维修电工高级技师实操试题及答案

维修电工高级技师实操试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在PLC控制系统中，用于将外部过程信号转换为PLC可接受的电平信号的模块是（）。A.中央处理单元（CPU）B.输入模块C.输出模块D.电源模块答案：B2.一台三相异步电动机的额定电压为380V，额定电流为10A，功率因数为0.85，效率为0.88，其额定功率约为（）。A.4.0kWB.4.5kWC.5.0kWD.5.5kW答案：C解析：额定功率=3.在变频器调速系统中，当电机运行频率低于额定频率时，通常采用（）控制方式以维持电机主磁通恒定。A.恒功率B.恒转矩C.恒压频比（V/f）D.矢量控制答案：C4.用于测量电气设备绝缘电阻的仪表是（）。A.万用表B.钳形电流表C.兆欧表（摇表）D.接地电阻测试仪答案：C5.在自动控制系统中，能够根据被控量的偏差大小、方向和变化趋势，输出控制信号以消除偏差的装置是（）。A.传感器B.变送器C.调节器（控制器）D.执行器答案：C6.电力系统中，用于保护变压器内部故障的主保护是（）。A.过电流保护B.差动保护C.零序电流保护D.瓦斯保护答案：B7.步进电动机的转速主要取决于（）。A.负载大小B.绕组电压C.脉冲频率D.环境温度答案：C8.在西门子S7-300/400系列PLC的编程中，用于表示常开触点逻辑“与”操作的指令是（）。A.AB.OC.AND.ON答案：A9.晶闸管三相全控桥式整流电路，在电阻性负载下，其触发角α的移相范围是（）。A.∼B.∼C.∼D.∼答案：B10.下列传感器中，属于数字量输出的是（）。A.热电阻（Pt100）B.4~20mA电流型压力变送器C.光电编码器（增量式）D.热电偶（K型）答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.下列属于变频器外部干扰抑制措施的有（）。A.变频器输出侧安装电抗器B.控制回路采用屏蔽线并单端接地C.变频器与电机之间距离尽量缩短D.变频器输入侧安装电源滤波器E.降低载波频率答案：A,B,D2.可编程逻辑控制器（PLC）的扫描工作周期通常包括（）阶段。A.输入采样B.程序执行C.网络通信D.输出刷新E.自诊断答案：A,B,D3.造成三相异步电动机温升过高的电气原因可能包括（）。A.电源电压过高或过低B.三相电压严重不平衡C.电机频繁启动或过载运行D.定子绕组匝间或相间短路E.环境温度过高答案：A,B,C,D4.工业控制网络PROFIBUS-DP的主要特点有（）。A.主要用于控制器与现场设备（I/O、变频器等）之间的高速通信B.采用RS-485传输技术或光纤C.支持本质安全应用D.通信协议基于TCP/IPE.支持主-从通信模式答案：A,B,E5.在进行复杂电气控制系统设计时，应遵循的基本原则包括（）。A.满足工艺要求，确保安全可靠B.力求电路简单，元件选择合理C.操作维护方便，留有裕量D.技术先进，成本优先E.必须采用PLC控制，淘汰继电器控制答案：A,B,C三、填空题（每空1分，共15分）1.根据国家标准，在电气原理图中，三相交流电源引入线采用L1、L2、L3、N、PE标记，其中PE代表______。答案：保护接地线2.一台4极三相异步电动机，接在频率为50Hz的电源上，其同步转速为______r/min。答案：15003.在PID调节器中，P（比例）作用可以______偏差，I（积分）作用可以______偏差，D（微分）作用可以______偏差的变化。答案：减小，消除，抑制4.伺服驱动系统通常由______、______和______三部分组成。答案：伺服驱动器，伺服电机，检测装置（编码器）5.将十进制数29转换为二进制数为______，转换为十六进制数为______。答案：11101，1D6.在电气安全技术中，防止间接触电的常用保护措施有______、______、采用双重绝缘或加强绝缘设备等。答案：保护接地，保护接零（或漏电保护）7.触摸屏通过______与PLC进行数据交换，实现状态监控和参数设置。答案：通信接口（如RS-485、以太网等）8.电力电子器件IGBT是______和______的复合器件，其驱动电路需提供足够的______电压和______电流。答案：MOSFET（绝缘栅型场效应管），GTR（双极型晶体管），栅极，驱动四、简答题（每题6分，共30分）1.简述在变频器驱动三相异步电动机的系统中，为什么有时需要在变频器输出侧安装输出电抗器（或dv/dt滤波器、正弦波滤波器）？答案：主要目的有两个：一是抑制变频器输出的高频PWM脉冲电压对电机绝缘的冲击，延长电机寿命。