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.PLC的循环扫描工作方式中，输出刷新阶段完成的任务是（）A.读取输入端子状态B.执行用户程序逻辑运算C.将输出映像寄存器的内容送到输出端子D.检查系统硬件是否正常答案：C2.在继电器接触器控制电路中，实现电动机短路保护的电器是（）A.热继电器B.熔断器C.接触器D.按钮答案：B3.某三相异步电动机额定电流为20A，采用热继电器作长期过载保护，其整定电流应整定为（）A.10AB.20AC.40AD.60A答案：B4.在电气控制系统设计中，绘制主电路图时，电源进线端应绘制在图纸的（）A.下方B.上方C.左侧D.右侧答案：B5.变频器输出侧一般（）接入接触器或热继电器。A.允许直接B.可以随意C.不允许直接D.必须直接答案：C6.用于检测生产机械运动部件极限位置，并在到达极限位置时切断控制电路的开关是（）A.行程开关B.万能转换开关C.自动空气开关D.刀开关答案：A7.电气原理图中，同一电器的各元件在绘制时（）A.必须画在一起B.应分散绘制，但采用相同文字符号标注C.必须集中绘制D.可以省略不画答案：B8.在PID控制中，积分时间常数TiA.加快响应速度B.消除稳态误差C.抑制高频干扰D.改变系统增益答案：B9.下列哪一种编码器既能反馈位置信息，又能反馈速度信息？（）A.绝对式编码器B.增量式编码器C.旋转变压器D.光电开关答案：B10.电气控制柜内导线与接线端子连接时，每个端子上一般最多允许接入（）根导线。A.1B.2C.3D.4答案：B解析：每个接线端子通常最多接2根导线，多于2根时应增加中间端子排过渡，以保证接触可靠性和维修方便。二、判断题（每题1分，共10分）1.PLC的输入继电器只能由外部信号驱动，不能由程序内部逻辑驱动。答案：正确2.接触器的额定电流是指其主触头长期允许通过的最大电流。答案：正确3.电气控制原理图中，所有电器的触点均按得电或通电后的状态画出。答案：错误4.变频器的加速时间设置越短越好，可以更快提高生产效率。答案：错误5.在电动机正反转控制电路中，采用接触器联锁可以防止相间短路。答案：正确6.热继电器可以代替熔断器作为电动机的短路保护。答案：错误7.伺服控制系统通常由伺服驱动器、伺服电动机和反馈检测元件组成。答案：正确8.电气控制系统设计中，控制电压选择220V时，控制电路必须接入保护接地。答案：正确9.检测元件（传感器）一般安装在机械装置之外，以避免机械振动影响测量精度。答案：错误10.PLC的梯形图程序是顺序执行的，同一扫描周期内输出状态实时刷新。答案：错误解析：PLC在一个扫描周期内先按顺序执行程序，扫描结束后才统一刷新输出，输出映像寄存器的状态在程序执行期间不实时输出。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述电气控制系统设计的基本内容。答案：(1)拟定电气设计技术条件；(2)选择电力传动方案与控制方案；(3)设计电气原理图，包括主电路、控制电路与辅助电路；(4)选择电气元件并制定元器件清单；(5)设计电气柜、操作台等总体布置与安装接线图；(6)编制设计文件与使用说明书。2.简述三相异步电动机星三角降压启动的工作原理及适用条件。答案：启动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组电压降为额定电压的1/3，启动电流降为直接启动的3.什么是PLC的扫描周期？它由哪几部分组成？答案：扫描周期是指PLC完成一次完整扫描所需的时间，包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行和输出刷新五个阶段。程序执行时间与用户程序长度和指令类型有关，输入采样与输出刷新时间固定。4.在电气自动控制系统中，为什么要设置保护电路？常见保护环节有哪些？答案：设置保护电路是为了保证设备和人身安全，避免因过载、短路、欠压、失压等故障损坏电气设备或引发事故。