9(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(dòng)化 07VA/B班）考試日期:2009年12月22日姓名：班級(jí) 學(xué) 號(hào):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(hù)類型有那些？答：保護(hù)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(hù)。（2過、欠壓 失壓）保護(hù) 。（3電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)。（4漏電保護(hù)。5 ）其它保護(hù)，如溫度保護(hù)、限位保護(hù)、速度保護(hù)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(jī)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(qiáng)的滅弧措施，而輔助觸頭用

2、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(cè)器官看，絕大部分接觸器是單一的電壓信號(hào)，而且動(dòng)作值正常使用時(shí)不用整定。 繼電器的感測(cè)信號(hào)可能是電量，也可能是非電量，動(dòng)作值使用時(shí)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(shí)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(fù)載因數(shù)及適用工作制等）與實(shí)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(jī)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(yùn)動(dòng)部分卡住7）交流鐵心極面不平或去磁

3、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(hào)處理、加減速率調(diào)節(jié)功能、運(yùn)算處理、PWM波形處理；提供主電路控制信號(hào)。2）檢測(cè)電路：將變頻器或電動(dòng)機(jī)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(hào)或模擬信 號(hào)、通訊接口 如RS232、RS485、現(xiàn)場(chǎng)總線）等。4）數(shù)字操作器：人機(jī)界面，提供設(shè)定與 顯示。5）變頻器的保護(hù)電路：對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行處理與運(yùn)算，提供相應(yīng)

4、的保護(hù)。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(gè)實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)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(jī)床狀態(tài)與報(bào)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。控制軟件：用于控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，包括譯碼、刀具補(bǔ)償、速度控制、插補(bǔ)運(yùn)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(chǎng)總線采用何種結(jié)構(gòu)?答：OSI參考模型將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分成7個(gè)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(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線采用采用7層結(jié)構(gòu)中的三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層

5、和應(yīng)用層。二、下圖為實(shí)現(xiàn)電機(jī)帶漏電保護(hù)的、采用時(shí)間原則的反接制動(dòng)控制線路，指出并說明圖中的 錯(cuò)誤，給出改正后的線路圖。10%)答：錯(cuò)誤1:漏電保護(hù)應(yīng)采用斷路器 QF而不是轉(zhuǎn)換開關(guān)QS, 錯(cuò)誤2:電機(jī)要實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)，機(jī)殼應(yīng)接地。錯(cuò)誤3:與SB1常開并聯(lián)的觸點(diǎn)沒有文字符號(hào)，按設(shè)計(jì)要求，此處應(yīng)為KM1。錯(cuò)誤4： KM2常閉控制KM2線圈，KM2無法保持得電，按設(shè)計(jì)要求，此處應(yīng)為互鎖, 改為KM1常閉。錯(cuò)誤5:時(shí)間繼電器線圈與觸點(diǎn)的類型不一致，按設(shè)計(jì)要求應(yīng)為斷電延時(shí)，觸點(diǎn)圖形符 號(hào)改為斷電延時(shí)。10%)電流互!S當(dāng)61三、圖示說明軟起動(dòng)器的原理圖，簡要說明斜坡恒流升壓起動(dòng)方法。答：電子式軟起動(dòng)器是利用

6、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，將強(qiáng)電和弱電結(jié)合 起來的控制技術(shù)。下圖軟起動(dòng)器的原理示意圖。實(shí)際上是一種電子降壓起動(dòng)。軟起動(dòng)器原理示意圖圖 斜坡恒流起動(dòng)斜坡恒流升壓起動(dòng)方式是在晶閘管的移相電路中，弓I入電機(jī)電流反饋，使電機(jī)在起動(dòng)過 程中保持恒流、起動(dòng)平穩(wěn)。這種軟起動(dòng)方式是應(yīng)用最多的起動(dòng)方法，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類 負(fù)載的起動(dòng)。起動(dòng)曲線如圖所示。四、圖示為米用時(shí)間原則控制的繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)，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%)LJ1 KMFRKMFUKM2KM.KT1得電計(jì)時(shí)。KT1 KT2得電計(jì)時(shí)；KT2KM3得電，電機(jī)全壓 SB1, KM

7、失電，所有電器失電，電機(jī)失電，依靠慣性停轉(zhuǎn)。KA1 KA2 KA3為檢測(cè)起動(dòng)電流的過流繼電器，KA1答：按下SB2,起動(dòng)時(shí)KM得電，轉(zhuǎn)子串最大電阻 1RQ+2RQ+3RQ起動(dòng), 時(shí)間到，KM1得電，旁路切斷 1RQ電阻，電機(jī)串電阻2RQ+3RQ起動(dòng)， 時(shí)間到，KM2得電，電機(jī)串電阻 3RQ起動(dòng)，KT3得電計(jì)時(shí)；KT3時(shí)間到， 起動(dòng)并運(yùn)行；停止時(shí)，按下采用電流原則時(shí)，控制電路如下所示，設(shè)定值KA2設(shè)定值KA3設(shè)定值。V-AnK.M一L1L11I五、某一控制要求如下:I 起動(dòng)按鈕）J上電機(jī)叵正轉(zhuǎn)起動(dòng)V程序1）J正向起動(dòng)V程序2）一-起動(dòng)， 正向失電V程序3） TI :失電；1分鐘后I反轉(zhuǎn).：、|失

