#09-10(上)電氣控制技術(shù)參考

1、華僑大學(xué)電氣控制技術(shù)試卷A（參考答案）專業(yè)：電氣工程及自動化07（A/B班）考試日期:2009年12_月22日姓名：班級學(xué)-號：一、簡要分析下列問題（36%）1、配電線路與電控系統(tǒng)的常見的保護類型有那些？答：保護主要包括兩大類：其一為保證在故障工作狀態(tài)下線路及設(shè)備的安全。其二為保證人身安全。常見有：（1）過、欠電流保護；（2）過、欠壓（失壓）保護；（3）電動機的斷相保護；（4）漏電保護。（5）其它保護，如溫度保護、限位保護、速度保護等2、繼電器與接觸器都是控制電器，結(jié)構(gòu)原理上有何區(qū)別？答：從執(zhí)行機構(gòu)看，接觸器通常有主觸頭與輔助觸頭之分，主觸頭用于大容量電路或主電路，有較強的滅弧措施，而輔助觸頭

2、用于控制電路等輔助電路，沒有額外的滅弧措施；繼電器沒有主輔觸頭之分，用于小容量輔助電路，最多存在滅火花電路。從感測器官看，絕大部分接觸器是單一的電壓信號，而且動作值正常使用時不用整定。繼電器的感測信號可能是電量，也可能是非電量，動作值使用時要根據(jù)不同的控制要求設(shè)定。3、交流接觸器使用一段時間后，線圈過熱或燒損試分析不少于6種的原因。答：（1）電源電壓過高或過低；（2）線圈技術(shù)參數(shù)（如額定電壓、頻率、負載因數(shù)及適用工作制等）與實際使用條件不符（3）操作頻率過高（4）線圈制造不良或由于機械損傷、絕緣損壞等（5）使用環(huán)境條件：如空氣潮濕，含有腐蝕性氣體或環(huán)境溫度過高（6）運動部分卡住（7）交流鐵心極

3、面不平或去磁氣隙過大（8）交流接觸器派生直流操作的雙線圈，因常閉聯(lián)鎖觸頭熔焊不釋放、而使線圈過熱。4、分析變頻器控制電路的基本構(gòu)成與作用。答：變頻器控制電路的基本構(gòu)成有：（1）變頻器主控制電路：由高性能的微處理器及其外圍電路構(gòu)成。主要完成輸入信號處理、加減速率調(diào)節(jié)功能、運算處理、PWM波形處理；提供主電路控制信號。（2）檢測電路：將變頻器或電動機的工作狀態(tài)反饋至微處理器。（3）外部接口電路：與系統(tǒng)中的其它部件連接的接口，如順序控制指令輸入電路，頻率信號或模擬信號、通訊接口（如RS232、RS485、現(xiàn)場總線）等。（4）數(shù)字操作器：人機界面，提供設(shè)定與顯示。（5）變頻器的保護電路：對各種信號進行

4、處理與運算，提供相應(yīng)的保護。5、簡述CNC系統(tǒng)管理軟件與控制軟件的作用。答：CNC系統(tǒng)是一個實時計算機系統(tǒng)，其軟件包括管理軟件與控制軟件兩大部分。管理軟件：用于系統(tǒng)自檢與故障判斷、機床狀態(tài)與報警；加工程序的輸入、輸出、顯示加工零件、刀具位置、系統(tǒng)參數(shù)等?？刂栖浖河糜诳刂茩C床運動，包括譯碼、刀具補償、速度控制、插補運算、位置控制等。6、開放系統(tǒng)互連模型OSI采用那7層結(jié)構(gòu)？DeviceNet現(xiàn)場總線采用何種結(jié)構(gòu)？答：OSI參考模型將整個網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分成7個層次，由低到高分別為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。DeviceNet現(xiàn)場總線采用采用7層結(jié)構(gòu)中的三層：物

5、理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。二、下圖為實現(xiàn)電機帶漏電保護的、采用時間原則的反接制動控制線路，指出并說明圖中的錯誤，給出改正后的線路圖。（10%）KMLKTKIT答：錯誤1漏電保護應(yīng)采用斷路器QF而不是轉(zhuǎn)換開關(guān)QS,錯誤2:電機要實現(xiàn)漏電保護，機殼應(yīng)接地。錯誤3:與SB1常開并聯(lián)的觸點沒有文字符號，按設(shè)計要求，此處應(yīng)為KM1o錯誤4:KM2常閉控制KM2線圈，KM2無法保持得電，按設(shè)計要求，此處應(yīng)為互鎖，改為KM1常閉。錯誤5:時間繼電器線圈與觸點的類型不一致，按設(shè)計要求應(yīng)為斷電延時，觸點圖形符號改為斷電延時。改正后電路如下所示：三、圖示說明軟起動器的原理圖，簡要說明斜坡恒流升壓起動方法。（10%

