機(jī)電一體化技術(shù)課程復(fù)習(xí)題(有答案)

1、一、名詞解釋：1、機(jī)電一體化：機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。2、 柔性制造系統(tǒng)：柔性制造系統(tǒng)(Flexible Ma nu facturi ng System )是由兩臺(tái)或兩臺(tái) 以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物料流和信息流的自動(dòng)化。3、傳感器：傳感器適機(jī)電一體化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，能把各種不同的非電量轉(zhuǎn)換成電量，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，將其變成系統(tǒng)可識(shí)別的電信號(hào)，傳遞給控制單元。4、伺服

2、電動(dòng)機(jī)：伺服電動(dòng)機(jī)又稱控制電機(jī)，其起動(dòng)停止、轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角隨輸入電壓信號(hào)的大小及相位的改變而改變。輸入的電壓信號(hào)又稱控制信號(hào)或控制電壓，改變控制信號(hào)可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)完成所要求的各種動(dòng)作。5、感應(yīng)同步器：感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線 和圓盤式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。6、 人機(jī)接口：人機(jī)接口( HM)是操作者與機(jī)電系統(tǒng)(主要是控制微機(jī))之間進(jìn)行信息 交換的接口，主要完成輸入和輸出兩方面的工作。7、 PLC:可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡稱 PLC.是一種在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開

3、發(fā)出來，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，廣泛應(yīng)用在各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制中。8、變頻器：變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率 的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變 功率因素以及過流 /過壓/過載保護(hù)等功能。9、通信協(xié)議：通信協(xié)議是指通信雙方就如何交換信息所建立的一些規(guī)定和過程，包括 邏輯電平的定義、應(yīng)用何種物理傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)幀的格式、通信站地址的確定、數(shù)據(jù)傳輸方 式等。10、MPS系統(tǒng)：模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)( Modular Production System

4、 )簡稱 MPS系統(tǒng)， 它是德國FESTC公司結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)的特點(diǎn)研制開發(fā)的模擬自動(dòng)化生產(chǎn)過程，集機(jī)械、電子、 傳感器、氣動(dòng)、通信為一體的高度集成的機(jī)電一體化裝置。二、填空題1、電感式傳感器是一種把微小位移變化量轉(zhuǎn)變成電感變化量的位移傳感器。2、光電編碼器根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為增量式和絕對(duì) 3、熱電阻溫度傳感器的工作原理是基于金屬的熱電阻效應(yīng)。4、熱電偶溫度傳感器的工作原理是基于物體的熱電效應(yīng)。5、對(duì)伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求是系統(tǒng)精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)特性、工作頻 6、液壓系統(tǒng)一般包括動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件四個(gè)部分。7、典型的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由氣源裝置、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件組成。8、機(jī)電控制系

5、統(tǒng)的機(jī)械裝置主要包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和執(zhí)行器三個(gè)部分。9、機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)環(huán)節(jié)：靜態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 10、欠電流繼電器利用其常開觸點(diǎn)串接在被控線路中起欠流保護(hù)。11、過電流繼電器利用其常閉觸點(diǎn)串接在被控線路中起過流保護(hù)。12、接口的基本功能主要有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、放大、通信聯(lián)絡(luò)。13、伺服系統(tǒng)的基本組成包括控制器、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)裝置、比較環(huán) 14、工作接地分為一點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地。15、 機(jī)電一體化產(chǎn)品按用途可以劃分為辦公機(jī)電一體化產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)機(jī)電一體化產(chǎn)品和民 用機(jī)電一體化產(chǎn)品。程控制器由編程器、微處理器、存儲(chǔ)器、電源和輸入/輸出接口等部分構(gòu)成。17、S7-200 PLC的控制

6、程序通常由用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)組成。18、PLC根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式分為并行和串行通信通信方式。19、PLC的串行通信接口有 RS232C RS485 RS422。20、S7-200的通信協(xié)議為PPI協(xié)議。21、 交-直-交變頻器的內(nèi)部電路主要由整流電路、直流中間電路、 逆變電路和控制電路 組成。22、機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的能源有電力源、液壓源和氣壓 三、簡答題1. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素有哪些？答：一個(gè)較完整的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)，包括以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力源、 傳感裝置、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器等，各要素和環(huán)節(jié)之間通過接口相聯(lián)系。2. 測(cè)試傳感部分的作用答：測(cè)試傳感部分的作用： 對(duì)系

7、統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn) 行檢測(cè)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)分析處理后產(chǎn)生控制信息。3. 傳感器是如何分類的？答：傳感器的分類方法有如下幾種：按用途、工作原理、變換原理、輸出信號(hào)性質(zhì)分類。4. 簡述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的組成。答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路由脈沖信號(hào)發(fā)生器、分頻器、脈沖分配器和脈沖放大器組成。5. 簡述直流伺服電機(jī)兩種控制方式的特點(diǎn)。答：直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場(chǎng)不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號(hào)來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩；另一種是勵(lì)磁磁場(chǎng)控制，即通過改變勵(lì)磁電流的大小來改變定子磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

