2026年陕工院电气自动化测试题及答案

2026年陕工院电气自动化测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.西门子S7-1200PLC中，用于存储用户程序和数据的存储区是（）A.系统存储区（ROM）B.工作存储区（RAM）C.装载存储区（MMC卡）D.保持性存储区（EERPOM）2.某接近开关型号为LJ18A3-8-Z/BX，其检测距离为（）A.8mmB.18mmC.3mmD.12mm3.三相异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动电流为直接启动的（）A.1/√3B.1/3C.√3倍D.3倍4.某变频器参数设置中，P0700=2表示（）A.操作面板控制B.端子控制C.通信控制D.闭环控制5.步进电机步距角为1.8°，驱动器细分设置为8细分时，每输入一个脉冲电机转过的角度为（）A.0.225°B.0.9°C.1.8°D.3.6°6.以下哪种传感器属于非接触式测量（）A.压力传感器B.光电编码器C.电感式接近开关D.热电偶7.PLC输入模块的公共端（COM）接地方式为（）时，适合连接NPN型传感器A.正逻辑（高电平有效）B.负逻辑（低电平有效）C.浮空D.交流接地8.某直流电动机额定电压220V，额定电流10A，电枢电阻0.5Ω，其反电动势为（）A.215VB.225VC.230VD.200V9.以下不属于PLC输出类型的是（）A.继电器输出B.晶闸管输出C.晶体管输出D.电感输出10.三相五线制供电系统中，PE线的作用是（）A.提供工作电流B.防止电磁干扰C.安全保护接地D.平衡三相负载11.某温度控制系统采用PID调节，若系统响应速度慢且稳态误差大，应优先调整的参数是（）A.比例系数（Kp）B.积分时间（Ti）C.微分时间（Td）D.采样周期（Ts）12.异步电动机变频调速时，为保持磁通恒定，应采用（）控制方式A.U/f恒定B.矢量控制C.直接转矩控制D.转差频率控制13.以下关于PLC扫描周期的描述，错误的是（）A.包括输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段B.输入采样阶段仅读取当前时刻的输入状态C.用户程序执行阶段按从上到下、从左到右的顺序扫描D.输出刷新阶段会立即将结果输出到外部设备14.某4位二进制计数器，初始值为0011，经过5个计数脉冲后，输出状态为（）A.1000B.1001C.0111D.101015.以下哪项不是工业机器人的基本组成部分（）A.操作机B.控制系统C.驱动系统D.传感器网络二、填空题（每空1分，共20分）1.电气控制线路中，熔断器主要用于______保护，热继电器主要用于______保护。2.变频器的基本结构包括______、______和控制电路三部分。3.PLC的输出继电器（Q）只能由______驱动，其触点可在程序中______使用。4.三相异步电动机的调速方法有______、______和改变转差率调速。5.传感器的静态特性指标主要有______、______、线性度和重复性。6.PID控制中，P代表______，I代表______，D代表______。7.步进电机的转速与______成正比，与______成反比。8.工业现场常用的通信总线有______（举2例）。9.直流电动机的调速方法有______、______和改变电枢电压调速。10.电气原理图中，同一电器的各部件采用______法绘制，文字符号应______。三、判断题（每题1分，共10分。正确打√，错误打×）1.热继电器的双金属片是由两种热膨胀系数相同的金属压合而成。（）2.PLC的输入继电器（I）可以由程序直接驱动。（）3.异步电动机的转差率s=（n0-n）/n0，其中n0为同步转速，n为转子转速。（）4.接近开关可以检测所有金属和非金属物体。（）5.变频器的加速时间是指从0Hz加速到额定频率所需的时间。（）6.三相四线制系统中，中性线（N线）必须接地。（）7.步进电机的步距角越小，定位精度越高。（）8.热电偶需要冷端补偿才能准确测量温度。（）9.PLC的扫描周期越短，系统实时性越好。（）10.直流电动机的电枢电流越大，电磁转矩越小。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述PLC的工作原理（输入采样→程序执行→输出刷新的循环过程）。2.说明变频器恒压频比（U/f）控制的原理及适用场景。3.比较三相异步电动机直接启动与降压启动的优缺点（从电流、转矩、设备要求等方面）。4.设计一个基于光电传感器的自动分拣系统，需说明传感器选型、信号处理流程及PLC控制逻辑。5.分析直流电动机电枢回路串电阻启动时，电阻分级切除的原因（从启动电流和转矩角度）。五、综合应用题（每题10分，共20分）1.