電大形成性考核作業(yè)數(shù)控電氣控制作業(yè)14

1、數(shù)控機床電氣控制課程習題 （一）1按鈕開關和行程開關的作用分別是什么？如何確定按鈕開關的選用原則？答：按鈕開關通常用作短時接通或斷開小電流控制電路的開關，用于控制電路中發(fā)出起動或停止等指令，通過接觸器、繼電器等控制電器接通或斷開主電路。行程開關又稱限位開關，是根據(jù)運動部件位置而切換電路的自動控制電器。動作時，由擋塊與行程開關的滾輪相碰撞，使觸頭接通或斷開用來控制運動部件的運動方向、行程大小或位置保護。按鈕開關的選用原則根據(jù)用途選擇開關的形式，如緊急式、鑰匙式、指示燈式等。根據(jù)使用環(huán)境選擇按鈕開關的種類，如開啟式、防水式、防腐式等。按工作狀態(tài)和工作情況的要求，選擇按鈕開關的顏色。2低壓斷路器在電

2、路中的作用是什么？答：低壓斷路器又稱自動空氣開關，它不但能用于正常工作時不頻繁接通和斷開電路，而且當電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時，能自動切斷電路，有效地保護串接在它后面的電氣設備，因此，低壓斷路器在機床上使用得越來越廣泛。3接觸器的用途是什么？它由哪幾部分組成？答：接觸器是一種用來頻繁地接通或分斷帶有負載（如電動機）的主電路自動控制電器。接觸器按其主觸頭通過電流的種類不同，分為交流、直流兩種，機床上應用最多的是交流接觸器。它由電磁機構、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件等四部分組成。4接近開關與行程開關相比有哪些優(yōu)點？若接近開關為三線制輸出，一般為哪三根輸出線？答：接近開關又稱無觸點行程開關。與

3、行程開關相比，接近開關具有工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長、重復定位精度高、操作頻率高等優(yōu)點。接近開關多為三線制。三線制接近開關有二根電源線（通常為24V）和一根輸出線，輸出有常開、常閉兩種狀態(tài)。5.中間繼電器的作用是什么？它和交流接觸器有何區(qū)別？答：中間繼電器實質上是電壓繼電器的一種，其觸點數(shù)量多（多至6對或更多），觸點電流容量大（額定電流510A）,動作時間不大于0.05s。其主要用途是當其他繼電器的觸頭數(shù)量或觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來擴大它們的觸點數(shù)或觸點容量，起到中間轉換和放大作用。接觸器是一種用來頻繁地接通或分斷帶有負載（如電動機）的主電路自動控制電器。而繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號

4、的變化，而接通或斷開控制電路，實現(xiàn)控制目的的電器，中間繼電器實質上是電壓繼電器的一種。6電動機起動電流很大，當電動機起動時，熱繼電器會不會動作？為什么？答：熱繼電器是利用電流的熱效應原理來切斷電路的保護電器，主要用于電動機或其他負載的過載保護。電動機起動電流很大，但是，當電動機起動時，熱繼電器不會動作。因為，熱繼電器由于熱慣性，其雙金屬片在短時間內不會彎曲，當電路短路時不能立即動作使電路立即斷開，因此不能作短路保護。7在下表中填上電器的圖形符號和文字符號。略8 三相異步電動機的起動控制采用哪兩種方式？答：三相籠型電動機有直接起動（全電壓起動）和間接起動（降壓起動）兩種方式。直接起動是一種簡單、

5、可靠、經(jīng)濟的起動方式，適合小容量電動機。對于較大容量（大于10KW）的電動機，因起動電流大（可達額定電流的47倍），一般采用減壓起動方式來降低起動電流。9.自鎖環(huán)節(jié)怎樣組成？它起什么作用？并具有什么功能？答：一般可用起動按鈕和接觸器的常開觸點并聯(lián)，然后再和接觸器的線圈串聯(lián)可得。當按下起動按鈕后，可實現(xiàn)長動，它又具有失壓保護功能。10什么是互鎖環(huán)節(jié)，它起到什么作用？答：將兩個接觸器的常閉觸點分別串聯(lián)到對方的線圈回路中，即可得到互鎖。它用來防止兩個接觸器同時得電。11這是采用接觸器直接起動的電動機單向全電壓起動控制線路，請說明其主電路由哪些器件組成？并分析該控制方式的工作原理。a）主電路b）控制電

