工厂电气控制设备试卷及答案

工厂电气控制设备试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共30分。每题只有一个正确答案，将正确答案的字母填在括号内）1.下列低压电器中，属于控制电器范畴的是（）A.熔断器B.交流接触器C.热继电器D.低压熔断器2.接触器实现自锁控制时，需将自身的（）并联在启动按钮两端。A.常开主触点B.常闭主触点C.常开辅助触点D.常闭辅助触点3.热继电器在三相异步电动机控制电路中的核心作用是（）A.短路保护B.过载保护C.过压保护D.失压保护4.三相笼型异步电动机采用星-三角降压启动时，启动转矩为直接启动转矩的（）A.1/√3B.1/3C.√3倍D.3倍5.三菱FX系列PLC中，输入继电器的驱动规则是（）A.仅由外部输入信号驱动B.仅由内部程序驱动C.可由外部信号或内部程序驱动D.由输出继电器联动驱动6.通电延时型时间继电器的线圈断电时，其延时触点的动作特点是（）A.常开触点延时闭合，常闭触点延时断开B.常开触点瞬时闭合，常闭触点瞬时断开C.常开触点瞬时断开，常闭触点瞬时闭合D.常开触点延时断开，常闭触点延时闭合7.低压配电系统中，小电流回路熔断器的熔体常用材料为（）A.纯银B.铅锡合金C.紫铜D.铸铁8.中间继电器在控制电路中的主要作用不包括（）A.增加触点数量B.放大触点容量C.实现信号中转D.实现过载保护9.下列关于电气控制原理图绘制规则的描述，符合国家标准的是（）A.所有电器触点均按通电动作后的状态绘制B.主电路用细实线绘制，辅助电路用粗实线绘制C.主电路通常排布在图面的左侧或上方，辅助电路排布在右侧或下方D.同一电器的各部件必须绘制在同一区域10.三相异步电动机反接制动的核心特点是（）A.制动平稳，能量损耗小B.制动迅速，冲击大，适用于不频繁制动场合C.制动速度慢，适用于大容量电机D.需配套直流电源，设备成本较高11.目前通用工业变频器的主流主电路拓扑结构是（）A.交-交变频B.交-直-交变频C.直-交变频D.直-直变频12.低压断路器中，用于实现短路保护的脱扣器类型是（）A.过电流脱扣器B.失压脱扣器C.分励脱扣器D.热脱扣器13.PLC循环扫描工作的三个核心阶段不包括（）A.输入采样B.程序执行C.输出刷新D.故障诊断14.具有自锁功能的接触器控制电路，能够实现的固有保护功能是（）A.短路保护B.过载保护C.失压（零压）保护D.过流保护15.行程开关在电气控制电路中无法实现的功能是（）A.位置控制B.限位保护C.顺序控制D.过载保护二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有2个及以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）1.交流接触器的核心组成部分包括（）A.电磁机构B.触点系统C.灭弧装置D.脱扣器机构E.熔体组件2.下列低压电器中，属于保护电器类别的有（）A.熔断器B.热继电器C.控制按钮D.过电压继电器E.行程开关3.三相笼型异步电动机采用星-三角降压启动，必须满足的条件有（）A.正常运行时定子绕组为星形接法B.正常运行时定子绕组为三角形接法C.启动时负载为重载工况D.启动时负载为空载或轻载工况E.电机转子为绕线式结构4.可编程控制器（PLC）的主要技术特点有（）A.可靠性高，抗干扰能力强B.编程简单，易于现场人员掌握C.通用性强，组态灵活D.维护方便，体积小能耗低E.必须配置专用供电电源，通用性差5.三相异步电动机继电接触控制系统的常规保护环节包括（）A.短路保护B.过载保护C.失压保护D.温度保护E.过电流保护三、判断题（每题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.热继电器具有热惯性特性，因此不能用于电动机的短路保护。（）2.接触器的自锁触点是与启动按钮并联的常闭辅助触点。（）3.低压断路器既可以作为控制电器手动通断电路，也可以实现短路、过载、失压等多种保护。（）4.三相笼型异步电动机星-三角降压启动时，启动线电流是直接启动线电流的1/3。（）5.三菱FX系列PLC的输出继电器既可以由内部程序驱动，也可以由外部输入信号直接驱动。（）6.通电延时型时间继电器的常开延时触点，在线圈断电时会瞬时断开复位。（）7.