2013秋季機械電氣控制及自動化考前復習串講

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2013秋季機械電氣控制及自動化考前復習串講,主講人: 江桂云,重慶大學網(wǎng)絡教育學院,第一章 概述,一、考核知識點 1、機械設備組成的新概念。 2、機械電氣控制的特點。 3、電氣自動控制在現(xiàn)代工業(yè)生產中的地位。 4、電力拖動的發(fā)展歷程。 5、電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程。 6、電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展與分類。,考 試 大 綱,二、考核要求 1、識記 主機部分、驅動部分、檢測顯示部分、控制部分、成組拖動、單獨拖動、多電機拖動、自動化電力拖動系統(tǒng)。 2、領會 機械電氣控制的特點、繼電器-接觸器的斷續(xù)控制、直流發(fā)電機-直流電動機連續(xù)控制、交磁放大機-直流電動機連續(xù)控制、磁放大器-直流電動機連續(xù)控制、可控硅（晶閘管）-直流電動機連續(xù)控制。 3、簡單運用 交流電機調速的三種方式。,一、考核知識點 1、常用低壓電器。 2、機械設備電氣圖的畫法規(guī)則。 3、機械設備電路的邏輯表示。 4、異步電動機的起動、正反轉、制動電路。 5、其他基本控制線路。,第二章 機械設備繼電接觸器基本控制線路,二、考核要求 1、識記 開關電器、開關電器的分類、組合開關、自動開關、熔斷器、接觸器、按鈕、行程開關、電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、時間繼電器、速度繼電器；邏輯代數(shù)的基本邏輯關系及串、并聯(lián)電路的邏輯表示；異步電動機全壓起動、能耗制動；長動、點動、聯(lián)鎖與互鎖。,2、領會 邏輯代數(shù)的基本性質；低壓電器元件的工作原理及用途；邏輯代數(shù)的基本性質及其應用；全壓起動、異步電機串電阻降壓起動、串自耦變壓器起動、星—△降壓起動、延邊三角形降壓起動、異步電動機的能耗制動、異步電機的反接制動、電磁抱閘制動。 3、簡單運用 雙速異步電機的調速控制線路的分析。 4、綜合運用 利用電動機自動控制線路的基本規(guī)律進行電動機控制線路的設計。,一、考核知識點 1、普通車床電器控制線路。 2、搖臂鉆床電氣控制線路。 3、銑床電氣控制線路。 4、組合機床控制線路。,第三章 常用機床電路分析,二、考核要求 1、識記 零壓保護；欠壓保護。 2、領會 CM6132型普通車床的特點、主軸電機控制、主軸變速、主軸制動；搖臂鉆床的主運動及輔助運動、主電機控制；銑床的主運動和輔助運動、主軸電機控制；組合機床動力滑臺的基本工作循環(huán)形式。 3、簡單運用 CM6132型普通車床的零壓及欠壓保護；搖臂鉆床升降及夾緊、放松控制、主軸箱與立柱的夾緊與放松、銑床進給運動的電氣控制、機械動力滑臺控制電路。 4、綜合運用 普通機床的主運動及進給運動控制線路的分析。,一、考核知識點 1、電氣調速概述。 2、晶閘管——直流電動機無極調速系統(tǒng)。 3、交流調速系統(tǒng)。,第四章 電氣調速系統(tǒng),二、考核要求 1、識記 調速與穩(wěn)速；調速范圍；調速平滑性；靜差度；靜差調速系統(tǒng)；無靜差調速系統(tǒng)；變極調速；變轉差率調速；變頻調速。 2、領會 電動機無極調速的類型；擴大調速范圍的途徑；直流調速方式（調壓調速、調磁調速、調阻調速）；轉速負反饋SCR—M系統(tǒng)的組成；電流負反饋的應用；電壓微分負反饋；PI調節(jié)器。