6、路圖1 接觸器直接起動控制線路答：如圖1所示，主電路由刀開關QS、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點、熱繼電器FR的熱元件與電動機M組成。控制電路由起動按鈕SB2、停止按鈕SB1、接觸器KM的線圈及其常開輔助觸點、熱繼電器FR的常閉觸點和熔斷器FU2組成。三相電源由QS引入，按下起動按鈕SB2，接觸器KM的線圈通電，其主觸點閉合，電動機直接起動運行。同時與SB2并聯(lián)的輔助觸點KM閉合，將“SB2”短接，其作用是當放開起動按鈕SB2后，仍可使KM線圈通電，電動機繼續(xù)運行。這種依靠接觸器自身的輔助觸點來使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖或自保。帶有自鎖功能控制線路具有失壓保護作用，起自鎖作用的輔助觸點稱為

7、自鎖觸點。按停止按鈕SB1，接觸器KM的線圈斷電，其常開主觸點斷開，電動機停止轉動。同時KM的自鎖觸點斷開，故松手后SB1雖仍閉合，但KM的線圈不能繼續(xù)得電。12. 交流異步電動機的定子繞組在脫離電源后，由于機械慣性的作用，轉子需要一段時間才能完全停止，而生產(chǎn)中一般都要求機床能迅速停車和準確定位，因此可采用能耗制動控制線路進行電氣制動。試分析時間原則控制的單向能耗制動線路。 圖2 時間原則控制的單向能耗制動答：能耗制動是在按停止按鈕切斷電動機三相電源的同時，定子繞組接通直流電源，產(chǎn)生靜止磁場，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁制動轉矩而制動。如圖2所示，是按能耗制動時間控制原則用時間繼

8、電器進行控制的單向能耗制動控制線路。停車時，按下復合停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，電動機脫離三相電源，接觸器KM2和時間繼電器KT同時通電吸合并自鎖，KM2主觸點閉合，將直流電源接入定子繞組，電動機進入能耗制動狀態(tài)。當轉子轉速接近零時，時間繼電器延時斷開常閉觸點動作，KM2線圈斷電釋放，斷開能耗制動直流電源。常開輔助觸點KM2復位，斷開KT線圈電路，電動機能耗制動結束。數(shù)控機床電氣控制課程習題 （二）1數(shù)控機床控制系統(tǒng)由哪幾部分組成?答：數(shù)控機床控制系統(tǒng)的基本組成包括輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅動裝置、機床電氣邏輯控制裝置、位置檢測裝置。2. 進給伺服系統(tǒng)的作用是什么?答：伺服驅動

9、裝置是數(shù)控機床的執(zhí)行機構，是數(shù)控系統(tǒng)和機床本體之間的電氣聯(lián)系環(huán)節(jié)。伺服系統(tǒng)的作用就是將進給位移量等信息轉換成機床的進給運動，數(shù)控系統(tǒng)要求伺服系統(tǒng)正確、快速地跟隨進給控制信息，執(zhí)行機械運動，驅動工作臺向指定的位置運動。3. 數(shù)控機床按被控對象運動軌跡分為哪幾類?答：1）點位控制的數(shù)控機床點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置只要求能夠精確地控制從一個坐標點到另一個坐標點的定位精度，而不管是按什么軌跡運動，在移動過程中不進行任何加工。2）直線控制的數(shù)控機床直線控制數(shù)控機床一般要在兩點間移動的同時進行加工，所以不僅要求有準確的定位功能，還要求從一點到另一點之間按直線規(guī)律運動，而且對運動的速度也要進行控制。3）輪