熔断器的额定电压必须大于或等于被保护电路的额定电压。（）8.三相异步电动机反接制动适用于频繁正反转的大容量电动机。（）9.绘制电气控制原理图时，所有电器的触点均按线圈未通电、电器未受外力作用时的初始状态绘制。（）10.变频器的VVVF控制方式是指变压变频控制，通过同时改变输出电压和频率实现电机转速调节。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述热继电器的工作原理及在三相异步电动机控制中的主要作用。2.什么是接触器的自锁控制？自锁控制电路具有哪些保护功能？3.简述可编程控制器（PLC）的循环扫描工作过程及各阶段的核心任务。4.简述三相笼型异步电动机星-三角降压启动的工作原理及适用场合。五、综合分析题（共25分）1.（12分）某三相笼型异步电动机双重互锁正反转控制电路的组成及连接关系如下：■主电路：三相电源经电源隔离开关QS、主电路熔断器FU1后，分为两条支路，分别接正转接触器KM1的三对主触点、反转接触器KM2的三对主触点（KM2换接两相电源相序），两条支路汇合后经热继电器FR的三相发热元件连接至电动机M的定子绕组。■控制电路：控制电源经控制电路熔断器FU2后，先串联常闭停止按钮SB1，之后分为两条并联支路：第一支路（正转控制）：常开正转启动按钮SB2与KM1的常开辅助触点并联，之后依次串联反转启动按钮SB3的常闭触点、KM2的常闭辅助触点、KM1线圈、FR的常闭触点，最终接至控制电源另一端；第二支路（反转控制）：常开反转启动按钮SB3与KM2的常开辅助触点并联，之后依次串联正转启动按钮SB2的常闭触点、KM1的常闭辅助触点、KM2线圈、FR的常闭触点，最终接至控制电源另一端。请完成以下问题：（1）分别说明主电路中QS、FU1、KM1、KM2、FR的作用（5分）（2）说明该控制电路的互锁类型、工作原理及设置互锁的目的（4分）（3）列出该电路包含的所有保护环节及对应的实现电器（3分）2.（13分）某工厂物料传送带系统有两台三相异步电动机驱动，分别为传送带1电机M1、传送带2电机M2。控制要求如下：①启动：按下启动按钮后，M1先启动，运行5秒后M2自动启动；②停止：按下停止按钮后，M2先停止，间隔3秒后M1自动停止；③保护：任意一台电机过载时，两台电机立即停止；④采用三菱FX系列PLC实现控制。请完成以下问题：（1）列出PLC的I/O地址分配表及所需内部软元件说明（4分）（2）写出符合控制要求的PLC梯形图对应的指令语句表（5分）（3）分别简述系统启动、停止、过载三种工况下的工作过程（4分）参考答案及评分标准一、单项选择题（每题2分，共30分）1.B2.C3.B4.B5.A6.C7.B8.D9.C10.B11.B12.A13.D14.C15.D二、多项选择题（每题3分，共15分）1.ABC2.ABD3.BD4.ABCD5.ABCE三、判断题（每题1分，共10分）1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.×9.√10.√四、简答题（每题5分，共20分，得分点清晰即可酌情给分）1.（1）工作原理：热继电器利用电流的热效应工作，核心部件为双金属片（两种热膨胀系数不同的金属碾压而成）和串联在主电路中的发热元件。当电动机过载时，主电路电流超过额定值，发热元件发热量增大，使双金属片受热向上弯曲，推动导板和传动机构，使串联在控制电路中的常闭触点断开（3分）。（2）主要作用：实现三相异步电动机的过载保护、断相保护，避免电机因长期过载或断相运行烧毁绕组；因热惯性较大，不能用作短路保护（2分）。2.（1）自锁控制定义：将接触器自身的常开辅助触点并联在启动按钮两端，当按下启动按钮、接触器线圈得电后，常开辅助触点闭合，即使松开启动按钮，接触器线圈仍可通过自身的辅助触点保持通电，使电机持续运行，这种控制方式称为自锁（或自保）控制，并联的常开辅助触点称为自锁触点（3分）。（2）保护功能：具有失压（零压）保护和欠压保护功能，即当电网电压消失或降低到额定电压的70%以下时，接触器线圈吸力不足，自锁触点断开，线圈失电，电机停止运行；电网恢复供电后，不会自行启动，避免发生设备或人身事故（2分）。