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1、第第 3 3 次作业次作业 一、填空题（本大题共一、填空题（本大题共 1010 分，共分，共 5 5 小题，每小题小题，每小题 2 2 分）分） 1. 变频调速是以一个 _ 、 _ 可变的电源，向异步(或同步)电动机 供电，从而调节电动机转速的方法。 2. 熔体的额定电流 _ 熔体的最小熔化电流。 3. 数控装置的存储器用于存储 _ 和 _ 。它一般包括存放系统程序 的 _ 和存放中间数据的 _ 两部分。 4. 摇臂钻床的主运动包括两个方面，它们是 _ 运动和 _ 运动。 5. 要得到宽调速范围，且静差度又要可能小，只有减小 _ ，实现的方法 是提高调速系统的 _ ，引入 _ 反馈环节。二、计
2、算题（本大题共二、计算题（本大题共 2020 分，共分，共 2 2 小题，每小题小题，每小题 1010 分）分） 1. 一个转速负反馈系统的总放大倍数为 15，额定负载下电动机的转速降落为 10r/min，如果放大倍数提高到 30，它的转速降落为多少？在静差度不变的条 件下，调速范围可以扩大多少倍？ 2. 如图所示为某一短时工作制电机的负载图，试就下述两种情况从发热验算的 角度给出所需电动机的最小扭矩。（1）若选过载系数为 2 的长期工作制电机。（2）若选专为短时工作制设计的电机。三、简答题（本大题共三、简答题（本大题共 3030 分，共分，共 5 5 小题，每小题小题，每小题 6 6 分）分
3、） 1. 什么是数控系统的进给驱动系统？进给驱动系统的作用是什么？ 2. 如图所示为速度继电器原理示意图，试回答：（1）速度继电器的用途是什 么？（2）分析速度继电器的工作原理。速度继电器原理图 3. 电动机有哪几种工作制度？以工作时间和温升情况分别加以阐述。 4. 数控系统接口电路的主要任务是什么？ 5. 在数控机床中，CNC 装置和 PLC 各控制什么？如何协调协调配合共同完成数控的控制？四、分析题（本大题共四、分析题（本大题共 2020 分，共分，共 2 2 小题，每小题小题，每小题 1010 分）分） 1. 什么叫零压保护？什么叫欠压保护？按钮自锁电路是否具有零压和欠压保护？2. 试比
4、较 PLC 与单片机、单板机、个人计算机、工业控制计算机在工业控制方 面有哪些优势？并列举 PLC 的主要用途？五、设计题（本大题共五、设计题（本大题共 2020 分，共分，共 2 2 小题，每小题小题，每小题 1010 分）分） 1. 要求：SB1 实现电机停止，SB2 实现电机起动，接触器 KM 用来实现自锁，试 设计绘制异步电机直接起动控制线路原理图。 2. 设计某自动钻床的工作循环电气控制图，要求能实现从位置 1 到位置 2 的工 进，在 2 处设置行程开关 SQ2，到达位置 2 时自动返回，返回到 1 处自动停止。 试设计控制电路图。 答案：答案：一、填空题（一、填空题（1010 分
5、，共分，共 5 5 题，每小题题，每小题 2 2 分）分）1. 参考答案：参考答案： 电压；频率 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：2. 参考答案：参考答案： 小于 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：3. 参考答案：参考答案： 系统软件（或控制软件）；零件加工程序；EPROM；RAM 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：4. 参考答案：参考答案： 主轴的旋转运动；进给运动 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：5. 参考答案：参考答案： 静态转速降；机械特性硬度；负反馈 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：二、计算题（二、计算题（2020 分，共分，共 2 2 题，每小题
6、题，每小题 1010 分）分）1. 参考答案：参考答案：解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：2. 参考答案：参考答案：解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：三、简答题（三、简答题（3030 分，共分，共 5 5 题，每小题题，每小题 6 6 分）分）1. 参考答案：参考答案： 进给驱动系统是 CNC 装置和机床的联系环节。CNC 装置发出的控制信息，通过 进给驱动系统，转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。进给驱动系统 是数控的重要组成部件。进给驱动系统的作用可归纳如下：(1) 放大 CNC 装置的控制信号，具有功率输出的能力。(2) 根据 CNC 装置发出的控制信号对机床移动部件的
7、位置和速度进行控制。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：2. 参考答案：参考答案： （1）速度继电器用作笼型异步电机的反接制动控制；（2）当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便 切割磁场而产生感应电热和电流，此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，使 定子转动。当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤拨动簧片式动触头动作，使常闭触头分断，常开触头闭合。当电机转速低于某一数值（一般为 100r/min），所产生的转矩减小到一定程度时，簧片式触头复位。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：3. 参考答案：参考答案： 电动机有以下三种工作制度： 长期工作制：工作时间长，温升可
