电气控制及PLC技术试题库及答案

电气控制及PLC技术试题库及答案一、选择题1.热继电器的整定值为6.8A，则动作范围应选用（）。A.0～5AB.0～10AC.0～15AD.0～20A答案：B解析：热继电器的动作电流整定值应接近或略大于电动机的额定电流。本题热继电器整定值为6.8A，010A的动作范围能较好地满足要求，可方便地将整定值调整到6.8A附近。2.在PLC中，可以用编程器修改的是（）。A.系统程序B.用户程序C.工作方式D.以上都不能答案：B解析：系统程序是PLC厂家固化在PLC内部的，用于管理和控制PLC的基本运行，用户不能修改。而用户程序是用户根据控制要求编写的程序，可以通过编程器进行修改、下载等操作。工作方式可以通过硬件开关或特定指令进行设置，但不是通过编程器修改。3.熔断器在电路中主要起（）保护作用。A.过载B.欠压C.短路D.过压答案：C解析：熔断器的熔体在短路电流产生的热量作用下会迅速熔断，从而切断电路，起到短路保护作用。过载保护一般由热继电器来实现；欠压保护通常使用欠压继电器；过压保护则有专门的过压保护装置。4.以下哪种指令不属于PLC的基本逻辑指令（）。A.LDB.ANDC.ORBD.MOV答案：D解析：LD（取指令）、AND（与指令）、ORB（块或指令）都属于PLC的基本逻辑指令，用于实现逻辑运算和控制。而MOV是数据传送指令，不属于基本逻辑指令范畴。5.接触器的额定电流是指（）。A.主触头的额定电流B.辅助触头的额定电流C.线圈的额定电流D.以上三者之和答案：A解析：接触器的额定电流通常是指主触头的额定电流，它表示主触头在规定的条件下能够长期正常工作的电流值。辅助触头的额定电流一般比主触头小，线圈的额定电流是指线圈正常工作时的电流，它们与接触器的额定电流概念不同。6.当PLC的输入端接入开关量信号时，通常采用（）输入方式。A.直流B.交流C.交直流均可D.以上都不对答案：A解析：在PLC应用中，当输入端接入开关量信号时，通常采用直流输入方式。这是因为直流信号具有稳定性好、抗干扰能力强等优点，能更可靠地被PLC识别和处理。7.下列哪种电动机不适合采用直接启动方式（）。A.小容量电动机B.空载启动的电动机C.大容量电动机D.轻载启动的电动机答案：C解析：直接启动是指电动机在额定电压下直接接入电网启动。小容量电动机、空载或轻载启动的电动机，其启动电流相对较小，对电网的影响不大，可以采用直接启动方式。而大容量电动机启动电流很大，会引起电网电压显著下降，影响其他设备的正常运行，因此不适合直接启动。8.热继电器的双金属片弯曲是由于（）。A.机械强度不同B.热膨胀系数不同C.温差效应D.电流的热效应答案：B解析：热继电器的双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片牢固地贴合在一起制成的。当有电流通过热继电器的发热元件时，双金属片因电流的热效应而发热，由于两种金属的热膨胀系数不同，双金属片会向热膨胀系数小的一侧弯曲，从而带动触点动作，实现过载保护。9.PLC的扫描周期主要取决于（）。A.程序的长短B.指令执行时间C.输入输出刷新时间D.以上都是答案：D解析：PLC的扫描周期包括输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。程序的长短会影响程序执行阶段的时间，指令执行时间直接决定了程序执行的快慢，输入输出刷新时间则是扫描周期的重要组成部分。因此，PLC的扫描周期主要取决于程序的长短、指令执行时间和输入输出刷新时间。10.时间继电器的作用是（）。A.短路保护B.过载保护C.延时控制D.欠压保护答案：C解析：时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现延时控制的电器。它可以在电路中按预定的时间接通或断开电路，起到延时控制的作用。短路保护一般由熔断器或断路器实现；过载保护常用热继电器；欠压保护使用欠压继电器。二、填空题1.电气控制系统中常用的保护环节有______、______、______、______等。答案：短路保护、过载保护、欠压保护、失压保护解析：短路保护可防止电路因短路产生过大电流而损坏设备，常用熔断器、断路器等实现；过载保护能避免电动机等设备因长时间过载运行而损坏，热继电器是常见的过载保护元件；欠压保护可在电源电压低于正常值时使设备停止工作，防止设备因欠压运行而损坏，一般通过欠压继电器实现；失压保护可在电源突然断电后，防止设备在电源恢复时自行启动，通常利用接触器的自锁电路来实现。