10、廓控制的數(shù)控機床輪廓控制又稱連續(xù)控制，大多數(shù)數(shù)控機床具有輪廓控制功能。其特點是能同時控制兩個以上的軸，具有插補功能。它不僅控制起點和終點位置，而且要控制加工過程中每一點的位置和速度，加工出任意形狀的曲線或曲面組成的復雜零件。4. 試簡述數(shù)控裝置的組成。答：目前的數(shù)控裝置都是基于微型計算機的硬件和軟件來實現(xiàn)其功能，所以稱之為計算機數(shù)控（CNC）裝置。它一方面具有一般微型計算機的基本結構，如中央處理單元（CPU）、總線、存儲器、輸入/輸出接口等；另一方面又具有數(shù)控機床完成特有功能所需要的功能模塊和接口單元，如手動數(shù)據(jù)輸入（MDI）接口、PLC接口、紙帶閱讀機接口等。CNC裝置在上述硬件基礎上必須編

11、寫相應的系統(tǒng)軟件來指揮和協(xié)調硬件的工作，兩者缺一不可。CNC裝置的軟件由管理軟件和控制軟件兩部分組成。5. 數(shù)控裝置硬件結構是如何分類的？答：數(shù)控裝置是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心，其硬件結構按CNC裝置中各印刷電路板的插接方式可以分為大板式結構和功能模塊式結構；按CNC裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結構和個人計算機式結構；按CNC裝置中微處理的個數(shù)可以分為單微處理器結構和多微處理器結構。6. 數(shù)控系統(tǒng) I/O接口電路的主要任務是什么？答：1）實現(xiàn)和不同外設的速度匹配。2）改變數(shù)據(jù)傳送方式。3）進行電平轉換和功率放大。4) 防止干擾7. 數(shù)控裝置軟件結構類型有哪幾種？并對每種結構類型簡要進行說明。答

12、：1)前后臺型軟件結構前后臺型軟件結構適合于采用集中控制的單微處理器CNC裝置，在這種軟件結構中，CNC系統(tǒng)軟件由前臺和后臺程序組成，前臺程序為實時中斷程序，承擔了幾乎全部的實時功能，這些功能都與機床動作直接相關，如位置控制、插補、輔助功能處理、監(jiān)控、面板掃描及輸出等。后臺程序主要用來完成準備工作和管理工作，包括輸入、譯碼、插補準備及管理等，通常稱為背景程序。2)中斷型軟件結構中斷型軟件結構沒有前后臺之分，除了初始化程序外，根據(jù)各控制模塊實時的要求不同，把控制程序安排成不同級別的中斷服務程序，整個軟件是一個大的多重中斷系統(tǒng)，系統(tǒng)的管理功能主要通過各級中斷服務程序之間的通信來實現(xiàn)。3)模塊型軟件

13、結構在數(shù)控系統(tǒng)中為了實現(xiàn)實時性和并行性的控制任務，多微處理器結構越來越多地被使用，從而使數(shù)控裝置功能進一步增強，處理速度更快，結構更加緊湊。它更適合于多軸控制、高進給速度、高精度和高效率的數(shù)控系統(tǒng)要求。多微處理器CNC裝置一般采用模塊化結構，每個微處理器分擔各自的任務，形成特定的功能模塊，相應的軟件也模塊化，形成功能模塊型軟件結構，固化在對應的硬件功能模塊中，各功能模塊之間有明確的硬、軟件接口。8. 什么是數(shù)控系統(tǒng)的干擾？答：數(shù)控系統(tǒng)的干擾一般是指那些與信號無關的，在信號輸入、傳輸和輸出過程中出現(xiàn)的一些不確定的有害的電氣瞬變現(xiàn)象。這些瞬變現(xiàn)象會使數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生變化，增大誤差，

14、使局部裝置或整個系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，引起故障。9. 影響數(shù)控系統(tǒng)的干擾源來自哪幾個方面？答：1)電磁波干擾2)供電線路的干擾3)信號傳輸干擾10. 如圖所示，說明變頻器中的控制電路接線與主電路相交時，如何才能避免主電路對控制電路的干擾？ 答：變頻器中的控制電路（其它電器控制電路亦如此）接線要距離電源線至少100rnm以上，兩者絕對不可放在同一個導線槽內。另外，控制電路配線與主電路配線相交時要成直角相交，控制電路的配線應采用屏蔽雙絞線。11. 數(shù)控機床常用的抗干擾措施有哪些？答：1）減少供電線路干擾2）減少機床控制中的干擾3）屏蔽4）保證“接地”良好12. 數(shù)控機床為什么要保證“接地”良好？其地線