8、速和輸出轉(zhuǎn)矩。采用電樞電壓控制方式時(shí)，由于定子磁場(chǎng)保持不變，其電樞電流可以達(dá)到額定值，相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以達(dá)到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。而采用勵(lì)磁磁場(chǎng)控制方式時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行條件下磁場(chǎng)已接近飽和，因而只能通過減弱磁場(chǎng)的方法來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于電樞電流不允許超過額定值，因而隨著磁場(chǎng)的減弱，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，但輸出轉(zhuǎn)矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調(diào)速方式。6. 為什么說接觸器自鎖線路具有欠壓和失壓的保護(hù)作用？當(dāng)失壓和欠壓時(shí)，接觸器線圈的電磁吸引力消失或不足，接觸器觸點(diǎn)釋放，斷開控制線路，從而使電動(dòng)機(jī)主電路斷開。7. 簡述PLC系統(tǒng)與繼電器接觸器控制

9、系統(tǒng)的區(qū)別。答：1）控制方式：繼電器控制系統(tǒng)的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械 觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控 制。PLC控制系統(tǒng)采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。2） 工作方式：繼電器控制系統(tǒng)采用并行的工作方式，PLC控制系統(tǒng)采用串行工作方式。3） 控制速度：繼電器控制系統(tǒng)控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC控制系統(tǒng)是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。4）定時(shí)與計(jì)數(shù)控制：繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間

10、繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí) 間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。繼電器控制系統(tǒng)不具備計(jì)數(shù)功能。PLC控制系統(tǒng)用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間 方便，不受環(huán)境影響。另外PLC系統(tǒng)具備計(jì)數(shù)功能。5）可靠性和維護(hù)性：繼電器控制系統(tǒng)可靠性較差，線路復(fù)雜，維護(hù)工作量大，PLC 控制系統(tǒng)可靠性較高，外部線路簡單，維護(hù)工作量小。8. PLC 交流開關(guān)量輸入模塊和直流開關(guān)量輸入模塊分別適用什么場(chǎng)合？答：由于交流輸入模塊電路中增加了限流、濾波和整流三個(gè)環(huán)節(jié)，因此，輸入信號(hào)的延遲時(shí)間要比直流輸入電路的要長， 但由于其輸入端是高電壓， 因此輸入信號(hào)的可靠性要

11、比直 流輸入電路要高。一般來說，交流輸入方式用于有油霧、 粉塵等惡劣環(huán)境， 對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)要求 不高的場(chǎng)合，而直流輸入模塊用于環(huán)境較好，電磁干擾輕，對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)要求較高的場(chǎng)合。9. PLC 開關(guān)量輸出模塊有哪幾種類型？各能驅(qū)動(dòng)何種負(fù)載？答：PLC的輸出模塊有三種：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。繼電器輸出型既 可用于交流輸出， 也用于直流輸出。 晶體管輸出型用于直流輸出。 雙向晶閘管輸出型用于控 制外部交流負(fù)載10. PWM脈寬調(diào)速原理。答：PWMH英文Pulse Width Modulation（ 脈沖寬度調(diào)制）縮寫，按一定規(guī)律改變脈 沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。11.

12、控制系統(tǒng)接地的目的。 答：將電路、設(shè)備機(jī)殼等與作為零電位的一個(gè)公共參考點(diǎn)（大地）實(shí)現(xiàn)低阻抗的連接，稱之謂接地。接地的目的有兩個(gè)：一是為了安全， 例如把電子設(shè)備的機(jī)殼、 機(jī)座等與大地相 接，當(dāng)設(shè)備中存在漏電時(shí)，不致影響人身安全，稱為安全接地；二是為了給系統(tǒng)提供一個(gè)基 準(zhǔn)電位， 例如脈沖數(shù)字電路的零電位點(diǎn)等， 或?yàn)榱艘种聘蓴_， 如屏蔽接地等。 稱為工作接地。 工作接地包括一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種方式。12. 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)主要包括哪些方面？答：主要包括系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、使用條件、經(jīng)濟(jì)效益。 13為什么采用機(jī)電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度?答：機(jī)電一體化技術(shù)使機(jī)械傳動(dòng)部分減少， 因而使機(jī)械

13、磨損， 配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少， 同時(shí)由于采用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)， 控制， 補(bǔ)償和校正因各種干擾 因素造成的誤差，從而提高精度。14機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)有哪些 ? 答：機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)有：機(jī)械技術(shù)，計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，白動(dòng)控制 技術(shù)，傳感器測(cè)試技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。15簡述機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，詳細(xì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 答：詳細(xì)設(shè)計(jì)主要包括：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；業(yè)務(wù)的分組；機(jī)械本體及工具設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)；程序設(shè)計(jì)； 后備系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 完成詳細(xì)設(shè)計(jì)書及制造圖樣； 產(chǎn)品出廠及使用文件的設(shè)計(jì)。16簡述 AD、 DA 接口的功能。答： AD 接口的功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感