8、電 一進(jìn)入V程序1）。系統(tǒng)無起、制動(dòng)要求，試用一般設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)電氣控制線路，并有短路保護(hù)、過載保護(hù)、失壓保護(hù)與停止功能。16%解：所設(shè)計(jì)的電路如下圖所示:KM1KM2SQ3已六、圖示為從一地運(yùn)貨到兩地的控制系統(tǒng)示意圖。其中系統(tǒng)的某一功能對(duì)應(yīng)的控制要求如 下：開機(jī)時(shí)小車不處于于 SQ1處，則閃爍報(bào)警 閃1秒，滅1秒，周期為2秒），此時(shí)起動(dòng)按 鈕SB1按下無效。若小車位SQ1處，按下起動(dòng)按鈕 SB1，車斗上料位 SQ4動(dòng)作則直接右行，否則 YV1動(dòng)作裝料 到上料位SQ4動(dòng)作，YV1失電后右行，SQ2處卸料YV2動(dòng)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(dòng)作，小車右行至 SQ

9、3卸料YV2動(dòng)作3分鐘），小車再左行 到SQ1處，構(gòu)成一個(gè)工作周期。開機(jī)后自動(dòng)工作 30個(gè)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(jī)過載FR1）故障，系統(tǒng)停止工作，如上閃爍報(bào)警。試設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)的I/O安排與狀態(tài)流程圖。 16%W1YV2一-I 牛工作周期地賞物運(yùn)往兩地示蕊圖答: I/O安排與相應(yīng)的狀態(tài)流程圖如下圖所示:ZRST S20 S28+ M8O02RST C0S22S-|XI -T2SQ2處卸貨12 K1800左行VIT H R5TM0急停過載記憶COOMOM8002-rfH SET MO X1 T1TOS23so i*4

10、XI - X2S24JXIY5S2QS25SO 一一-IXI -X4o左行SQ1處)(6裝料Y2X5料滿SQ3ftS26SQ3處卸貨K3CS28I/O安排狀態(tài)流程圖華僑大學(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(dòng)化 07VA/B班）考試日期:2009年12月22日姓名：班級(jí) 學(xué) 號(hào)：一、簡要分析下列問題 32%）1、交流電磁機(jī)構(gòu)與直流電磁機(jī)構(gòu)有那些基本區(qū)別？答：直流電磁機(jī)構(gòu)恒安匝，吸合過程中穩(wěn)態(tài)電流不變，而交流電磁機(jī)構(gòu)在吸合時(shí)電流最大, 吸合后電流最小。因此，頻繁起動(dòng)的場(chǎng)所應(yīng)采用直流操作線圈。交流電磁機(jī)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，

11、直流線圈則做成瘦高型的；轉(zhuǎn)動(dòng)式交流做成繞轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的，直流可做成繞棱角運(yùn)動(dòng)。交流電磁吸力存在過零，對(duì)單相電磁機(jī)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(dòng)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(duì)于負(fù)荷 開關(guān)只能通斷正常電流。熔斷器感測(cè)器官與執(zhí)行機(jī)構(gòu)為同一體，即熔體，用于電流性質(zhì)的保護(hù)，可用于反時(shí)限安 秒特性的過載保護(hù)與短路瞬時(shí)保護(hù)。斷路器是一種多感測(cè)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(dòng)、電磁鐵、電動(dòng)機(jī)等方式。作為電流性質(zhì)的保護(hù)有反時(shí)限的過載保護(hù)、帶延時(shí)的短路保 護(hù)、瞬時(shí)的短路保護(hù)，而且有的還可選

12、擇。此外，還有失欠壓保護(hù)、漏電保護(hù)等其它性質(zhì) 的保護(hù)。3、熱繼電器使用后出現(xiàn)誤動(dòng)作，試分析不少于6種在原因。答： 1）整定值偏小或選型錯(cuò)誤；2）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間過長； 3 ）系統(tǒng)操作頻率過高 4）有強(qiáng)烈外部沖擊振動(dòng) 5）沒有考慮溫度補(bǔ)償。 6）熱元件聯(lián)接導(dǎo)線截面太細(xì)或沒有搪錫處理 。 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。控制方式大體分為開環(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(shí)現(xiàn)與直流機(jī)電樞電流控制相媲美，直接轉(zhuǎn)矩控制直接取交流電動(dòng)機(jī)參 數(shù)進(jìn)行

13、控制，其方便準(zhǔn)確精度高。5、什么是插補(bǔ)技術(shù)？ CNC 實(shí)現(xiàn)邊插補(bǔ)邊加工是如何完成的？ 答：在已知運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)、軌跡的曲線方程，由數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)地計(jì)算出各個(gè)中 間點(diǎn)坐標(biāo)的過程，稱為插補(bǔ)。其本質(zhì)是用一小段直線或圓弧來擬合加工對(duì)象的曲線。CNC 是邊插補(bǔ)邊加工，在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)必須計(jì)算出下一個(gè)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(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算的理論位置與實(shí)際位置比較， 用差值控制進(jìn)給電機(jī)，從而拖動(dòng)工作臺(tái)或刀具運(yùn)動(dòng)。6、現(xiàn)場(chǎng)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 （sensor bus:數(shù)據(jù)寬度為位 （bit，如A