6、）答：電子式軟起動器是利用電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機技術(shù)，將強電和弱電結(jié)合起來的控制技術(shù)。下圖軟起動器的原理示意圖。實際上是一種電子降壓起動。電流互!S當(dāng)6161軟起動器原理示意圖圖斜坡恒流起動斜坡恒流升壓起動方式是在晶閘管的移相電路中，弓I入電機電流反饋，使電機在起動過程中保持恒流、起動平穩(wěn)。這種軟起動方式是應(yīng)用最多的起動方法，尤其適用于風(fēng)機、泵類負載的起動。起動曲線如圖所示。四、圖示為采用時間原則控制的繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動，試分析其工作原理。若采用電流原則，作出相應(yīng)的控制線路圖。（12%）門KMKMFRKM,TigK-JVlj2TIQKM|FTtXIEKMjjKM耳K

7、M答：按下SB2起動時KM得電，轉(zhuǎn)子串最大電阻（1RQ+2RQ+3RQ起動，KT1得電計時。KT1時間到，KM1得電，旁路切斷1RQ電阻，電機串電阻（2RQ+3RQ起動，KT2得電計時；KT2時間到，KM2得電，電機串電阻3RQ起動，KT3得電計時；KT3時間到，KM3得電，電機全壓起動并運行；停止時，按下SB1,KM失電，所有電器失電，電機失電，依靠慣性停轉(zhuǎn)。采用電流原則時，控制電路如下所示，KA1KA2KA3為檢測起動電流的過流繼電器，KA1設(shè)定值KA2設(shè)定值KA3設(shè)定值。、-3n口M2正向起動（程M2失電；1分鐘制動要求，試用當(dāng)動作時五、某一控制要求如下：當(dāng)M1起動時間達2分鐘后SB（起

8、動按鈕）'t電機Mi正轉(zhuǎn)起動（程序1）當(dāng)M2速度達設(shè)定值后序2）M3起動，Mi正向失電（程序3）后M1反轉(zhuǎn)-tM1、M3失電切It進入（程序1）。系統(tǒng)無起、一般設(shè)計法設(shè)計電氣控制線路，并有短路保護、過載保護、失壓保護與停止功能。（16%）解：所設(shè)計的電路如下圖所示:六、圖示為從一地運貨到兩地的控制系統(tǒng)示意圖。開機時小車不處于于SQ1處，則閃爍報警（閃SB1按下無效。六、圖示為從一地運貨到兩地的控制系統(tǒng)示意圖。開機時小車不處于于SQ1處，則閃爍報警（閃SB1按下無效。其中系統(tǒng)的某一功能對應(yīng)的控制要求如下：1秒，滅1秒，周期為2秒），此時起動按鈕若小車位SQ1處，按下起動按鈕SB1，車斗上

9、料位SQ4動作則直接右行，否則YV1動作裝料到上料位SQ4動作，YV1失電后右行，SQ2處卸料（YV2動作3分鐘），然后小車左行返回到SQ1處；繼續(xù)裝料到上料位SQ4動作，小車右行至SQ3卸料（YV2動作3分鐘），小車再左行到SQ1處，構(gòu)成一個工作周期。開機后自動工作30個工作周期后，停在SQ1處；若正常停（SB2）則完成當(dāng)前周期后停在SQ1處。若急停（SB3）或小車電機過載（FR1）故障，系統(tǒng)停止工作，如上閃爍報警。試設(shè)計PLC應(yīng)用系統(tǒng)的I/O安排與狀態(tài)流程圖。（16%）日SQ1疔SQ2SQ3J牛工作周期地貨物運往兩地示產(chǎn)圖答：I/O安排與相應(yīng)的狀態(tài)流程圖如下圖所示:ZRSTS20S28+M

10、8O02RSTC0S22S-|XI-T2SQ2處卸貨®12K1800THR5TM0急停過載記憶MOM8002-rfHSETMOX1T1TOS23so"i*4XI-X2S24JXIY5S2QS25SO一一-IXI-X4o左行SQ1處)(6裝料Y2X5料滿SQ3ftS26SQ3處卸貨S28n2121KMKMYV'YVHDHrhH-HHrH甘©Y0Y1Y2Y3Y40M狀態(tài)流程圖I/O空排華僑大學(xué)電氣控制技術(shù)試卷B（參考答案）專業(yè)：電氣工程及自動化07（A/B班）考試日期:2009年12_月22日姓名：班級學(xué)號：一、簡要分析下列問題（32%）1、交流電磁機構(gòu)與直流