14、器變成的電壓、電流等信號(hào)轉(zhuǎn)換 為數(shù)字量。D/ A接口是將二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。17. 機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些要求？ 答：機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求有：精度；穩(wěn)定性；快速響應(yīng)性；還應(yīng)滿足小型、輕量、高速、低沖擊振動(dòng)、低噪聲和高可靠性。18. S7-200 PLC 有哪些硬件資源，如何對(duì)他們尋址？答：S7-200 PLC的硬件資源包括輸入輸出映像寄存器區(qū)（ I/Q ）、標(biāo)志位存儲(chǔ)器區(qū)（M）、 特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器區(qū)（SM）、定時(shí)器存儲(chǔ)器區(qū)（T）、計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器區(qū)（C）、順序控制標(biāo)志位 區(qū)（S）、變量存儲(chǔ)器區(qū)（V、局部存儲(chǔ)器區(qū)（L）、累加器（AC） /高速計(jì)數(shù)器（HC）、模擬量

15、輸入輸出寄存器（AI/AQ、等，S7-200 PLC的尋址方式有立即數(shù)尋址、直接尋址和間接尋址 三大類。4四、選擇題。1. 受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種反饋控制系統(tǒng)稱（）A. 順序控制系統(tǒng)B.伺服系統(tǒng)機(jī)器人2. 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的是與轉(zhuǎn)速（A.成正比的交流電壓C.成正比的直流電壓3. 某4極交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率為 （ ）A.1450 r/min C.735 r/min 4. 計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的公式為（3冊(cè)A.廠!B.T smCOS360aC.數(shù)控機(jī)床D.工業(yè))B.成反比的交流電壓D.成反比的直流電壓50Hz,當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.02時(shí)，其轉(zhuǎn)速為B.1470 r/min D.2940 r/min

16、130fmeC.毗山D. 180 -5inc5. 圖示利用繼電器觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)為(A. (A+) ( l:.+B)B. A +_ BC. (A+B) (：_+)D.機(jī)械特性D. A B+ 丄石9. 步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)子齒數(shù)不變的條件下,A. 0.5 倍B. 2 倍10. 感應(yīng)同步器可用于檢測(cè)（）A.位置B.加速度11. 機(jī)電一體化”在國外被稱為（A. MachineB. Electronics若拍數(shù)變成原來的C. 0.25 倍2倍，則步距角為原來的（）D.不變C .速度D)C. Mechatronics.位移D. A 和 BA.機(jī)械學(xué)與信息技術(shù)B.機(jī)械學(xué)與電子學(xué)C.機(jī)械學(xué)與自動(dòng)化技術(shù)D.機(jī)械學(xué)與

17、計(jì)算機(jī)7.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)包括（)A. CAD CAPP CAMB. FMSC.計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理D. A B 和 C8.直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓與輸出轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系式稱為其（6. Mechatro nics是兩個(gè)不同學(xué)科領(lǐng)域名稱的組合，這兩個(gè)不同的學(xué)科是（A.轉(zhuǎn)速特性B.調(diào)節(jié)特性C.工作特性#12.機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分的主要功能是（D. A、B 和 CA.提供動(dòng)力B.傳遞運(yùn)動(dòng)C.傳遞動(dòng)力13. 在交流伺服電機(jī)中，控制繞組與勵(lì)磁繞組在空間相差的電角度是（）A. 60B. 45C. 0D. 90 B和傾斜角B之間的關(guān)系為（A.WB 了WB. B TC.Wb：:t15.差分變壓器傳

18、感器屬于（）A.渦流式B.自感型C.互感型14.光柵式位移傳感器的柵距W莫爾條紋的間距16.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)通常用于控制系統(tǒng)的（A.開環(huán)控制B. C和DC.全閉環(huán)控制D.B： 1-5TD.可變磁阻式D.半閉環(huán)控制五、應(yīng)用題1.采用PLC設(shè)計(jì)二臺(tái)電動(dòng)機(jī) A B工作的系統(tǒng)。（1）按鈕X1為A電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，按鈕 X2為A電動(dòng)機(jī)停止（輸出 Y1）;（2） 按鈕X3為B電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，按鈕 X4為B電動(dòng)機(jī)停止（輸出 Y2）;（3）只有A電動(dòng)機(jī)在工作中，B電動(dòng)機(jī)才能工作。要求：畫出梯形圖，寫出助記符指令程序。答：（1）梯形圖：（2）助記符指令程序：STRX1vt7卜ORY1AND NOTX2OUTY1丫 2 / |STRX3ORY2AND NOTX4ANDY1OUTY22、下圖為小車送料過程示意圖?，F(xiàn)采用可編程控制器控制，寫出小車PLC控制的梯形 圖。小車的送料過程為：當(dāng)小車處于左限位開關(guān)ST1處時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，小車向右運(yùn)行；碰到右限位開關(guān) ST2后，小車開始裝料，裝料時(shí)間為15秒；然后小車向左運(yùn)行，碰到左限位開關(guān)ST1后，小車開始卸料，卸料時(shí)間為10秒；至此完成一次動(dòng)作。任何時(shí)候壓下停止按鈕，小車將停止動(dòng)作。根據(jù)上述描述寫出用PLC控制的梯形圖。輸入/輸出點(diǎn)的分配輸入輸出其它啟動(dòng)按鈕X400右行電磁閥Y430時(shí)間繼電器1（ 15 秒）T450ST