制系统中29.西门子MM440变频器常用的数字量控制端子功能有（）。A.启动/停止B.正转/反转C.固定频率选择（多段速）D.故障复位E.模拟量输入30.编制电气设备的大修工艺规程时，应包含的内容有（）。A.大修前的技术准备和检查B.拆卸顺序和方法C.零部件的修复、更换标准D.装配、调整和试车标准E.验收标准三、判断题（第31～40题。请将判断结果填入括号内，正确的填“√”，错误的填“×”。每题1分，共10分。）31.（）维修电工高级技师在进行技术改造时，若发现原设计存在重大安全隐患，有权暂停施工并上报相关部门。32.（）在PLC梯形图中，两个或两个以上的线圈可以并联输出，也可以串联输出。33.（）伺服驱动器与伺服电机之间的编码器反馈线通常采用屏蔽双绞线，以防止电磁干扰。34.（）晶闸管串联使用时，必须采取均压措施；并联使用时，必须采取均流措施。35.（）在变频器控制下，异步电动机的机械特性变硬，调速范围大大拓宽。36.（）电气原理图中，各电器元件的文字符号和图形符号必须严格按照国家标准绘制，但在维修手绘时可随意简化。37.（）数据采集系统中，采样频率越高，复现的原信号就越准确，因此采样频率越高越好，不受奈奎斯特采样定理限制。38.（）张弛振荡电路可以利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性产生触发脉冲。39.（）液压系统的电气控制故障通常与电磁阀的卡滞、线圈烧毁或压力继电器的设定值有关。40.（）在编制维修记录时，只需记录更换了哪些元件，无需记录故障现象和分析过程。四、填空题（第41～50题。请将正确答案填入括号内。每题1分，共10分。）41.在自动控制系统中，将输出量引回到输入端与给定信号进行比较，这个环节称为________。42.交流测速发电机的输出电压与转速成正比，其频率与________成正比。43.西门子S7系列PLC中，定时器TOF的缩写含义是________。44.电力电子器件的过电压保护通常采用________、压敏电阻或硒堆等元件。45.在三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为________（设变压器副边相电压有效值为U2）。46.计算机控制系统中，用于将现场物理量（如温度、压力）转换为电信号的器件称为________。47.异步电动机的电磁转矩与转差率的关系曲线T=f(s)称为________特性曲线。48.在维修中，若怀疑PLCCPU模块损坏，最简单有效的验证方法是________。49.调速系统的静态精度通常用________来衡量。50.电气控制线路中，热继电器的热元件串联在________回路中，其常闭触点串联在控制电路中。五、简答题（第51～54题。每题5分，共20分。）51.简述变频器矢量控制（VectorControl）的基本原理及其与V/f控制的区别。52.在PLC控制系统中，什么是“扫描周期”？它对系统控制有何影响？53.简述数控机床返回参考点（回零）的目的及其常见故障原因。54.作为高级技师，在处理设备疑难电气故障时，应遵循怎样的维修思路和原则？六、计算题（第55～56题。每题10分，共20分。）55.有一台三相全控桥式整流电路，负载为电阻性R=5Ω。变压器二次侧相电压有效值U2=220V。试求：（1）当控制角α=60°时，输出平均电压Ud和输出平均电流Id。（2）若负载改为反电动势负载（电动机负载），且电流Id连续，此时控制角α=60°，变压器二次侧相电压有效值U2=100V，求输出平均电压Ud。56.某直流调速系统采用转速负反馈和电流截止负反馈。已知电动机额定电压Un=220V，额定电流In=55A，电枢回路总电阻Ra=0.5Ω。晶闸管整流装置放大倍数Ks=44。速度反馈系数α=0.02V·min/r。（1）若要求系统在额定负载下的转速降Δn为5r/min，求系统开环放大倍数K。（2）若给定电压Ugn=10V，求此时电动机的稳态转速n。七、综合分析题（第57～58题。每题25分，共50分。）57.某自动化生产线搬运机械手采用西门子S7-300PLC控制，伺服驱动系统定位。机械手动作流程为：原位（缩回、上升）→伸出→下降→抓取（夹紧延时1s）→上升→缩回→左移→伸出→下降→放松（松开延时1s）→上升→缩回→右移（回原位）。控制要求：（1）系统需具备手动和自动两种工作模式。（2）自动模式下需能实现单次循环和连续循环切换。（3）若在运行中按下急停按钮，机械手应立即停止动作，复位后需能从断点处继续运行或回原点。