,3、簡單運用 轉速負反饋SCR—M調速系統(tǒng)的工作原理；電壓負反饋與電流正反饋調速系統(tǒng)；交流電動機的變頻調速（電壓型變頻器、脈沖寬度調制型變頻器、矢量變換控制原理）。 4、綜合運用 轉速負反饋SCR—M系統(tǒng)靜特性分析；帶有PI調節(jié)器的自動調速系統(tǒng)的分析。,一、考核知識點 1、機械設備電氣設計的基本內容。 2、機械設備電器元件選擇。 3、機械設備電氣電路設計。 4、電器位置圖的繪制。,第五章 機械設備控制電路設計,二、考核要求 1、識記 電氣元件的可靠性；電器元件選擇的基本原則； 2、領會 機械設備電氣設計的基本要求；機械設備電氣設計的內容與步驟；機械設備電力傳動方案的確定；機械設備電氣控制方案的確定；控制方式的選擇；控制電路電源的選擇及動力電路設計；控制電路的邏輯設計法；電器布置原則；常用配線方式；電器元件位置圖的繪制。 3、簡單運用 控制電路的經驗設計法。 4、綜合運用 控制線路的設計。,一、考核知識點 1、機床數(shù)字控制的基礎知識。 2、計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）系統(tǒng)。 3、插補運算。,第六章 機床數(shù)字控制,二、考核要求 1、識記 機床數(shù)字控制技術；控制介質；數(shù)控裝置；伺服裝置；檢測裝置；開環(huán)控制；閉環(huán)控制；半閉環(huán)控制；輸入；譯碼；插補。 2、領會 CNC系統(tǒng)硬件構成；CNC控制軟件。 3、簡單運用 逐點比較法；數(shù)字積分法。,一、考核知識點 1、經濟型數(shù)控系統(tǒng)的特點、種類及發(fā)展概況。 2、步進電機。,第七章 經濟型數(shù)控系統(tǒng),二、考核要求 1、識記 經濟型數(shù)控系統(tǒng)的特點；步進電機；步進電機的分類；精度、最大靜轉矩；起動頻率；連續(xù)運行頻率；矩頻特性。 2、領會 經濟型數(shù)控系統(tǒng)的分類；經濟型數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。步進電機的工作原理； 3、簡單運用 步進電機的通電方式；步進電機的環(huán)形分配器。,一、考核知識點 1、概述。 2、PLC的表達方式。 3、PLC的編程元件。 4、PLC的指令系統(tǒng)。 5、梯形圖設計規(guī)則。 6、梯形圖的經驗設計法。 7、梯形圖的順序控制設計法。 8、PLC的選型。 9、開關量I/O模塊的外部接線。 10、采用通用邏輯指令實現(xiàn)時間順序控制的程序設計。 11、用置位（S）復位（R）指令實現(xiàn)機床運動循環(huán)控制。 12、使用移位寄存器的編程方式。 13、有多種操作方式的程序設計。,第八章 可編程控制器（PLC）,二、考核要求 1、識記 繼電器梯形圖；邏輯功能圖；功能流程圖；輸入繼電器；輸出繼電器；輔助繼電器；移位寄存器；定時器；計數(shù)器； 2、領會 PLC的結構及工作原理； PLC的特點；梯形圖設計規(guī)則； PLC的選型；開關量I/O模塊的外部接線； 3、簡單運用 PLC的指令系統(tǒng)；梯形圖的經驗設計法；梯形圖的順序控制設計法；用置位（S）復位（R）指令實現(xiàn)機床運動循環(huán)控制；使用移位器的編程方式； 4、綜合運用 采用通用邏輯指令實現(xiàn)時間順序控制的程序設計；有多種操作方式的程序設計。,2013秋期第一次作業(yè),第二部分 平時作業(yè),單項選擇題（42分，共14題，每題3分）； 多項選擇題（28分，共7題，每題4分）； 判斷題（30分，共10題，每題3分）；,,。