電大數(shù)控機(jī)床電氣控制形成性考核參考答案

4/61．按鈕開關(guān)和行程開關(guān)的作用分別是什么？如何確定按鈕開關(guān)的選用原則？答：按鈕開關(guān)通常用作短時接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)，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(guān)又稱限位開關(guān)，是根據(jù)運(yùn)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(guān)的滾輪相碰撞，使觸頭接通或斷開用來控制運(yùn)動部件的運(yùn)動方向、行程大小或位置保護(hù)。按鈕開關(guān)的選用原則①根據(jù)用途選擇開關(guān)的形式，如緊急式、鑰匙式、指示燈式等。②根據(jù)使用環(huán)境選擇按鈕開關(guān)的種類，如開啟式、防水式、防腐式等。③按工作狀態(tài)和工作情況的要求，選擇按鈕開關(guān)的顏色。2．低壓斷路器在電路中的作用是什么？答：低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)，它不但能用于正常工作時不頻繁接通和斷開電路，而且當(dāng)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(hù)串接在它后面的電氣設(shè)備，因此，低壓斷路器在機(jī)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?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動機(jī)）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(jī)床上應(yīng)用最多的是交流接觸器。它由電磁機(jī)構(gòu)、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(guān)與行程開關(guān)相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？若接近開關(guān)為三線制輸出，一般為哪三根輸出線？答：接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。與行程開關(guān)相比，接近開關(guān)具有工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長、重復(fù)定位精度高、操作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。接近開關(guān)多為三線制。三線制接近開關(guān)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(zhì)上是電壓繼電器的一種，其觸點(diǎn)數(shù)量多（多至6對或更多），觸點(diǎn)電流容量大（額定電流5～10A）,動作時間不大于0.05s。其主要用途是當(dāng)其他繼電器的觸頭數(shù)量或觸點(diǎn)容量不夠時，可借助中間繼電器來擴(kuò)大它們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量，起到中間轉(zhuǎn)換和放大作用。接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動機(jī)）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(zhì)上是電壓繼電器的一種。6．電動機(jī)起動電流很大，當(dāng)電動機(jī)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(yīng)原理來切斷電路的保護(hù)電器，主要用于電動機(jī)或其他負(fù)載的過載保護(hù)。電動機(jī)起動電流很大，但是，當(dāng)電動機(jī)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(nèi)不會彎曲，當(dāng)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(hù)。7．在下表中填上電器的圖形符號和文字符號。涉及的知識點(diǎn)及答題分析：這個題的考核知識點(diǎn)是常用低壓電器地圖形符號及文字表示。名稱文字符號圖形符號線圈（元件）常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)刀開關(guān)QS

接觸器KM

時間繼電器延時閉合ST

延時斷開

延時閉合和延時斷開空氣斷路器QF

按鈕SB

速度繼電器KS

熱繼電器FR

熔斷器FU

行程開關(guān)SQ

8．三相異步電動機(jī)的起動控制采用哪兩種方式？答：三相籠型電動機(jī)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、可靠、經(jīng)濟(jì)的起動方式，適合小容量電動機(jī)。對于較大容量（大于10KW）的電動機(jī)，因起動電流大（可達(dá)額定電流的4～7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(diǎn)并聯(lián)，然后再和接觸器的線圈串聯(lián)可得。當(dāng)按下起動按鈕后，可實現(xiàn)長動，它又具有失壓保護(hù)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(diǎn)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(jī)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）控制電路答：如圖1所示，主電路由刀開關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點(diǎn)、熱繼電器FR的熱元件與電動機(jī)M組成?？刂齐娐酚善饎影粹oSB2、停止按鈕SB1、接觸器KM的線圈及其常開輔助觸點(diǎn)、熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)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(diǎn)閉合，電動機(jī)直接起動運(yùn)行。同時與SB2并聯(lián)的輔助觸點(diǎn)KM閉合，將“SB2”短接，其作用是當(dāng)放開起動按鈕SB2后，仍可使KM線圈通電，電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。這種依靠接觸器自身的輔助觸點(diǎn)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(hù)作用，起自鎖作用的輔助觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。按停止按鈕SB1，接觸器KM的線圈斷電，其常開主觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。同時KM的自鎖觸點(diǎn)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(jī)的定子繞組在脫離電源后，由于機(jī)械慣性的作用，轉(zhuǎn)子需要一段時間才能完全停止，而生產(chǎn)中一般都要求機(jī)床能迅速停車和準(zhǔn)確定位，因此可采用能耗制動控制線路進(jìn)行電氣制動。試分析時間原則控制的單向能耗制動線路。答：能耗制動是在按停止按鈕切斷電動機(jī)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(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁制動轉(zhuǎn)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電器進(jìn)行控制的單向能耗制動控制線路。停車時，a)交一交變頻器b)交一直一交變頻器圖題5兩種類型的變頻器