某工业传送带需实现以下控制：启动按钮SB1按下，传送带正转；停止按钮SB2按下，传送带立即停止；当光电传感器检测到物料（信号为1）时，传送带暂停2秒后继续运行；过载保护（热继电器FR动作时停止）。要求：（1）绘制电气控制电路图（主电路+控制电路）；（2）编写PLC梯形图程序（输入输出分配表需标注）。2.某三相异步电动机型号为Y132S-4，额定功率5.5kW，额定电压380V，额定电流12.5A，额定转速1440r/min，功率因数0.84，效率85%。（1）计算额定转矩；（2）若采用变频调速，当频率降至30Hz（保持U/f恒定），计算此时的同步转速和转子转速（假设转差率s不变）；（3）分析频率降低后电动机的输出转矩和功率变化趋势。答案一、单项选择题1.B2.A3.B4.B5.A6.C7.B8.A9.D10.C11.A12.A13.D14.B15.D二、填空题1.短路；过载2.整流电路；逆变电路3.用户程序；无限次4.变极调速；变频调速5.灵敏度；精度（或分辨率）6.比例控制；积分控制；微分控制7.脉冲频率；步距角（或细分倍数）8.Modbus、PROFIBUS（或CAN总线、Ethernet/IP）9.改变励磁磁通；电枢串电阻10.集中；一致三、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.√7.√8.√9.√10.×四、简答题1.PLC工作原理：（1）输入采样阶段：扫描所有输入点并读取状态存入输入映像寄存器；（2）程序执行阶段：按顺序扫描用户程序，根据输入映像寄存器和其他元件状态进行逻辑运算，结果存入输出映像寄存器；（3）输出刷新阶段：将输出映像寄存器的状态集中输出到外部输出电路。此过程循环执行，形成扫描周期。2.恒压频比控制：变频器输出电压U与频率f的比值保持恒定（U/f=常数），确保电动机气隙磁通Φ=U/(4.44fN)基本不变（N为绕组匝数）。适用场景：对调速精度要求不高的恒转矩负载（如传送带、风机），可避免磁通饱和或不足导致的电机过热或转矩下降。3.直接启动优点：电路简单、启动设备少、成本低；缺点：启动电流大（5-7倍额定电流），会造成电网电压波动，影响其他设备运行。降压启动优点：减小启动电流（约为直接启动的1/3-1/2）；缺点：启动转矩同时降低（与电压平方成正比），需额外启动设备（如自耦变压器、Y-Δ启动器），成本较高，适用于大功率电机或电网容量有限的场合。4.自动分拣系统设计：（1）传感器选型：采用漫反射式光电传感器（检测距离50-500mm，响应时间<1ms），用于检测物料presence；颜色传感器（如TCS3200）用于区分物料颜色。（2）信号处理流程：光电传感器输出开关量信号（1/0）至PLC输入点，颜色传感器通过I2C通信将RGB值传输至PLC，经模数转换后与预设阈值比较。（3）控制逻辑：当光电传感器检测到物料（I0.0=1），触发颜色检测；若为红色（I0.1=1），驱动气缸1（Q0.0）推至A区；若为蓝色（I0.2=1），驱动气缸2（Q0.1）推至B区；否则进入C区，完成分拣后复位气缸。5.电枢串电阻分级切除原因：直流电动机启动时电枢反电动势为0，启动电流I=(U-Ea)/Ra≈U/Ra（Ra为电枢电阻），若直接启动电流可达额定电流的10-20倍，会损坏电机。通过串入多级电阻，逐级减小总电阻：第一级电阻最大，限制启动电流；随着转速升高，反电动势Ea增大，电流下降，切除一级电阻，总电阻减小，电流再次上升至允许值，直至电阻全部切除，电机进入额定运行。分级切除可使启动过程平滑，避免电流和转矩突变，保护电机和机械系统。五、综合应用题1.（1）电气控制电路图：主电路：三相电源→断路器QF→熔断器FU→接触器KM主触点→电动机M→热继电器FR热元件。控制电路：电源L1→停止按钮SB2（常闭）→启动按钮SB1（常开）→接触器KM线圈→热继电器FR常闭触点→电源L2；并联KM辅助常开触点（自锁）；光电传感器输出信号经中间继电器KA触点（常闭）串联于KM线圈回路，KA线圈由光电传感器控制（当检测到物料时KA吸合，其常闭触点断开，KM线圈失电，传送带停止；2秒后时间继电器KT延时闭合，KA线圈失电，触点复位，KM重新吸合）。（2）PLC输入输出分配表：输入：I0.0（SB1）、I0.1（SB2）、I0.2（光电传感器）、I0.3（FR）；输出：Q0.0（KM）、Q0.1（KT线圈）。梯形图程序：I0.0（SB1）常开触点与Q0.0（KM）自锁触点并联，串联I0.1（SB2）常闭、I0.3（FR）常闭，驱动Q0.0线圈；I0.2（光电传感器）常开触点触发Q0.1（KT）线圈，KT延时断开触点串联于Q0.0线圈回路（当I0.2=1时，KT开始计时，2秒后触点断开，Q0.0失电；计时结束后触点复位，Q0.0重新得电）。2.（1）额定转矩Tn=9550×Pn/nn=9550×5.5/1440≈36.5N·m。（2）同步转速n0=60f/p，原频率f1=50Hz，极对数p=2（由型号Y132S-4知4极），故n0