,I．題型說明及分值說明：,,。,一、單項選擇題,PLC不宜用于以下（ B ）場合。 A. 運動控制 B. 系統(tǒng)集成 C. 數(shù)據(jù)處理 D. 通訊 2. 以下關于邏輯代數(shù)計算正確的是（ B ） A. B. C. D. 3. 以下關于輸入繼電器說法錯誤的是（ D ） A. 專門用來接收從外部開關或敏感元件發(fā)來的信號 B. 與輸入端子相連 C. 只能由外部信號驅動 D. 只能提供一對常開和一對常閉觸點供內部使用,,。,4. 以下不屬于主令電器的是（ D ） A. 按鈕 B. 行程開關 C. 接近開關 D. 自動開關5. 以下關于調壓調速，說法錯誤的是( D ) A. 機械特性的斜率不變 B. 可實現(xiàn)無極調速 C. 平滑性好 D. 調速范圍較窄6. 以下調速系統(tǒng)中，系統(tǒng)機械特性最硬的是（ D ）。 A. 開環(huán)系統(tǒng) B. 電壓負反饋系統(tǒng) C. 電流正反饋系統(tǒng) D. 轉速負反饋系統(tǒng),,。,7. 變頻調速是以一個頻率及( C )可變的電源，向異步（或）同步電機供電，從而調節(jié)電動機轉速的方法。 A. 頻率 B. 電流 C. 電壓 D. 電位8. 在PLC指令中，將并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)的指令是（ A ）。A. ANB B. ORB C. AND D. ANI9. 關于梯形圖設計規(guī)則中，以下說法錯誤的是：（ D ）。A. 梯形圖按從上到下，從左到右的順序排列B. 不允許在同一觸點上有雙向電流通過C. 對于有串聯(lián)電路塊的邏輯行，并聯(lián)支路的電路塊應排在左邊D. 對于有串聯(lián)電路塊的邏輯行，并聯(lián)支路的電路塊應排在右邊,,。,10. 實現(xiàn)兩個以上觸點串聯(lián)的支路與前面支路并聯(lián)的指令是（ B ）。A. ANB B. ORB C. AND D. ANI11. 定子串電阻降壓起動控制電路是按（ A ）控制原則進行工作的。A. 時間 B. 行程 C. 電流 D. 速度12. 已知某電機的理想空載轉速為2000r/min，在額定負載下的轉速為1800r/min，該電機調速的靜差度值S為（ B ） A. 0.3 B. 0.1 C. 0.5 D. 0.02,,。,13. 以下關于交流接觸器說法正確的是（ A）。A. 一般有三對主觸頭B. 主觸頭安裝在控制電路中 C. 輔助觸頭安裝在主電路中D. 線圈安裝在主電路中14. 夾具的夾緊最好采用（ B ）控制方式。A. 時間控制B. 電流控制C. 行程控制D. 速度控制,,。,二、多項選擇題,下圖中，有關說法正確的是（ BC） 該移位寄存器的代號為M302 該移位寄存器的代號為M300 輸入由接在輸入端的X400的狀態(tài)決定 輸入由接在輸入端的X402的狀態(tài)決定,,。,2. 以下哪些場合可以采用全壓起動（ ABC） A. 砂輪機 B. 臺鉆 C. 功率小于7.5kw的機床 D.大型磨床 3. CNC系統(tǒng)軟件中的數(shù)據(jù)處理一般進行（ABCD ）處理 刀具半徑補償 B. 速度計算 C. 換刀 位 D. 主軸啟停,,。,4. 下圖中關于計數(shù)器說法正確的是（ AC）。 A. 每個計算數(shù)器均有斷電保護功能 B. X400的輸入使C460復位 C. 當復位輸入斷開時，計數(shù)輸入X401接通1次 D. 當C460復位時，計數(shù)器的常閉觸點斷開，常開觸點閉合,,。