8、达到稳定值； 断续周期工作制：工作时间和停歇时间都很短，在工作时间内温升达不到稳定值，而在停歇时间内又降不到零，经过一个周期后温升有所上升，最 后温升将在某一范围内波动。 短时工作制：工作时间很短，温升未达到稳定值，而停歇时间很长，温升 可以降为 0。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：4. 参考答案：参考答案： (1) 进行电平转换和功率放大。(2) 提高数控装置的抗干扰性能，防止外界的电磁干扰噪声而引起误动作。(3) 输入接口接收机床操作面板的各开关信号、按钮信号、机床上的各种限位 开关信号及数控系统各个功能模块的运行状态信号，若输入的是触点输入信号， 要消除其振动。(4) 输出接口
9、是将各种机床工作状态灯的信息送到机床操作面板上显示，将控 制机床辅助动作信号送至电柜，从而控制机床主轴单元、刀库单元、液压单元、 冷却单元等的继电器和接触器。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：5. 参考答案：参考答案： CNC 装置和 PLC 协调配合共同完成数控的控制，其中 CNC 装置主要完成与数字 运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等，PLC 主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，它 接受 CNC 装置的控制代码 M 指令（辅助功能）、S 指令（主轴转速）、T 指令 （选刀、换刀）等动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号
10、，控制辅 助装置完成机床相应开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开与关 等一些辅助动作，它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作， 另一方面将一部分指令送往 CNC 装置，用于加工过程的控制。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：四、分析题（四、分析题（2020 分，共分，共 2 2 题，每小题题，每小题 1010 分）分）1. 参考答案：参考答案： 零压保护是指当设备在运转时，电源电压若因某种原因瞬时消失，机械停转， 当电源电压恢复时，若电动机自行起动，可能造成设备的损坏甚至人身事故。 防止这种现象的保护叫零压保护。欠压保护是指因电源电压过分降低引起一些电器释放，造成
11、控制线路工作 不正常，可能引起事故。另一方面，电压降低，电动机转矩显著降低，影响电 动机正常运行，严重时会引起“堵转”(即电动机接通电源但不转动)的现象， 电动机长期处于“堵转”状态会损坏电机。故需要在电源电压降到一定允许值 以下将电源切断。按钮自锁电路也具备零、欠压保护作用。当电源消失或电源电压过分降低时， 按钮控制的接触器释放，切断电动机电源。当电压恢复，由于自锁触头仍断开， 接触器线圈不会通电，电机不会自行起动。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：2. 参考答案：参考答案： PLC 与其他的计算机控制相比较具有显著的特点。个人计算机(如 IBM-PLCAT)具有很强的数据处理能力。
12、如用于控制，还 需附加专用的 I/O 接口。但它们对环境要求很高，抗干扰能力不强，一般不适 于工业现场使用。单板机开发能力弱、功能有限。不但难于满足复杂控制的要求，而且还必 须进行二次开发(接口设计)才能应用。单片机要用于工业控制，一般还要附加配套的集成电路和 I/O 接口。用户必须完成大量的硬件设计和制作工作，这是甚为头疼的。工业控制计算机也是为工业控制专门设计的。它的功能很强，但价格很高。 若用于开关量控制有“杀鸡用牛刀”之感。以上各种计算机用于控制的程序大多是用汇编语言写的，工厂的电气工程 师和操作维护人员较难掌握。PLC 是专门为工业控制设计的一种计算机系统，是一种通用的控制产品。PL
13、C 由 于具有前述的优点，在工业控制领域内具有不可比拟的竞争力。PLC 的应用领域：（1）开关量逻辑控制 ；（2）运动控制 ；（3）闭环过程控 制 ；（4）数据处理 ；（5）通讯。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：五、设计题（五、设计题（2020 分，共分，共 2 2 题，每小题题，每小题 1010 分）分）1. 参考答案：参考答案： 异步电机直接起动控制线路原理图如下解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：2. 参考答案：参考答案： 按下 SB2，KM1 线圈通电，电机正转，钻床刀架实现正向工进运行，当到达 2 处 时，压下行程开关 SQ2，KM1 线圈失电，电动机正转电路断电。与此同时，SQ2 的复合触头闭合，KM2 线圈接通，实现电动机的自动反转，电机从 2 位置往 1 方向返回。到达位置 1 时，压下行程开关 SQ1，KM2 线圈失电，整个电路断电， 钻床刀架停止在 1 处。解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：
