自动化仪表工笔试考试历年考题及考点含含答案

自动化仪表工笔试考试历年考题及考点含含答案一、选择题1.以下哪种仪表不属于流量仪表（）A.差压式流量计B.电磁流量计C.压力变送器D.涡街流量计答案：C。压力变送器主要用于测量压力，而差压式流量计、电磁流量计、涡街流量计都是常见的流量测量仪表。差压式流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差来测量流量；电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律来测量导电液体的体积流量；涡街流量计是利用流体振动原理来测量流量。2.热电偶的工作原理基于（）A.热电效应B.压电效应C.光电效应D.磁电效应答案：A。热电效应是热电偶工作的基础，两种不同成分的导体两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷；光电效应是在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流；磁电效应是指物质在磁场中表现出的电学性质的变化。3.仪表的精度等级是指仪表的（）A.最大误差B.相对误差C.引用误差D.绝对误差答案：C。仪表的精度等级是根据仪表的引用误差来划分的。引用误差是指绝对误差与仪表量程之比的百分数。最大误差是指测量值与真实值之间的最大偏差；相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；绝对误差是测量值与真实值之差。4.下列哪种阀门适用于调节流量（）A.截止阀B.闸阀C.球阀D.蝶阀答案：A。截止阀可以通过改变阀瓣与阀座之间的流通面积来调节流量。闸阀主要用于截断或接通介质，不适用于调节流量；球阀通常用于快速切断或接通介质，调节性能相对较差；蝶阀适用于大口径、大流量的场合，但调节精度不如截止阀。5.可编程逻辑控制器（PLC）的编程语言不包括（）A.梯形图B.指令表C.C语言D.功能块图答案：C。PLC常用的编程语言有梯形图、指令表、功能块图等。梯形图是一种形象直观的编程语言，类似于继电器控制电路；指令表是一种文本形式的编程语言；功能块图是用功能块来表示逻辑关系的编程语言。C语言通常用于计算机编程，虽然有些PLC也支持C语言编程，但它不是PLC的标准编程语言。二、填空题1.测量误差按其性质可分为______误差、______误差和______误差。答案：系统、随机、粗大。系统误差是由某些固定的原因引起的，具有重复性和可修正性；随机误差是由许多微小的、难以控制的因素引起的，其大小和方向是随机的；粗大误差是由于测量过程中的错误或异常情况引起的，明显偏离真实值。2.热电阻是利用金属导体的______随温度变化而变化的特性来测量温度的。答案：电阻值。热电阻通常由金属材料制成，如铂、铜等，当温度变化时，金属导体的电阻值会发生相应的变化，通过测量电阻值就可以确定温度。3.调节阀的流量特性有______流量特性、______流量特性和______流量特性。答案：直线、等百分比、快开。直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系；等百分比流量特性是指调节阀的相对流量的相对变化与相对开度成比例；快开流量特性是指在开度较小时，流量就有较大的变化。4.自动化控制系统按其结构可分为______控制系统和______控制系统。答案：开环、闭环。开环控制系统是指系统的输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统；闭环控制系统是指系统的输出量通过反馈环节返回到输入端，与给定值进行比较，根据偏差来进行控制的控制系统。5.仪表的灵敏度是指仪表______与______之比。答案：输出变化量、输入变化量。灵敏度反映了仪表对被测量变化的敏感程度。三、判断题1.压力传感器和压力变送器是同一种仪表。（）答案：错误。压力传感器是能感受压力信号，并按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的器件或装置；压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，通常还具有放大、转换等功能，压力变送器可以看作是压力传感器的一种应用形式，但两者并不完全相同。2.热电偶的热电势只与热电偶的材料和两端的温度有关，与热电偶的长度和直径无关。（）答案：正确。根据热电偶的热电效应原理，热电势的大小只取决于热电偶的材料和两端的温度差，与热电偶的长度和直径等因素无关。3.调节阀的气开式是指当信号压力增大时，阀门关闭。（）答案：错误。调节阀的气开式是指当信号压力增大时，阀门打开；气关式是指当信号压力增大时，阀门关闭。4.自动化控制系统中，反馈环节的作用是使系统的输出量能够跟踪给定值。（）答案：正确。反馈环节将系统的输出量返回到输入端，与给定值进行比较，根据偏差来调整系统的控制作用，从而使系统的输出量能够跟踪给定值，提高系统的控制精度。5.可编程逻辑控制器（PLC）只能用于工业自动化控制。（）答案：错误。