（4）伺服电机需通过PLC发出的脉冲+方向信号控制位置。请分析并回答以下问题：（1）请列出该控制系统所需的I/O分配表（假设输入包括：启动、停止、急停、手动/自动选择、单次/连续选择、原点限位开关、伸出限位、下降限位、左移限位、右移限位、夹紧到位等；输出包括：伸出电磁阀、下降电磁阀、夹紧电磁阀、左移电磁阀、右移电磁阀、伺服脉冲、伺服方向等）。（2）请设计出自动模式下的顺序功能图（SFC）或流程框图。（3）在程序设计中，如何处理“急停”后的状态保持与恢复？请简要说明编程思路。（4）伺服定位控制中，若发现机械手定位精度逐渐变差，请分析可能的原因及排查方法。58.某大型龙门刨床主拖动系统采用直流电动机（他励）进行调速，由晶闸管直流调速装置供电。系统包含电枢可逆控制、励磁控制，并采用速度环、电流环双闭环PI调节。故障现象：设备在运行中出现“飞车”现象（转速失控且急剧上升），即使断开给定信号，电动机仍高速运转，且伴有电流表指针剧烈摆动。请结合高级技师知识进行详细故障分析：（1）根据故障现象，分析造成“飞车”的可能原因有哪些？（至少列出4点，需涉及电路、元器件及控制逻辑）。（2）在排查此类故障时，应遵循怎样的安全操作规程？（3）若经检查发现速度反馈环节（测速发电机或编码器）断线，为何会导致飞车？请从双闭环控制原理角度进行解释。（4）除了速度反馈断线，电流互感器反馈极性接反是否也会导致系统不稳定或飞车？请分析原因。（5）试拟定一份针对该故障的维修报告大纲。参考答案一、单项选择题1.B2.A3.D4.A5.B6.C7.A8.B9.C10.B11.C12.A13.A14.B15.C16.C17.C18.B19.A20.B二、多项选择题21.ABCE22.ABCE23.ABCDE24.ABCD25.ABCD26.ABCE27.ABCD28.ABCD29.ABCD30.ABCDE三、判断题31.√32.×（线圈不能串联输出）33.√34.√35.√36.×（必须严格遵循标准，维修手绘也应保持规范以便识别）37.×（受采样定理限制，且频率过高会增加系统负担）38.√39.√40.×（必须记录故障现象和分析过程，便于总结和后续维护）四、填空题41.反馈环节（或反馈通道）42.电源频率43.断电延时定时器44.阻容吸收电路（或RC电路）45.√6U246.传感器（或变送器）47.机械48.替换法（使用一块确认完好的CPU板替换测试）49.静态误差率（或稳态误差）50.主五、简答题51.答：（1）基本原理：矢量控制是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并分别进行独立控制。通过坐标变换（3/2变换，旋转变换），将交流电机模拟成直流电机进行控制，从而获得类似直流电机的优异调速性能。（2）区别：V/f控制：保持电压与频率成比例，简单易行，但动态性能差，低速转矩不足，不精确控制转速。矢量控制：基于电机动态数学模型，控制磁场和转矩独立，动态响应快，调速范围宽，低速转矩大，控制精度高，但计算复杂，需高性能CPU和电机参数。52.答：（1）扫描周期：PLC采用循环扫描的工作方式。从第一条指令开始，按顺序逐条执行用户程序，直到程序结束，然后返回第一条指令开始新一轮扫描，这个过程所需的时间称为一个扫描周期。它包括输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。（2）影响：扫描周期的长短决定了PLC对外部输入信号的响应延迟时间。扫描周期过长会导致控制滞后，无法及时响应高速变化的信号。扫描周期受用户程序长度、指令类型、CPU处理速度等因素影响。53.答：（1）目的：建立机床坐标系，确定机床原点的位置。消除丝杠螺距间隙等机械误差对加工精度的影响。作为刀具补偿、坐标计算的基准。（2）常见故障原因：零点开关（减速挡块）损坏或位置偏移，导致压不上或压上过早。编码器或光栅尺脏污、损坏或信号电缆断裂。伺服驱动器参数设置错误（如回零方向、速度设置不当）。机械传动机构卡死或阻力过大。54.答：（1）维修思路：先调查故障现象，询问操作者。先看图纸，分析电路逻辑，再动手检测。先外部后内部，先电源后负载，先公用后专用，先简单后复杂。采用逻辑推断、分段排除、替代法等方法。（2）原则：安全第一，严禁带电违章操作。不扩大故障范围，尽量不拆卸原器件。更换元件前要确认故障点，避免盲目更换。修后要进行试车和验收，并做好维修记录。六、计算题55.