常见保护环节包括短路保护、过载保护、过流保护、欠压与失压保护、漏电保护、极限位置保护等。四、计算分析题（每题10分，共20分）1.某三相异步电动机，额定电压UN=380 V，额定功率PN=7.5 (1)额定电流IN(2)采用星三角降压启动时的启动电流Is答案：(1)额定电流I(2)直接启动电流I星三角降压启动时启动电流为直接启动的1/I解析：本题的核心是理解星三角启动的降压原理。星形接法时每相绕组电压为三角形接法的1/3，由于阻抗不变，相电流降为原来的1/2.某闭环调速系统采用比例积分（PI）调节器，已知系统开环传递函数为G其中K=20，T=试求：(1)系统的静态速度误差系数Kv(2)系统在单位斜坡输入下的稳态误差es答案：(1)该系统为I型系统，静态速度误差系数K(2)单位斜坡输入R(e解析：I型系统跟踪斜坡信号时存在常值稳态误差，误差大小与开环增益K成反比。增加开环增益或提高系统型别可以减小乃至消除斜坡输入下的稳态误差。五、综合设计题（每题15分，共30分）1.设计一台三相异步电动机的单向连续运行与点动混合控制电路。要求：(1)具有启动、停止、点动三种控制功能；(2)具有短路保护、过载保护和失压保护；(3)画出主电路与控制电路原理图，说明电路工作过程。答案：(1)主电路电源经断路器QF、接触器主触头KM、热继电器热元件FR接至电动机M，熔断器FU作短路保护。(2)控制电路控制电路由熔断器FU2、停止按钮SB1、启动按钮SB2、点动按钮SB3、接触器KM、中间继电器KA（或选择开关SA）组成。连续运行控制回路：SB2自锁触头KM与SB2并联。点动控制回路：点动按钮SB3串接在自锁回路中，按下SB3时自锁回路被切断，KM线圈得电但无法自锁，实现点动；松开SB3后KM断电。(3)工作过程合上QF，按下启动按钮SB2，KM线圈得电，主触头闭合，电动机启动运行；松开SB2后，KM自锁触头保持线圈得电，电动机连续运行。按下停止按钮SB1，KM线圈断电，电动机停止。需要点动时，按下点动按钮SB3，KM线圈得电，电动机启动；因SB3断开了自锁回路，松开后KM断电，电动机停止。FR热继电器在电动机过载时断开控制电路，实现过载保护；QF实现短路保护与失压保护。解析：点动与连续运行的切换本质上是对自锁回路的通断控制。设计时要确保点动状态下自锁触头不起作用，连续运行状态下自锁回路可靠闭合，两者互不干扰。中间继电器（或选择开关）方案可以更清晰地分离两种工作模式。2.某物料分拣生产线需要完成以下控制任务：•传送带由三相异步电动机驱动，由PLC控制其启停；•物料到位后，光电传感器检测到信号，PLC控制电磁阀动作，将物料推入料箱；•推料动作持续1秒后自动复位；•传送带在按下停止按钮后立即停止；•系统设置急停按钮，急停时所有输出立即断开。已知PLC输入信号包括：启动按钮SB1、停止按钮SB2、急停按钮SB3、光电传感器SQ；输出信号包括：接触器KM（控制传送带电动机）、电磁阀YV。要求：(1)列出PLC的I/O分配表；(2)设计PLC梯形图程序（可采用功能指令或基本指令描述逻辑关系）；(3)说明系统运行过程。答案：(1)I/O分配表输入设备输入端子输出设备输出端子启动按钮SB1I0.0接触器KMQ0.0停止按钮SB2I0.1电磁阀YVQ0.1急停按钮SB3I0.2光电传感器SQI0.3(2)梯形图逻辑描述传送带启动与停止：•I0.0启动信号与Q0.0自锁并联；•I0.1停止信号串接在回路中；•I0.2急停信号串接在回路中，急停时Q0.0断电。推料控制：•当I0.3光电传感器检测到物料时，置位Q0.1；•同时启动定时器T37（延时1秒）；•T37定时时间到，复位Q0.1，完成一次推料动作。梯形图逻辑表达式可写为：QQ其中T37为1秒定时器，T(3)系统运行过程按下启动按钮SB1，Q0.0得电并自锁，接触器KM吸合，传送带运行。物料到达光电传感器位置时，I0.3接通，Q0.1置位，电磁阀得电推动物料入箱；同时定时器T37开始计时，1秒后T37动作，Q0.1复位，电磁阀失电返回原位。需要停机时按下SB2，Q0.0失电，传送带停止。若发生紧急