11、電磁機構(gòu)有那些基本區(qū)別？答：直流電磁機構(gòu)恒安匝，吸合過程中穩(wěn)態(tài)電流不變，而交流電磁機構(gòu)在吸合時電流最大，吸合后電流最小。因此，頻繁起動的場所應(yīng)采用直流操作線圈。交流電磁機構(gòu)存在鐵耗，鐵芯與銜鐵采用疊片；而直流可采用整塊鋼。交流線圈應(yīng)考慮散熱，做低矮型的，直流線圈則做成瘦高型的；轉(zhuǎn)動式交流做成繞轉(zhuǎn)軸運動的，直流可做成繞棱角運動。交流電磁吸力存在過零，對單相電磁機構(gòu)應(yīng)裝設(shè)分磁環(huán)，而直流不用。2、刀開關(guān)、熔斷器、斷路器這三種配電電器，應(yīng)用上有何區(qū)別？答：刀開關(guān)是一種手動電器，主要用于隔離電源用的，大多數(shù)不能直接載流操作，對于負荷開關(guān)只能通斷正常電流。熔斷器感測器官與執(zhí)行機構(gòu)為同一體，即熔體，用于電流

12、性質(zhì)的保護，可用于反時限安秒特性的過載保護與短路瞬時保護。斷路器是一種多感測器官（各種脫扣器）配電電器，其作用主要是分閘，合閘方式有手動、電磁鐵、電動機等方式。作為電流性質(zhì)的保護有反時限的過載保護、帶延時的短路保護、瞬時的短路保護，而且有的還可選擇。此外，還有失欠壓保護、漏電保護等其它性質(zhì)的保護。3、熱繼電器使用后出現(xiàn)誤動作，試分析不少于6種在原因。答：（1）整定值偏小或選型錯誤；（2）電動機起動時間過長；（3）系統(tǒng)操作頻率過高（4）有強烈外部沖擊振動（5）沒有考慮溫度補償。（6）熱元件聯(lián)接導(dǎo)線截面太細或沒有搪錫處理。（7）安裝形式錯誤。4、變頻器有那些逆變器開關(guān)方式與控制策略？答：變頻器逆變

13、器開關(guān)方式有：PAM（脈幅調(diào)制）變頻器與PWM（脈寬調(diào)制）變頻器。變頻器用不同的控制方式，得到的調(diào)速性能、特性及用途是不同的?？刂品绞酱篌w分為開環(huán)控制及閉環(huán)控制。開環(huán)控制有U/f電壓與頻率成正比的控制方式閉環(huán)有轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制?，F(xiàn)在矢量控制可以實現(xiàn)與直流機電樞電流控制相媲美，直接轉(zhuǎn)矩控制直接取交流電動機參數(shù)進行控制，其方便準(zhǔn)確精度高。5、什么是插補技術(shù)？CNC實現(xiàn)邊插補邊加工是如何完成的？答：在已知運動軌跡的起點與終點坐標(biāo)、軌跡的曲線方程，由數(shù)控系統(tǒng)實時地計算出各個中間點坐標(biāo)的過程，稱為插補。其本質(zhì)是用一小段直線或圓弧來擬合加工對象的曲線。CNC是邊插補邊加工，在每個插補周

14、期內(nèi)必須計算出下一個處理周期的位置增量。位置控制由相應(yīng)的軟件或硬件，在每個采樣周期內(nèi)，將插補計算的理論位置與實際位置比較，用差值控制進給電機，從而拖動工作臺或刀具運動。6、現(xiàn)場總線按其傳送數(shù)據(jù)的通信寬度來分有那些結(jié)構(gòu)？答：按其傳送數(shù)據(jù)的通信寬度來分： 傳感器總線（sensorbus）:數(shù)據(jù)寬度為位（bit），女口AS-i和Seriplex等； 設(shè)備總線（devicebus）:數(shù)據(jù)寬度為字節(jié)（byte），女口Interbus和DeviceNet等； 全服務(wù)的現(xiàn)場總線（fieldbus）:數(shù)據(jù)寬度為數(shù)據(jù)流或模塊（block）。以報文通信為主，除了對裝置進行讀取數(shù)據(jù)外，還包括一些對裝置的操作和控制功