解：（1）对于三相全控桥式整流电路，电阻性负载：输出平均电压公式：Ud=2.34U2cosα（当α≤60°时）已知U2=220V，α=60°。Ud=2.34×220×cos60°=2.34×220×0.5=257.4V输出平均电流Id=Ud/R=257.4/5=51.48A（2）对于反电动势负载，且电流连续：公式同样适用Ud=2.34U2cosα已知U2=100V，α=60°。Ud=2.34×100×0.5=117V56.解：（1）直流调速系统转速降公式（闭环系统）：Δn_cl=Δn_op/(1+K)其中开环转速降Δn_op=(In×Ra)/(Ce×Φ)。由闭环系统特性，也可直接用：Δn_cl=(Id×R)/(Ce×Φ(1+K))。已知系统静态结构图关系，开环放大倍数K的定义在此处通常指系统的总增益。更直接的工程计算关系：K=(Id×R)/(Ce×Φ×Δn_cl)1（若已知开环转速降）。或者利用公式：K=(UnIn×Ra)/(In×Ra)×(Δn_op/Δn_cl)...比较繁琐。我们使用最简化的闭环转速降公式推导：开环时，转速降主要由电枢压降引起：Δn_op=In×Ra/(CeΦ)。由题目条件，我们可以通过闭环放大倍数定义计算：K=(In×Ra)/(α×Ks×Δn)（注：此处需注意单位一致性，α为转速反馈系数V/(r/min)，Ks为整流放大倍数）代入数据：In=55A,Ra=0.5Ω,α=0.02,Ks=44,Δn=5。K=(55×0.5)/(0.02×44×5)=27.5/4.4=6.25（2）电动机稳态转速n：由闭环系统特性：n=(Ugn×Ks×1/(CeΦ))/(1+K)(Id×R)/(CeΦ(1+K))或者更简单地：n=Ugn/αΔn（因为Un=Ugn,且Un=α×n+...近似关系）准确计算：n=(Ugn/α)Δnn=(10/0.02)5=5005=495r/min七、综合分析题57.解：（1）I/O分配表（部分示例）：输入信号：I0.0启动按钮I0.1停止按钮I0.2急停按钮（常闭）I0.3手动/自动选择（0=手动，1=自动）I0.4单次/连续选择I0.5原点限位（X轴、Y轴、Z轴到位串联）I0.6伸出到位限位I0.7下降到位限位I1.0左移到位限位I1.1右移到位限位I1.2夹紧压力开关...（其他手动按钮等）输出信号：Q4.0伸出电磁阀Q4.1缩回电磁阀Q4.2下降电磁阀Q4.3上升电磁阀Q4.4夹紧电磁阀Q4.5左移电磁阀Q4.6右移电磁阀Q4.7伺服脉冲（PTO输出）Q5.0伺服方向（2）自动模式顺序功能图（SFC描述）：初始步S0：条件满足（在原点）->转换到S1S1（伸出）：驱动Q4.0->条件I0.6到位->转换到S2S2（下降）：驱动Q4.2->条件I0.7到位->转换到S3S3（抓取）：驱动Q4.4，启动T1延时1s->T1时间到->转换到S4S4（上升）：驱动Q4.3->条件上升到位（I0.5相关）->转换到S5S5（缩回）：驱动Q4.1->条件缩回到位->转换到S6S6（左移）：驱动Q4.5，同时发动脉冲定位->条件I1.0到位且定位完成->转换到S7S7（伸出）：驱动Q4.0->条件I0.6到位->转换到S8S8（下降）：驱动Q4.2->条件I0.7到位->转换到S9S9（放松）：断开Q4.4，启动T2延时1s->T2时间到->转换到S10S10（上升）：驱动Q4.3->条件上升到位->转换到S11S11（缩回）：驱动Q4.1->条件缩回到位->转换到S12S12（右移回原位）：驱动Q4.6，脉冲定位->条件I1.1到位且定位完成->转换到S13S13（判断）：若I0.4为0（单次）->转到S0；若I0.4为1（连续）且启动信号仍有效->转到S1。（3）急停处理编程思路：使用PLC的中断功能或将急停信号串联在所有输出继电器的总母线上（硬件电路）。程序中，急停触发时，立即停止所有输出，将当前步进器的状态值（步号）保存到掉电保持寄存器（如MD10）中。复位后，若选择“继续运行”，程序初始化时读取MD10的值，直接跳转到对应的步骤继续执行；若选择“回原点”，则执行回原点子程序，复位步进器为S0。（4）定位精度变差的原因及排查：原因：1.机械联轴器松动，有间隙。2.伺服驱动器的电子齿轮比或PLC脉冲当量设置错误。3.伺服电机与丝杠传动带打滑。4.伺服增益参数设置不当（刚性不足）。5.编码器反馈信号干扰。排查：1.检查机械连接紧固情况。2.使用激光干涉仪校验定位精度。3.检查屏蔽线接地，排查干扰源。4.重新进行伺服刚性调整或增益自动整定。58.解：（1）“飞车”的可能原因：1.励