2.PLC的编程语言主要有______、______、______、______等。答案：梯形图语言、指令表语言、功能块图语言、顺序功能图语言解析：梯形图语言是PLC最常用的编程语言，它类似于继电器控制电路，形象直观，易于理解和掌握；指令表语言是一种文本化的编程语言，由一系列指令组成，类似于计算机的汇编语言；功能块图语言采用功能块来表示各种功能，具有直观、模块化的特点；顺序功能图语言用于描述控制系统的顺序控制过程，能清晰地表达系统的工作流程。3.接触器主要由______、______、______三部分组成。答案：电磁系统、触头系统、灭弧装置解析：电磁系统包括线圈和铁心，其作用是产生电磁吸力，使接触器的触头闭合或断开；触头系统是接触器的执行部分，分为主触头和辅助触头，主触头用于接通和断开主电路，辅助触头用于控制电路；灭弧装置的作用是在触头分断时迅速熄灭电弧，防止电弧对触头造成损坏，延长接触器的使用寿命。4.热继电器是利用______原理来工作的，它主要用于______保护。答案：电流的热效应、过载解析：当电流通过热继电器的发热元件时，发热元件产生热量，使双金属片受热弯曲。当过载电流达到一定值时，双金属片弯曲到一定程度，推动触头动作，切断电路，从而实现过载保护。5.PLC的工作方式是______，其扫描过程分为______、______、______三个阶段。答案：循环扫描、输入采样、程序执行、输出刷新解析：PLC采用循环扫描的工作方式，不断地重复进行输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，PLC读取所有输入信号的状态，并将其存入输入映像寄存器；在程序执行阶段，PLC按照用户程序的顺序依次执行指令，根据输入信号的状态和程序的逻辑关系进行运算，并将运算结果存入输出映像寄存器；在输出刷新阶段，PLC将输出映像寄存器中的内容传送到输出端子，驱动外部负载。6.熔断器的熔体材料分为______和______两类，______熔体常用于大容量熔断器。答案：低熔点材料、高熔点材料、高熔点解析：低熔点材料（如铅、锡等）的熔体在较小电流下就会熔断，其熔断时间短，但分断能力相对较低；高熔点材料（如铜、银等）的熔体具有较高的熔点和较大的分断能力，常用于大容量熔断器，能够在短路等大电流情况下可靠地切断电路。7.三相笼型异步电动机的启动方式有______和______两种。答案：直接启动、降压启动解析：直接启动是将电动机直接接入额定电压的电网启动，这种方式简单、经济，但启动电流大；降压启动是在启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小启动电流，待电动机启动后再将电压恢复到额定值，常见的降压启动方法有星三角降压启动、自耦变压器降压启动等。8.时间继电器按延时方式可分为______和______两种。答案：通电延时型、断电延时型解析：通电延时型时间继电器在通电后开始延时，延时时间到后触头动作；断电延时型时间继电器在断电后开始延时，延时时间到后触头恢复到原始状态。9.可编程控制器的输出接口有______、______、______三种类型。答案：继电器输出型、晶体管输出型、晶闸管输出型解析：继电器输出型适用于交直流负载，其优点是通用性强，可承受较大的负载电流，但响应速度较慢；晶体管输出型适用于直流负载，响应速度快，寿命长，但负载能力相对较小；晶闸管输出型适用于交流负载，响应速度快，可用于高速控制场合。10.电动机的调速方法有______、______、______等。答案：改变磁极对数调速、改变转差率调速、变频调速解析：改变磁极对数调速是通过改变定子绕组的接线方式来改变电动机的磁极对数，从而实现调速，这种方法调速范围有限，且为有级调速；改变转差率调速可通过改变定子电压、转子电阻等方式来改变电动机的转差率，实现调速，如绕线转子异步电动机的转子串电阻调速；变频调速是通过改变电源的频率来改变电动机的转速，调速范围宽，调速性能好，是目前应用最广泛的调速方法。三、判断题1.热继电器可以作短路保护。（）答案：错误解析：热继电器是利用电流的热效应来工作的，它的动作时间与电流大小有关，过载时动作较慢。而短路时电流非常大，热继电器不能在短时间内切断电路，无法起到短路保护作用，短路保护通常由熔断器或断路器来实现。2.PLC的输入映像寄存器的内容在一个扫描周期内是不变的。