因为变频器输出的PWM波含有很高的电压上升率（dv/dt），会加剧电机绕组匝间绝缘的应力，长期可能引致绝缘损坏。二是减少变频器输出侧的谐波电流，降低因长线传输引起的电机端过电压和电磁干扰（EMI），特别是当变频器与电机之间的电缆长度超过一定值时（如50米），安装输出电抗器尤为必要。2.简述PLC控制系统与传统的继电器-接触器控制系统相比，主要优点有哪些？答案：①灵活性高，通过修改程序即可改变控制逻辑，无需改动硬件接线。②可靠性高，无机械触点，寿命长，抗干扰能力强。③功能强大，具备逻辑控制、定时、计数、算术运算、数据处理、通信联网等功能。④体积小，功耗低，易于实现机电一体化。⑤维护方便，具有自诊断功能，故障查找容易。3.什么是“电气五防”？在高压开关柜中，防止误入带电间隔通常采用什么机械联锁装置？答案：“电气五防”是指：①防止误分、误合断路器。②防止带负荷分、合隔离开关（或隔离插头）。③防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）。④防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）。⑤防止误入带电间隔。在高压开关柜中，防止误入带电间隔通常采用机械程序锁或电磁锁，确保在隔室带电时，其柜门无法打开；或者柜门打开时，无法使隔室带电。4.在工业现场，信号传输为什么常采用4~20mADC电流标准，而不是0~10V电压标准？答案：①抗干扰能力强。电流信号在传输线上产生的压降不会影响信号的幅值，而电压信号易受线路压降和电磁干扰影响。②可实现两线制传输。信号线与电源线可共用一对导线，节省电缆成本，便于布线。③具有零点和满量程判断能力。4mA代表“零”信号或“活零点”，可区分仪表故障（如断线，电流为0mA）和实际零信号（4mA）。0V无法做出此判断。④传输距离更远。5.简述进行复杂设备电气故障检修时，应遵循的基本步骤（检修流程）。答案：①调查故障现象：询问操作人员，了解故障发生前后的情况。②初步分析判断：根据故障现象和设备原理图，分析可能的原因范围。③断电检查：在安全断电并验电后，检查明显的损坏，如熔断器、连接点、元件外观等。④通电检查：在安全前提下，测量关键点的电压、电流、波形等，缩小故障范围。⑤确定故障点：通过分段、分区、替换等方法，最终定位到具体的故障元件或线路。⑥排除故障：更换或修复损坏部件。⑦试车验证：在确保安全后，进行功能测试，确认故障已排除，并做好记录。五、计算题（每题10分，共20分）1.某车间有一台三角形接法的三相异步电动机，额定功率=22kW，额定电压=380V(1)电动机的额定电流。(2)若用Y-△降压启动，启动电流与额定电流的比值=/=6.5，计算采用Y-△启动时的启动电流为多少安培？(3)与直接△接法启动电流相比，是它的多少倍？解：(1)额定电流计算：=(2)Y-△启动时，每相绕组承受的电压为直接启动时的1/，启动电流也为直接启动时的1直接△接法启动电流：=Y接法启动时的线电流（即Y-△启动启动电流）：=(3)是的1/3倍。答案：(1)额定电流约为42.2A。(2)Y-△启动电流约为91.4A。(3)Y-△启动电流是直接△启动电流的1/3。2.一个由PLC控制的恒压供水系统，使用PID指令调节变频器频率。已知系统采样周期=100ms，压力设定值SP=0.40MPa。在某一时刻，压力反馈值PV=0.38MPa，前一次采样误差=−0.01解：已知：=0.1s，SP=0.40，P本次误差：e计算系数：==计算增量：\begin{aligned}Δu(k)&=K_p[e(k)-e(k-1)]+K_ie(k)+K_d[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]&=2.0×[0.02-(-0.01)]+0.04×0.02+20.0×[0.02-2×(-0.01)+0.02]&=2.0×0.03+0.0008+20.0×(0.02+0.02+0.02)&=0.06+0.0008+20.0×0.06&=0.0608+1.2&=1.2608\end{aligned}Δu(k)&=K_p[e(k)-e(k-1)]+K_ie(k)+K_d[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]&=2.0×[0.02-(-0.01)]+0.04×0.02+20.0×[0.02-2×(-0.01)+0.02]&=2.0×0.03+0.0008+20.0×(0.02+0.02+0.02)&=0.06+0.0008+20.0×0.06&=0.0608+1.2&=1.2608\]答案：本次控制输出的增量Δu六、综合应用题（共30分）题目：设计一个用西门子S7-200SMARTPLC和变频器控制的传送带运输系统，并分析其故障。