2026年电气自动化控制系统设计试题及答案

2026年电气自动化控制系统设计试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在电气控制线路中，用于实现“自锁”控制的触点类型是？A.常开触点并联在启动按钮两端B.常闭触点串联在启动按钮两端C.常开触点串联在启动按钮两端D.常闭触点并联在启动按钮两端答案：A解析：自锁控制通过接触器自身的常开辅助触点并联在启动按钮两端实现。按下启动按钮后接触器线圈得电，其常开触点闭合维持线圈供电，松开按钮后电路仍保持接通。2.三相异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动电压降为额定电压的多少倍？A.1B.1C.3D.1答案：A解析：星形连接时每相绕组承受的电压为线电压的1/3，即启动电压降为额定电压的1/3.下列哪种低压电器不属于保护电器？A.熔断器B.热继电器C.接触器D.断路器答案：C解析：接触器属于控制电器，用于频繁接通和分断主电路；熔断器用于短路保护，热继电器用于过载保护，断路器兼具通断与保护功能。4.PLC的扫描周期是指？A.执行一条指令所需的时间B.完成一次完整扫描（输入采样、程序执行、输出刷新）所需的时间C.通信接口传送一个数据帧所需的时间D.CPU从断电到重新启动所需的时间答案：B解析：PLC采用循环扫描工作方式，一个扫描周期包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。扫描周期是PLC的重要性能指标，直接影响系统的响应速度。5.在电气控制系统设计中，绘制电气原理图时，电器的触点状态应表示为？A.通电状态B.受外力作用后的状态C.线圈未通电时的原始状态D.任意状态答案：C解析：电气原理图规定所有电器元件均按未通电、未受外力作用时的原始状态绘制，以保证图纸表达的统一性和规范性。6.变频调速系统中，当频率低于基频时，为保持恒转矩调速，应维持什么不变？A.电压不变B.电流不变C.电压与频率之比不变D.功率不变答案：C解析：在基频以下调速时，保持U/7.西门子S7-1200PLC中，定时器TON的输入逻辑为“1”后，其定时功能为？A.立即导通输出，定时时间到后断开B.延时导通输出，定时时间到前输出为“1”C.延时导通输出，定时时间到后输出为“1”D.立即导通输出，定时时间到前输出为“0”答案：C解析：TON为接通延时定时器：输入从“0”变为“1”后开始计时，定时时间到达后定时器输出变为“1”并保持，直到输入变为“0”时复位。8.下列哪一项不属于电气控制系统设计的基本内容？A.确定控制方案B.选择电动机容量C.编制工艺路线卡片D.绘制电气原理图答案：C解析：电气控制系统设计包括确定控制方案、选择电器元件、设计电气原理图、编制接线图与元件清单等。工艺路线卡片属于机械加工工艺设计内容。9.在电气控制线路设计中，互锁环节的主要作用是？A.提高电动机的启动转矩B.防止两个不允许同时通电的接触器同时通电C.实现电动机的点动控制D.减小线路的功率损耗答案：B解析：互锁用于正反转等需要防止同时动作的电路中。将对方接触器的常闭触点串入本线圈回路，确保任一时刻只有一个接触器得电，防止电源相间短路。10.某控制系统要求实现“启动后自动运行一个周期，然后自动停止”，该控制过程属于哪类控制？A.连续控制B.顺序控制C.随动控制D.过程控制答案：B解析：顺序控制按照预先规定的顺序逐步执行各工步，满足“启动—运行—停止”的时序要求，是电气控制系统中最常见的控制方式。二、判断题（每题2分，共20分）1.热继电器可以作为电动机的短路保护装置。答案：错误解析：热继电器利用双金属片热效应，动作延迟大，适用于过载保护，不能用于短路保护；短路保护应选用熔断器或断路器。2.PLC的输入继电器和输出继电器的物理触点数量是有限的。