,5. 采用數(shù)控機床加工有哪幾方面的特點？（ABC ）A. 提高了加工精度；B. 提高了勞動生產率C. 減輕了勞動強度D. 降低了機床成本6. 以下關于電壓負反饋和電流正反饋調速系統(tǒng)說法正確的是（ ABCD） 性能接近于轉速負反饋調速系統(tǒng) 反饋電壓與轉速近似成正比 機械性能優(yōu)于電壓負反饋調速系統(tǒng) 比轉速負反饋調速更經濟 7. 以下關于行程開關說法正確的是（ABCD ） A. 又稱限位開關 B. 額定電壓交流可達500V C. 額定電流5Ａ D. 主要用于控制線路中,,。,三、判斷題,1. 數(shù)控機床的精度主要取決于檢測裝置（ √）2. 為了補償因電樞壓降變量而引起的轉速降過大，在電壓負反饋系統(tǒng)中，同時采用電流負反饋。（ ×）3. 對有串聯(lián)電路塊的邏輯行，并聯(lián)支路的電路塊應排在右邊。（ ×）4. 對大功率的主電機采用全壓起動控制線路。（ ×）5. 能耗制動控制電路是在異步電機從切除電源后，立即在轉子繞組中通往交流電流，產生制動力矩實現(xiàn)制動的。（ × ）,,。,6. 三相交流電源線各接點標記統(tǒng)一用U、V、W來表示。（ √）7. 一般的數(shù)控機床的脈沖當量為0.1mm/脈沖。（ × ）8. 電器布置時，體積大和較重的元件應安裝在控制板的上面。（ × ）9. 在正常情況下，自動開關也可以不頻繁地接通和斷開主電路或控制電動機的起動和停止。（ √）10. 在電器控制線路圖中，同一電器元件的不同部位可畫在不同地方。（ √）,2013秋期第二次作業(yè),單項選擇題（42分，共14題，每題3分）； 多項選擇題（28分，共7題，每題4分）； 判斷題（30分，共10題，每題3分）；,,。,I．題型說明及分值說明：,,。,一、單項選擇題,1. 交流接觸器鐵心上短路環(huán)的作用是( A) 消除鐵心振動 B. 增大鐵心磁通 C. 減緩鐵心沖擊 D. 減小電流的作用 2. 以下關于邏輯代數(shù)計算正確的是（ B ） A. B. C. D. 3. RST的作用是（ A） 用于計數(shù)器、移位寄存器的復位 B. 實現(xiàn)電路塊的串聯(lián)連接 C. 移位寄存器移位輸入指令 D. 使該步序作空操作,,4. 已知某電機的理想空載轉速為2000r/min，在額定負載下的轉速為1800r/min，該電機調速的靜差度值S為（ B ） A. 0.3 B. 0.1 C. 0.5 D. 0.02 5. 低壓電器是指工作電壓在交流( C )以下或直流1200V以下的各種電器。 A.1500V B. 800V C. 1000V D. 2000V6. 熔斷器串接在電路中實現(xiàn)（ C ）保護。 A. 長期過載 B. 欠電流 C. 短路 D. 過電壓保護,,7. 以下關于調速性能指標說法正確的是（ C ）。 A. 調速范圍是指在任意負載下，電動機的最高轉速與最低轉速之比。B. 調速范圍越小，電動機的調速性能越好。C. 靜差度越小，穩(wěn)速精度越高D. 調速的公比越小，則平滑性越好8. 機床電源的引入，一般采用（ A ） A. 組合開關 B. 刀開關 C. 自動開關 D. 閘刀9. 一般情況下，速度繼電器動作轉速為( B )。A. 150r/min B. 120r/min C. 30r/min D. 200r/min,,10. 一般三相熱繼電器能對電動機實施（ C ）保護 A. 短路 B. 斷相 C. 過載 D. 欠壓11. 關于調壓調速說法正確的是（ B ）。A. 恒功率調速,轉速與電動機的電樞電流成正比B. 轉速與電動機的電樞電壓成反比C. 只能實現(xiàn)有級調速 D. 