3.PLC采用循环扫描的工作方式，一个完整的扫描周期分为三个核心阶段（1分）：（1）输入采样阶段：PLC以扫描方式依次读取所有输入端子的通断状态，并将状态写入输入映像寄存器中，在此期间输入映像寄存器的内容被锁存，不会随外部输入信号变化而改变（1.5分）；（2）程序执行阶段：PLC按从上到下、从左到右的顺序扫描用户程序，根据输入映像寄存器的状态和内部软元件的状态，执行逻辑运算，并将运算结果写入对应的元件映像寄存器中（1.5分）；（3）输出刷新阶段：所有指令执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中所有输出继电器的状态，一次性传送到输出锁存器中，再通过输出端子驱动外部负载（1分）。4.（1）工作原理：启动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为额定相电压的1/√3（即线电压为额定线电压的1/√3），启动电流为直接启动线电流的1/3，启动转矩为直接启动转矩的1/3；当电机转速上升到接近额定转速时，将定子绕组切换为三角形接法，每相绕组承受额定电压，电机进入全压正常运行（3分）。（2）适用场合：仅适用于正常运行时定子绕组为三角形接法的笼型异步电动机，且只能用于空载或轻载启动的场合（因启动转矩仅为额定转矩的1/3，无法带动重载启动）（2分）。五、综合分析题（共25分）1.（12分）（1）主电路各电器作用（每个1分，共5分）：①QS（电源隔离开关）：电路检修时切断电源，形成明显断开点，保障检修人员安全；正常运行时保持合闸状态。②FU1（主电路熔断器）：实现主电路的短路保护，当主电路发生短路故障时，熔体瞬时熔断，切断电源。③KM1（正转接触器）：通过主触点的通断控制电机正转回路的电源，实现电机正转运行的自动控制。④KM2（反转接触器）：通过主触点的通断控制电机反转回路的电源（换接两相相序），实现电机反转运行的自动控制。⑤FR（热继电器）：发热元件串联在主电路中，检测电机运行电流，实现电机的过载保护和断相保护。（2）互锁类型、原理及目的（4分）：该电路为双重互锁（按钮互锁+接触器互锁）（1分）。①按钮互锁（机械互锁）：正转启动按钮SB2和反转启动按钮SB3为复合按钮，其常闭触点互相串联在对方的线圈回路中。按下正转按钮时，其常闭触点先断开反转线圈回路，再接通正转线圈回路；按下反转按钮时同理，可实现正反转的直接切换（1分）。②接触器互锁（电气互锁）：KM1和KM2的常闭辅助触点互相串联在对方的线圈回路中。当KM1线圈得电时，其常闭辅助触点断开，切断KM2线圈回路；KM2得电时同理，从电气上保证两个接触器不会同时得电（1分）。③互锁目的：防止正、反转接触器同时得电，造成主电路两相电源短路事故（1分）。（3）保护环节及实现电器（3分，每个1分，答出3个即可满分）：①短路保护：由FU1（主电路熔断器）、FU2（控制电路熔断器）实现；②过载保护：由FR（热继电器）实现；③失压（零压）保护：由接触器KM1、KM2的自锁触点实现；④欠压保护：由接触器KM1、KM2的电磁机构特性实现（电压低于70%额定值时线圈吸力不足，触点断开）。2.（13分）（1）I/O地址分配及内部软元件说明（4分）■输入端口（2分，每个0.5分）：X0：启动按钮（常开，按下接通）X1：停止按钮（常开，按下接通）X2：热继电器常闭触点（正常时接通，过载时断开）■输出端口（1分，每个0.5分）：Y0：传送带1电机接触器KM1（控制M1）Y1：传送带2电机接触器KM2（控制M2）■内部软元件（1分，每个0.5分）：T0：启动延时定时器，100ms基时，设定值K50（对应5s）T1：停止延时定时器，100ms基时，设定值K30（对应3s）M0：运行状态记忆继电器，记忆系统已进入正常运行状态，避免启动阶段误触发停止延时（2）指令语句表（5分，指令错误每条扣0.5分，扣完为止）0LDX01ORY02ANIT13ANIX24OUTY05OUTT0K508LDT09ORY110ANIX111ANIX212OUTY113LDY114SETM015LDIY016RSTM017LDM018ANDY019ANIY120OUTT1K30（3）各工况工作过程（4分，启动1.5分，停止1.5分，过载1分）①启动过程：按下启动按钮X0，X0常开触点闭合，Y0线圈得电并自锁，传送带1电机M1启动运行；同时T0定时器线圈得电开始计时。计时5s后T0常开触点闭合，Y1线圈得电并自锁，传送带2电机