答案：错误解析：PLC内部“软继电器”对应存储器中的一位，其触点在程序中可无限次使用，不存在物理触点数量限制。3.在电气原理图中，同一电器的各部件可以不画在一起，但必须标注相同的文字符号。答案：正确4.接触器的额定电流应大于或等于电动机的额定电流。答案：正确5.三相异步电动机的反接制动需要在制动时对调任意两根电源相线。答案：正确解析：反接制动通过对调两根相线改变旋转磁场方向，产生反向制动转矩，使电动机迅速停转。6.电气控制系统的接地电阻越大，安全性能越好。答案：错误解析：接地电阻越小，故障电流泄放越快，设备外壳对地电压越低，安全性越高。规范要求保护接地电阻一般不大于4Ω。7.变频器的输出频率可以超过其额定输出频率运行，但输出转矩会相应下降。答案：正确解析：基频以上调速时电压无法继续升高，磁通减小，输出转矩下降，呈恒功率调速特性。8.中间继电器的主要用途是增加触点的数量和容量。答案：正确解析：中间继电器本质上是电压继电器，用于传递信号和扩展触点数量，但其触点容量较小，一般不能直接控制主电路。9.在梯形图中，同一编号的线圈可以在程序中使用多次。答案：错误解析：同一编号的线圈在梯形图中只能使用一次，否则输出状态不确定，但该线圈对应的触点可在程序中被反复引用。10.传感器输出的开关量信号可以直接接入PLC的高速计数输入端。答案：错误解析：高速计数输入端需接收高频脉冲信号，普通开关量信号应接入普通数字量输入端子。若传感器输出频率超过普通输入端响应能力，则应接入高速计数通道。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述三相异步电动机直接启动的适用条件。答案：(1)电动机容量在供电变压器容量的20%~30%以下；(2)启动时电网电压降不超过允许值（一般不超过10%）；(3)满足生产机械对启动转矩的要求；(4)启动频率不高，不因频繁启动引起电动机过热。2.写出三相异步电动机Y-Δ降压启动中，Y接法启动电流与Δ接法直接启动电流的比值关系，并说明该启动方式的适用场合。答案：Y接法启动电流IstY3.简述PLC控制系统设计的基本步骤。答案：(1)分析被控对象的工艺要求，确定控制任务；(2)确定I/O点数，选择PLC机型；(3)分配I/O地址，绘制I/O接线图；(4)设计梯形图或编写用户程序；(5)程序调试与模拟运行；(6)现场联机调试，完善系统功能；(7)编制技术文件，交付使用。4.电气控制系统中设置短路保护和过载保护有什么区别？答案：短路保护要求瞬时动作，在短路故障发生时迅速切断电源以保护线路和设备，采用熔断器或断路器。过载保护允许电动机在一定时间内过载运行，动作具有反时限特性，采用热继电器。两者保护对象不同：短路保护针对线路短路电流，过载保护针对电动机长期过载引起的温升。四、综合分析题（每题20分，共40分）1.设计一个三相异步电动机的正反转控制电路，并回答下列问题：(1)画出该控制电路的电气原理图（主电路和控制电路）。(8分)(2)说明互锁环节的作用及实现方式。(6分)(3)若正转接触器主触点发生熔焊粘连，操作反转启动按钮时会发生什么？如何避免？(6分)答案：(1)电气原理图如下：主电路：三相电源L1、L2、L3经断路器QF接入正转接触器KM1和反转接触器KM2的主触点，KM1与KM2输出端交叉换相后接至电动机M。热继电器FR串接在主电路中用于过载保护。控制电路：控制电源取L1、L2两相（经控制变压器降压或直接使用380V）。•正转回路：L1→FR常闭触点→SB1停止按钮常闭触点→SB2正转启动按钮常开触点→KM2常闭触点（互锁）→KM1线圈→L2•反转回路：L1→FR常闭触点→SB1停止按钮常闭触点→SB3反转启动按钮常开触点→KM1常闭触点（互锁）→KM2线圈→L2•KM1的常开辅助触点并联在SB2两端实现正转自锁；KM2的常开辅助触点并联在SB3两端实现反转自锁。(2)互锁环节的作用是防止正转接触器KM1和反转接触器KM2同时通电。