調速范圍較窄12. RST的作用是（ A ） A. 用于計數(shù)器、移位寄存器的復位 B. 實現(xiàn)電路塊的串聯(lián)連接 C. 移位寄存器移位輸入指令 D. 使該步序作空操作,,13. 夾具的夾緊最好采用（ B）控制方式。A. 時間控制 B. 電流控制C. 行程控制 D. 速度控制14. 若三相步進電機的通電方式為單、雙相輪流通電，這種方式稱為（ B）。 A. 三相單三拍 B. 三相雙三拍 C. 三相六拍 D. 三相八拍,,。,二、多項選擇題,1. 關于輸出繼電器說法正確的是（ AC ）。 A. 有16個點輸出 B. 有12個點輸出 C. 是用來專門將輸出信號傳送給外界負載 D. 每一輸出繼電器有多對常開觸頭供外部使用2. 降壓起動的方法通常有（ BCD ） A. 轉子串電阻 B. 定子串電阻降壓起動 C. 串自耦變壓器 D. 星三角形換接起動,,3. 下圖中，有關說法正確的是（ ABCD ） X400為輸入繼電器 B. Y430接通是在定時器啟動3秒后 C. T450為定時器 D. 定時器為延時接通定時器 4. 以下哪些場合可以采用全壓起動（ ABC ） A. 砂輪機 B. 臺鉆 C. 功率小于7.5kw的機床 D. 大型磨床,,5. 下列邏輯表達式，能正確反映下圖的是（ AC）。 A. B. Y430=M100,,6. 以下關于電壓負反饋和電流正反饋調速系統(tǒng)說法正確的是（ ABCD ） A. 性能接近于轉速負反饋調速系統(tǒng) B. 反饋電壓與轉速近似成正比 C. 機械性能優(yōu)于電壓負反饋調速系統(tǒng) D. 比轉速負反饋調速更經濟7. 以下關于行程開關說法正確的是（ ABCD ） A. 又稱限位開關 B. 額定電壓交流可達500V C. 額定電流5Ａ D. 主要用于控制線路中,,。,三、判斷題,1. 對于可控硅整流器而言，控制角越小，導通角越小，則整流電壓越小。 （ × ） 2. 插補是實現(xiàn)位置軌跡控制的一種運算（ √ ）3. 起重機械的調速是恒功率調速。（ × ）4. 調磁調速具有恒功率的調速特性，在調速過程中其輸出功率為恒定值 。（ √ ）5. 熔斷器既起短路保護又起過載保護的作用，所以可用作電動機的過載保護。（ × ）,,。,6. 為實現(xiàn)多地點起動控制，需將分散在各操作站的起動按鈕引線串聯(lián)連接。（ × ）7. 交流接觸器線圈不能串聯(lián)使用。（ √ ）8. 交流勵磁的接觸器其鐵心材料用硅鋼片疊壓而成，以減少鐵心中的渦流損失。（ √ ）9. 某電動機的功率為5.5kw，電動機必須采用降壓起動。（ × ）10. 電器位置圖主要是反映設計人員的構思及供技術人員閱讀。（ × ）,2013秋期第三次作業(yè),填空題（30分，共 10 小題，每題 3 分） 計算題（12分，共 1 小題，每題 12 分） 簡答題（20分，共 4 小題，每題 5 分） 問答題（10分，共 1 小題，每題 10 分） 分析題（13分，共 1 小題，每題 13 分） 設計題（15分，共 1 小題，每題 15 分）,,。,I．題型說明及分值說明：,,。,一、填空題,1. 在轉速負反饋調速系統(tǒng)中，控制角α越小，則導通角越 ___大___ ，可控整流器的輸出電壓越 __大__ ，電機的轉速越 __高__ 。2. 基本的邏輯代數(shù)關系有：邏輯和、邏輯與 、邏輯非三種。3. 調壓調速屬于恒轉矩 調速，調磁調速屬于恒功率 調速。,,。,4. 常用的時間繼電器有電子式時間繼電器、電動式時間繼電器、晶體管式 時間繼電器、空氣阻尼式 時間繼電器。5. 