9(上)電氣控制技術參考

1、華 僑大學電氣控制技術試卷A參考答案）專業(yè)：電氣工程及自動化 07VA/B班）考試日期:2009年12月22日姓名：班級 學 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)構原理上有何區(qū)別？答：從執(zhí)行機構看，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成與作用。答：變頻器控制電路的基本構成有：（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，提供設定與 顯示。5）變頻器的保護電路：對各種信號進行處理與運算，提供相應

4、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？ DeviceNet現(xiàn)場總線采用何種結(jié)構?答：OSI參考模型將整個網(wǎng)絡的通信功能劃分成7個層次，由低到高分別為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。DeviceNet現(xiàn)場總線采用采用7層結(jié)構中的三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層

5、和應用層。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%)答：錯誤1:漏電保護應采用斷路器 QF而不是轉(zhuǎn)換開關QS, 錯誤2:電機要實現(xiàn)漏電保護，機殼應接地。錯誤3:與SB1常開并聯(lián)的觸點沒有文字符號，按設計要求，此處應為KM1。錯誤4： KM2常閉控制KM2線圈，KM2無法保持得電，按設計要求，此處應為互鎖, 改為KM1常閉。錯誤5:時間繼電器線圈與觸點的類型不一致，按設計要求應為斷電延時，觸點圖形符 號改為斷電延時。10%)電流互!S當61三、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。答：電子式軟起動器是利用

6、電力電子技術、自動控制技術和計算機技術，將強電和弱電結(jié)合 起來的控制技術。下圖軟起動器的原理示意圖。實際上是一種電子降壓起動。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用最多的起動方法，尤其適用于風機、泵類 負載的起動。起動曲線如圖所示。四、圖示為米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，作出相應的控制線路圖。12%)LJ1 KMFRKMFUKM2KM.KT1得電計時。KT1 KT2得電計時；KT2KM3得電，電機全壓 SB1, KM

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

8、電 一進入V程序1）。系統(tǒng)無起、制動要求，試用一般設計法設計電氣控制線路，并有短路保護、過載保護、失壓保護與停止功能。16%解：所設計的電路如下圖所示:KM1KM2SQ3已六、圖示為從一地運貨到兩地的控制系統(tǒng)示意圖。其中系統(tǒng)的某一功能對應的控制要求如 下：開機時小車不處于于 SQ1處，則閃爍報警 閃1秒，滅1秒，周期為2秒），此時起動按 鈕SB1按下無效。若小車位SQ1處，按下起動按鈕 SB1，車斗上料位 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 SQ

9、3卸料YV2動作3分鐘），小車再左行 到SQ1處，構成一個工作周期。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。試設計PLC應用系統(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往兩地示蕊圖答: I/O安排與相應的狀態(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)流程圖華僑大學電氣控制技術試卷B參考答案）專業(yè)：電氣工程及自動化 07VA/B班）考試日期:2009年12月22日姓名：班級 學 號：一、簡要分析下列問題 32%）1、交流電磁機構與直流電磁機構有那些基本區(qū)別？答：直流電磁機構恒安匝，吸合過程中穩(wěn)態(tài)電流不變，而交流電磁機構在吸合時電流最大, 吸合后電流最小。因此，頻繁起動的場所應采用直流操作線圈。交流電磁機構存在鐵耗，鐵芯與銜鐵采用疊片；而直流可采用整塊鋼。交流線圈應考慮散熱，做低矮型的，

11、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，對單相電磁機構應裝設分磁環(huán)，而直流不用。2、刀開關、熔斷器、斷路器這三種配電電器，應用上有何區(qū)別？答：刀開關是一種手動電器，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 開關只能通斷正常電流。熔斷器感測器官與執(zhí)行機構為同一體，即熔體，用于電流性質(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

12、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)接導線截面太細或沒有搪錫處理 。 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?？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。現(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

13、控制，其方便準確精度高。5、什么是插補技術？ 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、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？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； 全服務的現(xiàn)場總線vfieldbus）：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 功能。如FF總線、Lonworks總線、Hart總線等。二、下圖為變頻器應用系統(tǒng)電控結(jié)構圖，分別說明圖中數(shù)字標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，應帶漏電保護；3）電磁接

15、觸器MC1 :當過載繼電器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)與變頻器 間相互的無線干擾與感應干擾。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

16、。三、圖示并說明DeviceNet現(xiàn)場總線媒體訪問單元的結(jié)構。12% ）答:DeviceNet媒體訪問單元的結(jié)構如下圖所示：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計，注意需保證符合DeviceNet規(guī)范。誤接線保護VMWP ）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。連接器采用5針結(jié)構，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

17、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，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。 SB6用于工件放松。按下SB5V夾緊運動），當夾緊結(jié)束后，放開 SB5，左滑臺進退工作，試分析左、右滑臺 進退及工件夾緊的控制與相關電器的工作過程。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 臺快進；分

18、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、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SB4 SB5,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。運行時要求有漏電保護、過載保護與短路保護。試設計該系統(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M1控制線路電機M2控制線路開機自動排空：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SQ1復位，后繼續(xù)排空 5分鐘后，YV4失電，排空結(jié)束進入工作過程；若 按下起動按鈕SB1時，SQ1處于復位狀態(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動作后YV1失電，而SQ1動作時YV2得電 注入B種液體至SQ2動作后YV2失電，同樣YV3得電注入C種液體至SQ3動作后失電。此后 攪拌電機M1工作10分鐘后，YV4得電，開始排出產(chǎn)品，當SQ1復位后