15、系統(tǒng)有哪三種？ 數(shù)控機床的地線系統(tǒng)答：“接地”是數(shù)控機床安裝中一項關鍵的抗干擾技術措施。電網(wǎng)的許多干擾都是通過“接地”這條途徑對機床起作用的，所以，數(shù)控機床一定要保證“接地”良好。數(shù)控機床的地線系統(tǒng)有這樣三種：1)信號地用來提供電信號的基準電位（0V）。2)框架地是以安全性及防止外來噪聲和內部噪聲為目的的地線系統(tǒng)，它是裝置的面板、單元的外殼、操作盤及各裝置間接口的屏蔽線。3)系統(tǒng)地是將框架地與大地相連接。 數(shù)控機床電氣控制課程習題 （三）1簡述伺服系統(tǒng)的組成。答：數(shù)控機床伺服系統(tǒng)一般由位置檢測裝置、位置控制、伺服驅動裝置、伺服電動機及機床進給傳動鏈組成。2步進電動機的轉速和轉向是如何控制的？答

16、：步進電動機受脈沖的控制，其轉子的角位移量和轉速嚴格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，改變通電順序可改變步進電動機的旋轉方向；改變通電頻率可改變電動機的轉速。3步進電機驅動的環(huán)形脈沖分配器有何作用？它有哪些實現(xiàn)方式？答：環(huán)形脈沖分配器是用于控制步進電動機的通電方式的，其作用是將CNC裝置送來的一系列指令脈沖按照一定的循環(huán)規(guī)律依次分配給電動機的各相繞組，控制各相繞組的通電和斷電。環(huán)形脈沖分配可采用硬件和軟件兩種方法實現(xiàn)。4簡述直流伺服電動機的工作原理及其換向裝置的作用。答：直流電動機工作原理是建立在電磁力和電磁感應基礎上的，是由于帶電導體在磁場中受到電磁力的作用。如圖所示直流電動機模型，它包括

17、三個部分：固定的磁極、電樞、換向片與電刷。當將直流電壓加到A、B兩電刷之間，電流從A刷流人，從B刷流出，載流導體ab在磁場中受的作用力F按左手定則指向逆時針方向。同理，載流導體cd受到的作用力也是逆時針方向的。因此，轉子在電磁轉矩的作用下逆時針方向旋轉起來。當電樞恰好轉過90°時，電樞線圈處于中性面(此時線圈不切割磁力線)，電磁轉矩為零。但由于慣性的作用，電樞將繼續(xù)轉動，當電刷與換向片再次接觸時，導體ab和cd交換了位置。因此，導體ab和cd中的電流方向改變了，這就保證了電樞可以連續(xù)轉動。從上面分析可知，要電磁轉矩方向不變，導體從N極轉到S極時，導體中的電流方向必須相應地改變，換向片

18、與電刷即實現(xiàn)這一任務的機械式“換向裝置”。 圖題直流電動機模型5變頻器分為哪兩大類？各有什么特點?答：變頻器有交一交變頻器、交一直一交變頻器兩大類。交一交變頻器沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)提供的交流電被直接變成可調頻率與電壓的交流電，又稱直接變頻器。交一直一交變頻器是先把電網(wǎng)提供的交流電轉換為直流電，經(jīng)中間濾波后，再進行逆變，而轉變?yōu)樽冾l變壓的交流電，故稱為間接變頻器。直接變頻器只需進行一次能量的變換，所以變換的效率高，工作可靠，但頻率的變化范圍有限，多用于低頻大容量的調速。間接變頻器需進行兩次電能的變換，所以變換效率低，但頻率變換范圍大。目前一般采用間接變頻器。6.正弦波脈寬調制(SPWM)