14、S-i和Seriplex等； 設(shè)備總線（device bus:數(shù)據(jù)寬度為字節(jié) （byte，女口 Interbus和Device Net等； 全服務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)總線vfieldbus）：數(shù)據(jù)寬度為數(shù)據(jù)流或模塊（block。以報(bào)文通信為主，除了對(duì)裝置進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)外，還包括一些對(duì)裝置的操作和控制 功能。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。 v10% ）MC3仏4答：1）變壓器：若單獨(dú)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(hù)；3）電磁接

15、觸器MC1 :當(dāng)過載繼電器THRX動(dòng)作時(shí)切斷變頻器電源以保護(hù)變頻器4）電磁接觸器MC2、MC3 :當(dāng)變頻器故障時(shí)或與電網(wǎng)相同頻率運(yùn)行時(shí)，電機(jī)直接投入電網(wǎng)，就注意電機(jī)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(shí)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(duì)電機(jī)的影響，避免電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲。7 ）熱繼電器FR :電動(dòng)機(jī)過載時(shí)通過 MC1切斷變頻器8 ）電網(wǎng)電源切換接觸器：變頻運(yùn)行與工頻運(yùn)行方式的選擇

16、。三、圖示并說明DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)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(hù)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(jì)，注意需保證符合DeviceNet規(guī)范。誤接線保護(hù)VMWP ）電路如下圖所示，要求節(jié)點(diǎn)能承受連接器5根線的各種組合的接線錯(cuò)誤。連接器采用5針結(jié)構(gòu)，即1對(duì)信號(hào)線、1對(duì)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(gè)液壓油缸分別用于左、右滑臺(tái)進(jìn)退及工件夾緊的控制。電磁鐵YA1、YA2用于左滑臺(tái)進(jìn)給和后退，YA3、YA4用于右滑臺(tái)

17、進(jìn)給和后退，YA5、YA6用于工件的夾緊與放松，壓力繼電器 SP檢測(cè)夾緊狀態(tài)。KM3為控制液壓泵電動(dòng)機(jī)，SA為點(diǎn)動(dòng)選擇 開關(guān)，系統(tǒng)在工件未夾緊時(shí)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整；SB4用于滑臺(tái)向后調(diào)整；按鈕 SA4、SA5用于左、右滑臺(tái)進(jìn)給選擇開關(guān)。 SB6用于工件放松。按下SB5V夾緊運(yùn)動(dòng)），當(dāng)夾緊結(jié)束后，放開 SB5，左滑臺(tái)進(jìn)退工作，試分析左、右滑臺(tái) 進(jìn)退及工件夾緊的控制與相關(guān)電器的工作過程。10%）答：裝上工件，按 SB5t YA5線圈通電，夾工件 t夾緊后SP繼電器動(dòng)作t松SB5、YA5線圈斷電； 加指示） KA5線圈通電t KA1、KA3線圈通電自鎖 t電磁鐵線圈YA1、YA3線圈通電，左、右滑 臺(tái)快進(jìn)；分

18、別壓下各自的液壓行程閥轉(zhuǎn)為工進(jìn)；正向終點(diǎn)分別壓下SQ3、SQ4 KA1、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(tái)快退；退到原位 t壓下SQ1、SQTKA2、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(tái)三相籠型異步電機(jī)拖動(dòng)。電機(jī)M1采用時(shí)間原則的星三角起動(dòng)，無制動(dòng)要求，SB1、SB2為起停控制按鈕；電機(jī) M2直接起動(dòng)，可雙向運(yùn)行，正反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕為SB4 SB5,停止按鈕為 SB3,停止時(shí)，正反轉(zhuǎn)都采用速度原則的能耗制動(dòng)。運(yùn)行時(shí)要求有漏電保護(hù)、過載保護(hù)與短路保護(hù)。試設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的電氣控制線路。16%答: 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：L L2L3電機(jī)M1控制線路電機(jī)M2控制線路開機(jī)自動(dòng)排空：按下起動(dòng)按鈕SB1后，若SQ1動(dòng)作，則閃爍報(bào)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，YV4失電，排空結(jié)束進(jìn)入工作過程；若 按下起動(dòng)按鈕SB1時(shí)，SQ1處于復(fù)位狀態(tài)，則直接開始工作。工作過程如下：YV1得電注入 A種液體至SQ1動(dòng)作后YV1失電，而SQ1動(dòng)作時(shí)YV2得電 注入B種液體至SQ2動(dòng)作后YV2失電，同樣YV3得電注入C種液體至SQ3動(dòng)作后失電。此后 攪拌電機(jī)M1工作10分鐘后，YV4得電，開始排出產(chǎn)品，當(dāng)SQ1復(fù)位后