（）答案：正确解析：在输入采样阶段，PLC读取所有输入信号的状态并将其存入输入映像寄存器。在一个扫描周期内，无论外部输入信号如何变化，输入映像寄存器的内容都不会改变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才会重新读取输入信号。3.接触器的辅助触头只能用于控制电路。（）答案：正确解析：接触器的辅助触头额定电流较小，主要用于控制电路中，实现自锁、互锁、信号指示等控制功能。主触头用于接通和断开主电路，其额定电流较大。4.三相笼型异步电动机采用星三角降压启动时，启动电流和启动转矩都减小到直接启动时的1/3。（）答案：正确解析：三相笼型异步电动机采用星三角降压启动时，定子绕组在启动时接成星形，每相绕组承受的电压为三角形接法时的1/√3，根据公式I=U/Z（I为电流，5.时间继电器的延时时间可以通过调节弹簧的松紧来改变。（）答案：错误解析：时间继电器的延时时间通常通过调节延时调节装置（如电位器等）来改变，而不是通过调节弹簧的松紧。不同类型的时间继电器，其延时调节方式可能有所不同，但一般都有专门的延时调节机构。6.PLC的输出刷新是在程序执行阶段完成的。（）答案：错误解析：PLC的输出刷新是在输出刷新阶段完成的。在程序执行阶段，PLC只是根据输入信号和程序逻辑进行运算，并将运算结果存入输出映像寄存器。只有在输出刷新阶段，PLC才会将输出映像寄存器中的内容传送到输出端子，驱动外部负载。7.熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。（）答案：正确解析：熔断器的额定电流是指熔断器长期正常工作时所能承受的电流，熔体的额定电流是指熔体在规定条件下能够长期正常工作的电流。为了保证熔断器的正常工作，熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。8.可编程控制器的扫描周期越短越好。（）答案：错误解析：扫描周期过短可能会导致PLC对输入信号的采样不完整，或者在输出刷新时无法准确地驱动外部负载。而扫描周期过长则会影响系统的响应速度。因此，扫描周期应根据具体的控制要求进行合理设置，并不是越短越好。9.电动机的过载保护和短路保护可以用同一个电器来实现。（）答案：错误解析：电动机的过载保护和短路保护的要求不同。过载保护需要在电动机长时间过载时缓慢动作，以保护电动机不被损坏；短路保护则需要在短路瞬间迅速切断电路，以防止设备因短路电流过大而损坏。热继电器适用于过载保护，但不能用于短路保护；熔断器、断路器等可用于短路保护，但不适合作为过载保护的唯一元件。因此，一般需要用不同的电器来实现过载保护和短路保护。10.功能块图语言是一种图形化的编程语言，适合用于复杂的逻辑控制。（）答案：正确解析：功能块图语言采用功能块来表示各种功能，具有直观、模块化的特点。它可以将复杂的控制功能分解为多个功能块，通过连接这些功能块来实现复杂的逻辑控制，因此适合用于复杂的逻辑控制。四、简答题1.简述热继电器的工作原理和使用注意事项。工作原理：热继电器主要由发热元件、双金属片和触头系统组成。当电动机过载时，通过发热元件的电流增大，发热元件产生的热量使双金属片受热弯曲。由于双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片贴合而成，热膨胀系数大的金属片伸长量大于热膨胀系数小的金属片，导致双金属片向热膨胀系数小的一侧弯曲。当双金属片弯曲到一定程度时，推动触头动作，切断控制电路，使接触器线圈断电，主触头断开，从而使电动机停止运行，起到过载保护作用。使用注意事项：热继电器的额定电流应根据电动机的额定电流进行合理选择，一般热继电器的额定电流略大于电动机的额定电流。热继电器的安装位置应合适，避免受到剧烈振动、高温、潮湿等环境因素的影响。在使用过程中，应定期检查热继电器的触头是否接触良好，双金属片是否有变形等情况。热继电器动作后，应查明过载原因并排除故障后，再按复位按钮使热继电器复位。热继电器不能作为短路保护，必须与熔断器等短路保护装置配合使用。2.说明PLC的扫描工作过程及其特点。扫描工作过程：PLC采用循环扫描的工作方式，其扫描过程分为三个阶段。输入采样阶段：PLC以扫描方式依次读取所有输入端子的状态，并将其存入输入映像寄存器。在这个阶段，输入映像寄存器的内容反映了当前输入信号的状态。