系统描述：1.系统由三条传送带（B1、B2、B3）顺序连接组成，物料从B1传向B3。2.每条传送带由一台三相异步电动机（M1、M2、M3）驱动，均采用变频器（VFD1、VFD2、VFD3）控制，变频器运行频率统一设定为40Hz。3.控制要求：启动顺序：为防止物料堆积，按下启动按钮SB1后，B3先启动，延时5秒后B2启动，再延时5秒后B1启动。停止顺序：按下停止按钮SB2后，B1先停止，延时5秒后B2停止，再延时5秒后B3停止。故障急停：任何一条传送带上的跑偏开关（SQ1、SQ2、SQ3）动作，或按下急停按钮ES，所有传送带立即同时停止。每台变频器的运行/停止由PLC的继电器输出点控制，变频器故障信号（常开触点）接入PLC输入点。4.已知PLC部分I/O分配如下（仅供参考，可自行调整）：输入：I0.0=SB1（启动），I0.1=SB2（停止），I0.2=ES（急停），I0.3=SQ1，I0.4=SQ2，I0.5=SQ3，I0.6=VFD1故障，I0.7=VFD2故障，I1.0=VFD3故障。输出：Q0.0=控制VFD1运行，Q0.1=控制VFD2运行，Q0.2=控制VFD3运行，Q0.3=系统运行指示灯（绿色），Q0.4=故障报警指示灯（红色）/蜂鸣器。请完成以下任务：任务一：PLC程序设计（15分）根据上述控制要求，设计满足功能的PLC梯形图程序（或写出清晰的程序步骤和逻辑说明）。要求包含启动/停止顺序控制、急停处理、故障报警指示（当有变频器故障或跑偏信号时，红色灯闪烁，蜂鸣器响；故障复位前持续报警）。答案（程序逻辑说明）：1.系统启动与运行标志：利用启动按钮SB1（I0.0）和停止按钮SB2（I0.1）建立一个自锁的“系统运行”中间标志位（如M0.0）。急停ES（I0.2）和任何故障信号（跑偏SQ1~3，变频器故障）可直接复位此标志。2.故障综合信号：将三个跑偏信号（I0.3，I0.4，I0.5）和三个变频器故障信号（I0.6，I0.7，I1.0）进行逻辑“或”运算，产生一个“综合故障”信号（如M0.1）。此信号为1时，表示存在故障。3.顺序启动控制：当“系统运行”标志M0.0置位且无故障时，首先置位Q0.2（启动B3）。同时启动一个5秒定时器（如T37）。T37定时时间到，置位Q0.1（启动B2）。同时启动另一个5秒定时器（如T38）。T38定时时间到，置位Q0.0（启动B1）。4.顺序停止控制：当“系统运行”标志M0.0由1变0（正常停止）时：立即复位Q0.0（停止B1）。启动一个5秒定时器（如T39）。T39时间到，复位Q0.1（停止B2）。启动另一个5秒定时器（如T40）。T40时间到，复位Q0.2（停止B3）。5.急停与故障处理：当急停ES动作（I0.2=1）或“综合故障”M0.1=1时，立即复位“系统运行”标志M0.0，并同时、立即复位所有输出Q0.0、Q0.1、Q0.2（所有传送带停止），同时停止所有正在计时的顺序启动/停止定时器（复位T37~T40）。6.指示灯与报警：系统正常运行时（M0.0=1且M0.1=0），绿色运行指示灯Q0.3常亮。当发生故障（M0.1=1）时，绿色灯Q0.3熄灭，红色报警灯Q0.4以一定频率（如用特殊存储器位SM0.5-1Hz脉冲）闪烁，并驱动蜂鸣器（与Q0.4并联）。故障需人工确认并复位故障条件后，报警才能解除。任务二：变频器参数设置分析（5分）为实现平稳启动和限制启动电流，需要对变频器进行基本参数设置。请列出至少5个需要设置的关键参数及其大致设定值或设定原则（以通用型变频器为例）。答案：1.运行命令通道：设置为“外部端子控制”或“数字输入控制”，以便接收PLC的启停信号。2.频率给定通道：设置为“数字设定”或“固定频率”，并将目标频率设定为40Hz。3.加速时间（P1120或类似）：根据传送带负载惯性设定，通常可设为5~15秒，以实现平滑启动，减小机械冲击和启动电流。4.减速时间（P1121或类似）：根据负载惯性设定，通常与加速时间相同或略长，设为5~15秒。5.电机额定参数：正确设置电机额定电压（P304）、额定电流（P305）、额定功率（P307）、额定频率（P310）、额定转速（P311），以确保变频器对电机的控制性能和保护精度。6.故障自动复位次数/时间（可选）：可根据工艺要求设置，如发生轻微过流后尝试自动重启。7.输出频率上限：可设定为50Hz或略高于40Hz，作为保护。任务三：系统故障分析与排查（10分）系统投入运行后，出现以下故障现象：按下启动按钮SB1后，只有传送带B3（M3）启动，B2