對于一般無特殊調速指標要求的機床，應優(yōu)先采用 _三相鼠籠式異步電動機_ 電動機作電力拖動，當調速范圍D=2~3時，調速級數(shù)小于2~4時，可采用 _雙速或多速__鼠籠式異步電動機。對于調速范圍、調速精度、調速平滑性要求較高以及起、制動頻繁的機床，則采用 _直流或交流_ 調速系統(tǒng)。,,。,6. PLC的選型主要從結構型式及檔次 、容量 、開關量I/O模塊的選擇三個方面考慮。7. 電動機降壓起動的方式有： _定子串電阻_ 降壓起動、 _定子串自耦變壓器_ 降壓起動、 _ Y-△換接起動_ 降壓起動和 _延邊三角形_ 降壓起動。8. 異步電機的制動方式有 _能耗_ 制動、 _電磁抱閘 制動和 _反接制動_ 制動。9. 復位指令RST的作用是 _用于計數(shù)器 ，移位指令SFT的作用是 _移位器的復位 移位寄存器移位輸入指令,,。,10. 下圖所示曲線表示直流電機的幾種調速方式，其中：1為 _開環(huán)_ 調速系統(tǒng)、2為 _電壓負反饋_ 調速系統(tǒng)、3為 _電壓主負反饋和電流正反饋_ 調速系統(tǒng)、4為 _轉速負反饋_ 調速系統(tǒng)。,,。,若某直流他激電機的（nmax）MN=2000rpm，△nN=150rpm，試求：（1）電機調速范圍的含義是什么？（2）S≤0.1時的調速范圍D及（nmin）MN等于多少？,二、計算題,,。,1. 分析圖1電路有什么問題？并進行修改。在圖2中要求實現(xiàn)：KM2得電后，KM1和KT線圈失電，以免造成電能的浪費，按要求對圖2電路進行修改。,三、簡答題,1中主要原因是按鈕的接線是在按鈕臺，而接觸器的接線是在電氣柜中，采用圖1的方式將造成多用導線，修改后如圖a所示。圖2中，當KM2接觸器動作后，KM1和KT已失去作用，但繼續(xù)通電會造成不必要的通電時間，修改后如圖b所示。,1題答案：,,。,2. PLC的選型應從哪幾個方面進行考慮？,答：PLC的選型應從以下幾個方面進行考慮（1）結構型式及檔次整體式的每一個I/O點的價格較低。對于單臺僅需開關量控制的設備，一般選小型整體式PLC就可滿足要求。對于復雜的、要求較高的系統(tǒng)可考慮采用模塊式的中、大型機，這樣能靈活地配置L/O模塊的點數(shù)和類型。（2）容量（3）開關量I/O模塊的選擇,,。,3. 既然三相異步電動機主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器？可否二者中任選一種裝上？在什么情況下可以不裝熱繼電器,答：熔斷器的主要作用是短路保護，不能用于電動機的長期過載保護，熱繼電器是利用電流的熱效應原理來工作的保護電器，可用于電動機的長期過載保護，故電路中還須裝上熱繼電器；不能二者中任選一種裝上；在電動機容量不大，工作時間較短時可以不裝熱繼電器。,,。,4. 要求：SB1實現(xiàn)電機停止，SB2實現(xiàn)電機起動，接觸器KM用來實現(xiàn)自鎖，試繪制異步電機直接起動控制線路原理圖。,答：,,。,反接制動的工作原理是什么？反接制動有什么特點？,四、問答題,答：反接制動是利用改變異步電動機定子繞組上三相電源的相序，使定子產生反相旋轉磁場作用于轉子而產生強力制動力矩。 由于直接反接制動時，轉子與旋轉磁場的相對轉速接近同步轉速的兩倍，所以定子繞組中流過的反接制動電流也相當于全壓啟動時電流的兩倍。因此直接反接制動特點之一是制動迅速而沖擊大，它僅用于小容量電動機上。,,。,如圖所示為轉速負反饋調速系統(tǒng)原理圖，試回答：,五、分析題,五題答案：,,。,要求：SB1實現(xiàn)電機停止，SB2實現(xiàn)電機起動，接觸器KM用來實現(xiàn)自鎖，試設計繪制異步電機直接起動控制線路原理圖。,六、設計題,答：,