程序执行阶段：PLC按照用户程序的顺序依次执行指令，根据输入映像寄存器中的内容和程序的逻辑关系进行运算，并将运算结果存入输出映像寄存器。在程序执行过程中，输入映像寄存器的内容保持不变，不受外部输入信号变化的影响。输出刷新阶段：PLC将输出映像寄存器中的内容传送到输出端子，驱动外部负载。此时，输出端子的状态才会发生变化。特点：周期性循环扫描：PLC不断地重复进行输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，形成一个周期性的循环扫描过程。集中输入和输出：在输入采样阶段集中读取输入信号，在输出刷新阶段集中输出控制信号，这种方式可以提高系统的抗干扰能力。串行执行程序：PLC按照程序的顺序依次执行指令，避免了并行执行可能带来的竞争和冲突问题，保证了程序执行的准确性和可靠性。响应延迟：由于扫描工作方式的特点，PLC对输入信号的响应存在一定的延迟，延迟时间取决于扫描周期的长短。3.三相笼型异步电动机常用的降压启动方法有哪些？各有什么优缺点？常用的降压启动方法有星三角降压启动和自耦变压器降压启动。星三角降压启动：优点：设备简单，成本低，只需要一个三相双投开关即可实现。启动电流较小，启动电流约为直接启动时的1/3，对电网的冲击较小。缺点：启动转矩也减小到直接启动时的1/3，只适用于空载或轻载启动的场合。只能用于正常运行时定子绕组为三角形接法的电动机。自耦变压器降压启动：优点：启动转矩可以通过选择不同的抽头来调节，能适应不同负载的启动要求。启动电流和启动转矩的减小程度可以根据需要进行调整，比星三角降压启动更灵活。缺点：设备体积较大，成本较高。自耦变压器在启动过程中会产生较大的能量损耗。4.简述熔断器的选择原则。熔断器类型的选择：根据电路的负载性质和使用场合选择合适的熔断器类型。对于一般照明、电阻性负载等，可选用普通熔断器；对于电动机等感性负载，应选用具有反时限特性的熔断器，以适应电动机启动时的大电流。熔体额定电流的选择：对于照明、电阻性负载，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。对于电动机负载，考虑到电动机启动时的大电流，熔体的额定电流应根据电动机的启动方式和启动时间等因素进行选择。一般情况下，单台电动机的熔体额定电流可按=(1.52.5)（熔断器额定电压的选择：熔断器的额定电压应大于或等于电路的工作电压，以保证熔断器在正常工作时能够可靠地切断电路。熔断器分断能力的选择：熔断器的分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流，以确保在短路时熔断器能够安全、可靠地切断电路，避免发生危险。5.比较继电器控制电路和PLC控制电路的优缺点。继电器控制电路：优点：结构简单，成本低，对于一些简单的控制任务，继电器控制电路可以快速搭建和实现。直观易懂，基于继电器、接触器等传统电器元件，其工作原理和控制逻辑类似于电气原理图，容易被电气技术人员理解和掌握。可靠性较高，在一些对控制速度要求不高、环境条件较好的场合，继电器控制电路可以长期稳定工作。缺点：接线复杂，当控制逻辑较为复杂时，继电器控制电路的接线会变得非常繁琐，增加了安装和维护的难度。灵活性差，一旦控制要求发生变化，需要重新设计和更改电路接线，工作量大且成本高。响应速度慢，继电器的动作时间相对较长，对于一些对响应速度要求较高的控制场合，继电器控制电路难以满足要求。触点易损坏，继电器的触点在频繁动作过程中容易出现磨损、氧化等问题，影响电路的可靠性和使用寿命。PLC控制电路：优点：编程灵活，PLC采用可编程的方式实现控制逻辑，通过修改程序即可改变控制功能，无需改变硬件接线，适用于各种复杂的控制任务。可靠性高，PLC具有完善的抗干扰措施和自诊断功能，能够在恶劣的工业环境下稳定工作，减少了故障的发生。响应速度快，PLC的扫描周期短，能够快速响应输入信号的变化，满足高速控制的要求。易于维护，PLC具有故障诊断和显示功能，能够快速定位故障点，便于维修和更换。功能强大，PLC除了基本的逻辑控制功能外，还具备数据处理、通信等多种功能，可以实现复杂的自动化控制和监控。缺点：成本较高，PLC本身的价格相对较高，尤其是对于一些小型控制系统，采用PLC控制可能会增加成本。需要专业知识，PLC的编程和调试需要一定的专业知识和技能，对于一些缺乏相关知识的人员来说，学习和掌握PLC技术有一定的难度。五、设计题1.设计一个三相笼型异步电动机的正反转控制电路，要求具有电气互锁和机械互锁功能。设计思路：采用