15、能。如FF總線、Lonworks總線、Hart總線等。二、下圖為變頻器應(yīng)用系統(tǒng)電控結(jié)構(gòu)圖，分別說明圖中數(shù)字標(biāo)示部分元部件的作用或容量選擇。（10%）145答：（1）變壓器：若單獨供電，選為變頻器容量的1.5倍左右。（2）配電用斷路器；漏電斷路器：容量為變頻器額定電流的1.52倍，應(yīng)帶漏電保護；（3）電磁接觸器MC1:當(dāng)過載繼電器THRX動作時切斷變頻器電源以保護變頻器（4）電磁接觸器MC2、MC3:當(dāng)變頻器故障時或與電網(wǎng)相同頻率運行時，電機直接投入電網(wǎng)，就注意電機停止后才能切斷MC2，除非選用具備電網(wǎng)電源切換功能的。（5）噪聲濾波器：由于PWM逆變電路頻率高與變頻器帶有微處理器，可降低電網(wǎng)與變

16、頻器間相互的無線干擾與感應(yīng)干擾。（6）輸入輸出AC電抗器：輸入電抗器實現(xiàn)變頻器與電源的匹配，降低高次諧波的影響，改善功率因數(shù)。輸出電抗器，則降低變頻器輸出諧波對電機的影響，避免電動機運行噪聲。（7）熱繼電器FR:電動機過載時通過MC1切斷變頻器（8）電網(wǎng)電源切換接觸器：變頻運行與工頻運行方式的選擇。三、圖示并說明DeviceNet現(xiàn)場總線媒體訪問單元的結(jié)構(gòu)。（12%）答：DeviceNet媒體訪問單元的結(jié)構(gòu)如下圖所示：媒體訪問單元包括收發(fā)器、連接器、誤接線保護電路、穩(wěn)壓器和光隔離器。收發(fā)器可采用市面上的集成CAN收發(fā)器或通用的微處理器設(shè)計，注意需保證符合DeviceNet規(guī)范。誤接線保護（MW

17、P）電路如下圖所示，要求節(jié)點能承受連接器5根線的各種組合的接線錯誤。連接器米用5針結(jié)構(gòu),即1對信號線、1對電源線和1根屏蔽線。包括密封式和非密封式連接器。四、圖示為液壓系統(tǒng)用三個液壓油缸分別用于左、右滑臺進退及工件夾緊的控制。電磁鐵YA1、YA2用于左滑臺進給和后退，YA3、YA4用于右滑臺進給和后退，YA5、YA6用于工件的夾緊與放松，壓力繼電器SP檢測夾緊狀態(tài)。KM3為控制液壓泵電動機，SA為點動選擇開關(guān)，系統(tǒng)在工件未夾緊時點動調(diào)整；SB4用于滑臺向后調(diào)整；按鈕SA4、SA5用于左、右滑臺進給選擇開關(guān)。SB6用于工件放松。按下SB5（夾緊運動），當(dāng)夾緊結(jié)束后，放開SB5，左滑臺進退工作，試

18、分析左、右滑臺進退及工件夾緊的控制與相關(guān)電器的工作過程。（10%）24V24V答：裝上工件，按SB5tYA5線圈通電，夾工件t夾緊后SP繼電器動作t松SB5、YA5線圈斷電；（加指示）tKA5線圈通電tKA1、KA3線圈通電自鎖t電磁鐵線圈YA1、YA3線圈通電，左、右滑臺快進；分別壓下各自的液壓行程閥轉(zhuǎn)為工進；正向終點分別壓下SQ3、SQ4tKA1、KA3、YA2、YA4線圈斷電tKA2、KA4線圈通電自鎖t電磁換向閥YA2、YA4線圈分別通電T左、右滑臺快退；退到原位t壓下SQ1、SQ2tKA2、KA4線圈分別斷電tYA2、YA4線圈斷電，循環(huán)結(jié)束。五、一控制系統(tǒng)要求有二臺三相籠型異步電機拖動。電機M1采用時間原則的星三角起動，無制動要求，SB1、SB2為起停控制按鈕；電機M2直接起動，可雙向運行，正反轉(zhuǎn)起動按鈕為SB4SB5,停止按鈕為SB3,停止時，正反轉(zhuǎn)都采用速度原則的能耗制動。(16%電機M2控制線路運行時要求有漏電保護、過載保護與短路保護。試設(shè)計該系統(tǒng)的電氣控制線路。六、圖示為三種液體的混合攪拌裝置。其中某一功能的控制要求如下:開機自動排空：按下起動按鈕SB1后，若SQ1動作，則閃爍報警（閃爍燈亮1秒，滅1秒）YV4得電，當(dāng)SQ1復(fù)位，后繼續(xù)排空5分鐘后，