19、變頻器有什么特點？簡述其工作原理。答：正弦波脈寬調制(SPWM)變頻器結構簡單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且不受逆變器負載大小的影響，系統(tǒng)動態(tài)響應快，輸出波形好，使電機可在近似于正弦波的交變電壓下運行，脈動轉矩小，擴展了調速范圍，提高了調速性能，因此，在數(shù)控機床的交流驅動中廣泛使用。基本工作原理是先將50Hz交流電經(jīng)整流變壓器變壓得到所需電壓，經(jīng)二極管不可控整流和電容濾波，形成恒定直流電壓，而后送入由大功率晶體管構成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率均可調整的等效于正弦波的脈寬調制波(SPWM波)，即可拖動三相電機運轉。 7.何謂主軸定向控制？簡述其作用。答：主軸定向控制又稱主軸準停控制，即當主軸

20、停止時能控制其停在固定位置。其作用如下。刀具交換在加工中心中，當主軸停轉進行刀具交換時，主軸需停在一個固定不變的位置上，從而保證主軸端面上的鍵也在一個固定的位置，這樣，換刀機械手在交換刀具時，能保證刀柄上的鍵槽對正主軸端面上的定位鍵。鏜孔退刀在精鏜孔退刀時，為了避免刀尖劃傷已加工表面，采用主軸準停控制，使刀尖停在一個固定位置(X軸或y軸上)，以便主軸偏移一定尺寸后，使刀尖離開工件表面進行退刀。8為什么數(shù)控機床主軸要進行分段無級變速控制？數(shù)控機床主軸要采用分段無級變速控制，是為了既能在低檔時主軸輸出大扭矩，又能在高檔時主軸轉速可達到最高轉速的要求。 9位置檢測裝置在數(shù)控機床控制中的主要作用是什么

21、?答：位置檢測裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，在閉環(huán)或半閉環(huán)控制的數(shù)控機床中，必須利用位置檢測裝置把機床運動部件的實際位移量隨時檢測出來，與給定的控制值(指令信號)進行比較，從而控制驅動元件正確運轉，使工作臺(或刀具)按規(guī)定的軌跡和坐標移動。 10何謂絕對式測量和增量式測量，間接測量和直接測量?答：絕對式位置檢測是：每個被測點的位置都從一個固定的零點算起；增量式位置檢測是：只測位移增量，每檢測到位置移動一個基本單位時，輸出一個脈沖波或正弦波，通過脈沖計數(shù)便可得到位移量。位置檢測裝置所測量的對象就是被測量本身，叫做直接測量。采用安裝在電機或絲杠軸端的回轉型檢測元件間接測量機床直線位移的檢測方法，叫

22、做間接測量。數(shù)控機床電氣控制課程習題分析與詳解（四） 1.PLC的主要特點：(1) 可靠性高,抗干擾能力強 (2) 控制系統(tǒng)構成簡單,通用性強(3) 編程簡單,使用,維修方便(4) 組合方便,功能強,應用范圍廣(5) 體積小,質量輕,功耗低 2.PLC硬件結構與軟件由哪幾部分組成？各有什么作用？PLC的硬件結構由中央處理器(CPU),存儲器,I/O接口,編程器,電源等幾部分組成.中央處理器(CPU)的主要作用是執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件,從輸入接口讀取各開關狀態(tài),根據(jù)梯形圖程序進行邏輯處理,并將處理結果輸送到輸出接口;存儲器的作用是用來存儲數(shù)據(jù)或者程序的;I/O接口的作用是連接CPU與現(xiàn)場I/O設備;編程器主要用來輸入和編輯用戶程序,也可用來監(jiān)視PLC運行時各編程元件的工作狀態(tài);電源的作用是把外部供應的電源變換成系統(tǒng)內部各單元所需的電源.PLC軟件分為系統(tǒng)軟件和用戶軟件,系統(tǒng)軟件由PLC制造商固化在機內,用以控制PLC本身的運作;用戶程序由PLC的使用者編制并輸入,用于控制外部被控對象的運行. 3.PLC采用什么工