若两者同时闭合，主电路将发生L1-L3、L2-L2、L3-L1相间短路。实现方式为：将KM1的常闭辅助触点串入KM2线圈回路，将KM2的常闭辅助触点串入KM1线圈回路。正转时KM1吸合，其常闭触点断开KM2回路，确保KM2不能得电，反之亦然。实现方式上还可用按钮互锁或按钮与接触器双重互锁，后者可靠性更高。(3)若KM1主触点因故障熔焊粘连而无法分断，此时KM1的常闭辅助触点也处于断开状态，操作反转启动按钮SB3时，KM2线圈回路因KM1常闭触点断开而无法得电，反转接触器不能吸合。这样虽然电动机无法反转，但避免了相间短路事故，这正是电气互锁的保护作用。但接触器互锁不能从根本上避免主触点粘连后误操作带来的事故隐患。更可靠的做法是：(1)采用双重互锁，即按钮互锁加接触器互锁；(2)在正反转切换时加入“按顺序切换”逻辑，即必须先按停止按钮再反向启动；(3)每次启动前对接触器主触点状态进行检测，必要时将故障接触器切除并报警。2.某自动化生产线采用PLC控制，系统要求如下：三个传感器S1、S2、S3分别安装在工位A、B、C。传送带由电动机M驱动。控制要求为：•按下启动按钮SB1后，传送带启动运行；•当S1、S2、S3同时检测到工件时，传送带停止5s，然后自动恢复运行；•按下停止按钮SB2后，传送带立即停止；•按下急停按钮SB0后，系统在任何状态下立即停止。已知PLC输入端子地址分配如下：SB0→I0.0，SB1→I0.1，SB2→I0.2，S1→I0.3，S2→I0.4，S3→I0.5；输出Q0.0控制接触器KM，驱动电动机M。请完成：(1)根据控制要求列出I/O分配表。(4分)(2)画出PLC外部接线图（输入/输出回路）。(6分)(3)编写满足上述控制要求的梯形图程序，并加以文字说明。(10分)答案：(1)I/O分配表元件功能PLC地址SB0急停按钮（常闭）I0.0SB1启动按钮（常开）I0.1SB2停止按钮（常闭）I0.2S1工位A检测传感器I0.3S2工位B检测传感器I0.4S3工位C检测传感器I0.5——传送带电机接触器Q0.0(2)PLC外部接线图输入回路：•I0.0端：一端接PLC输入公共端M（DC24V负端），另一端经急停按钮SB0（常闭触点）接DC24V正端；•I0.1端：经SB1常开触点接DC24V正端；•I0.2端：经SB2常闭触点接DC24V正端；•I0.3~I0.5端：分别经传感器开关量输出接DC24V正端。输出回路：•Q0.0端：经接触器KM线圈接AC220V电源一端；•输出公共端1L：接AC220V电源另一端；•接触器KM主触点串接在主电路中控制电动机M的电源通断。(3)梯形图程序网络1：启动与停止控制（含急停、停止、自锁）

I0.0I0.2I0.1M0.0

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||

|M0.0|

|———||———————————————|网络1说明：I0.0为急停常闭输入，I0.2为停止常闭输入，两者均正常时为“1”。在I0.1按下（置“1”）时，M0.0线圈得电并自锁，作为系统运行标志。网络2：传送带电机控制（运行，等待定时完成启动）

M0.0T37Q0.0

—||—————|/|———————————————()—网络2说明：当系统运行（M0.0=1）且定时器T37未到设定时间时，Q0.0输出，传送带运行。T37定时时间到后，Q0.0断开，传送带停止。网络3：三传感器同时检测启动定时器

M0.0I0.3I0.4I0.5T37

—||—————||——————||——————||——————(TON)—

PT=50网络3说明：当M0.0=1且S1、S2、S3同时检测到工件（I0.3、I0.4、I0.5均为“1”），定时器T37开始定时。T37定时时间为5s（设时基为100ms，PT值为50）。T37计时到后其常闭触点断开，Q0.0断电，传送带停止5s。网络4：