6.正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器有什么特點(diǎn)？簡述其工作原理。P101答：正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器結(jié)構(gòu)簡單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且不受逆變器負(fù)載大小的影響，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快，輸出波形好，使電機(jī)可在近似于正弦波的交變電壓下運(yùn)行，脈動轉(zhuǎn)矩小，擴(kuò)展了調(diào)速范圍，提高了調(diào)速性能，因此，在數(shù)控機(jī)床的交流驅(qū)動中廣泛使用?；竟ぷ髟硎窍葘?0Hz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(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率均可調(diào)整的等效于正弦波的脈寬調(diào)制波(SPWM波)，即可拖動三相電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。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(zhǔn)停控制，即當(dāng)主軸停止時能控制其停在固定位置。其作用如下。①刀具交換:在加工中心中，當(dāng)主軸停轉(zhuǎn)進(jìn)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(jī)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。②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(zhǔn)?？刂?，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(jìn)行退刀。8．為什么數(shù)控機(jī)床主軸要進(jìn)行分段無級變速控制？數(shù)控機(jī)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(zhuǎn)速可達(dá)到最高轉(zhuǎn)速的要求。9．位置檢測裝置在數(shù)控機(jī)床控制中的主要作用是什么?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(jī)床中，必須利用位置檢測裝置把機(jī)床運(yùn)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(jìn)行比較，從而控制驅(qū)動元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作臺(或刀具)按規(guī)定的軌跡和坐標(biāo)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(diǎn)的位置都從一個固定的零點(diǎn)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(jī)或絲杠軸端的回轉(zhuǎn)型檢測元件間接測量機(jī)床直線位移的檢測方法，叫做間接測量。數(shù)控機(jī)床電氣控制作業(yè)41.PLC有何主要特點(diǎn)?答:(1)可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)；(2)控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單,通用性強(qiáng)；(3)編程簡單,使用,維修方便；(4)組合方便,功能強(qiáng),應(yīng)用范圍廣；(5)體積小,質(zhì)量輕,功耗低。2.PLC的硬件結(jié)構(gòu)與軟件由哪幾部分組成？各有什么作用？答：PLC的硬件結(jié)構(gòu)由中央處理器(CPU)、存儲器、I/O接口、電源、編程器等幾部分組成。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(guān)狀態(tài),根據(jù)梯形圖程序進(jìn)行邏輯處理,并將處理結(jié)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(shè)備；電源的作用是把外部供應(yīng)的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源；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(yùn)行時各編程元件的工作狀態(tài)。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(jī)內(nèi),用以控制PLC本身的運(yùn)作;用戶軟件由PLC的使用者編制并輸入，用于控制外部被控對象的運(yùn)行。3.PLC采用什么工作方式？簡述其工作過程。答：PLC采用的是周期性循環(huán)掃描的工作方式。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。4.PLC中常用的編程語言有哪些？請說明梯形圖中“能流”的概念。答：PLC中常見的編程語言有梯形圖、語句表(指令表)、功能表圖等。由于梯形圖是一種編程語言,其母線端無任何電源,為了便于理解,在梯形圖中引入了一個假象的電流,稱為”能流”?！蹦芰鳌痹谔菪螆D中只能從左向右單向流動。

5.輸入映像寄存器I（輸入繼電器）能否由程序指令驅(qū)動？答：輸入繼電器線圈不能由程序指令驅(qū)動，而只能由外部信號驅(qū)動，常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供用戶編程使用。外部信號傳感器主要用來檢測外部信號的變化，它們與輸入模塊的輸入端相連，以驅(qū)動輸入繼電器線圈。6.S7-200系列PLC共有幾種類型定時器？答：S7-200系列PLC按工作方式分共有三種類型定時器：接通延時TON、斷開延電TOF、有記憶接通延時TONR；按時基等級也可分為三種：分別為1ms、10ms、100ms。7.S7-200系列PLC共有幾種類型的計數(shù)器？答：S7-200系列PLC共有三種類型的計數(shù)器：增計數(shù)器CTU、減計數(shù)器CTD和增/減計數(shù)器CTUD。8．根據(jù)梯形圖和I0.0、I0.1的時序，畫出Q0.0

的時序。9．根據(jù)梯形圖和I0.0的時序，畫出Q0.0

的時序。時序圖如上所示,I0.0接通時間應(yīng)遠(yuǎn)大于掃描周期時間.在I0.0第一次接通及斷開時間內(nèi)(I0.0第1個脈沖內(nèi)):在第1個掃描周內(nèi)，I0.0接通上升沿脈沖→M0.0通(1個掃描周)→Q0.0通,本掃描周輸出刷新為:M0.0通,M0.1斷,Q0.0通;第2個掃描周內(nèi),I0.0仍通但無上升沿脈沖→M0.0斷(1掃描周到時斷開)→M0.1斷→Q0.0通(自保),本掃描周輸出刷新為:M0.0斷,M0.1斷,Q0.0通;在以后的掃描周內(nèi),保持第2個掃描周的輸出狀態(tài).(二)在I0.0第二接通及斷開內(nèi)第1個掃描周內(nèi),I0.0通電并上升沿脈沖M0.0通(通一個掃描周)→M0.1通(串接的兩觸點(diǎn)同時通)→Q0.0斷;本周掃描刷新輸出為:M0.0通;M0.1通;Q0.0斷;第2個掃描周內(nèi),I0.0通但沒有上升沿,M0.0斷→M0.1斷→Q0.0斷;本周輸出刷新為:M0.0斷;M0.1斷,Q0.0斷;以后的掃描周內(nèi),保持第2個掃描周的輸出狀態(tài).(三)在I0.0第三次接通及斷開內(nèi),重復(fù)I0.0第一次接通及斷開的狀態(tài).因此,本電路相當(dāng)于一個I0.0的觸發(fā)番轉(zhuǎn)電路.10.分析梯形圖，詳細(xì)說明梯形圖的功能。分析:在I0.0接通,I0.1未接通的情況下,本電路相當(dāng)于一個200秒的延時輸出電路.答：當(dāng)I