虽然PLC最初主要应用于工业自动化控制领域，但随着技术的发展，它的应用范围越来越广泛，还可以用于楼宇自动化、交通运输、智能家居等领域。四、简答题1.简述差压式流量计的工作原理。答：差压式流量计是基于流体流动的节流原理来工作的。当流体流经节流装置（如孔板、喷嘴等）时，由于节流装置的作用，流体的流速会发生变化，在节流装置前后会产生压力差。根据伯努利方程和连续性方程，流体的流量与节流装置前后的压力差的平方根成正比。通过测量节流装置前后的压力差，就可以计算出流体的流量。具体来说，当流体以一定的速度流经节流装置时，在节流装置的上游，流体的流速相对较慢，压力较高；在节流装置的下游，流体的流速会加快，压力会降低。通过差压变送器测量节流装置前后的压力差，再经过流量计算单元，就可以得到流体的流量值。2.简述热电偶的冷端温度补偿方法。答：热电偶的热电势与热端和冷端的温度差有关，为了准确测量温度，需要对冷端温度进行补偿。常见的冷端温度补偿方法有以下几种：（1）冰浴法：将热电偶的冷端置于0℃的冰水中，这种方法精度较高，但使用不方便，适用于实验室等对精度要求较高的场合。（2）计算修正法：通过测量冷端的实际温度，根据热电偶的分度表，计算出由于冷端温度不为0℃而产生的热电势误差，然后对测量结果进行修正。这种方法需要人工计算，比较繁琐，但适用于各种场合。（3）补偿电桥法：利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势变化。补偿电桥通常由电阻、电源等组成，当冷端温度变化时，电桥的输出电压也会发生变化，通过调整电桥的参数，使电桥的输出电压与热电偶冷端温度变化所引起的热电势变化相互抵消。（4）集成温度传感器补偿法：利用集成温度传感器测量冷端温度，并将其转换为电信号，通过电路对热电偶的输出信号进行补偿。这种方法具有精度高、使用方便等优点，是目前应用较广泛的冷端温度补偿方法。3.简述调节阀的选择原则。答：调节阀的选择需要考虑以下几个方面的原则：（1）工艺条件：根据工艺过程的要求，确定调节阀的类型、口径、流量特性等。例如，对于需要精确调节流量的场合，应选择调节性能好的调节阀；对于大口径、大流量的场合，可选择蝶阀等。（2）流体性质：考虑流体的温度、压力、腐蚀性、粘度等性质。对于高温、高压的流体，应选择耐高温、高压的调节阀；对于腐蚀性流体，应选择耐腐蚀的调节阀材质。（3）控制要求：根据控制系统的要求，确定调节阀的控制方式（气开式或气关式）、响应速度等。例如，在安全要求较高的场合，应选择气关式调节阀，以保证在气源故障时阀门关闭，防止事故发生。（4）经济性：在满足工艺要求和控制要求的前提下，选择价格合理、维护方便的调节阀。同时，要考虑调节阀的使用寿命和运行成本。（5）安装条件：考虑调节阀的安装位置、空间大小等因素，选择合适的调节阀结构和连接方式。4.简述可编程逻辑控制器（PLC）的基本组成和工作原理。答：PLC的基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口（I/O接口）、电源等部分。（1）中央处理器（CPU）：是PLC的核心部件，负责执行用户程序、处理数据、控制整个系统的运行。（2）存储器：用于存储用户程序、数据和系统程序。分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），RAM用于存储临时数据和用户程序运行时的中间结果，ROM用于存储系统程序和一些固定的数据。（3）输入输出接口（I/O接口）：是PLC与外部设备进行信息交换的桥梁。输入接口用于接收来自外部设备（如按钮、传感器等）的信号，输出接口用于向外部设备（如继电器、接触器等）发送控制信号。（4）电源：为PLC提供所需的电能，保证PLC的正常运行。PLC的工作原理是采用循环扫描的工作方式。具体过程如下：（1）输入采样阶段：PLC在每个扫描周期开始时，首先对输入接口的状态进行采样，并将采样结果存入输入映像寄存器中。（2）程序执行阶段：PLC按照用户程序的顺序，依次执行程序中的指令，对输入映像寄存器中的数据进行处理，并将处理结果存入输出映像寄存器中。（3）输出刷新阶段：在一个扫描周期结束时，PLC将输出映像寄存器中的数据传送到输出接口，驱动外部设备动作。这样，PLC不断地重复上述三个阶段，实现对外部设备的控制。五、计算题1.已知某压力变送器的测量范围为010MPa，输出信号为420mA。当压力为6MPa时，求变送器的输出电流值。解：设压力为P，输出电流为I。首先计算压力的量程ΔP=100=10MPa，电流的量程ΔI=204=16mA。根据线性关系，可得比例系数k=ΔI/ΔP=16/10=1.6mA/MPa。当压力P=6MPa时，相对于测量下限0MPa的压力变化量为ΔP1=60=6MPa。则对应的电流变化量ΔI1=k×ΔP1=1.6×6=9.6mA。变送器的输出电流I=4+ΔI1=4+9.6=13.6mA。2.某热电偶的热端温度为500℃，冷端温度为20℃，已知该热电偶在500℃时的热电势为20.64mV，在20℃时的热电势为0.81mV，求该热电偶的实际测量热电势。解：根据热电偶的热电势与热端和冷端温度的关系，实际测量热电势E(t,t0)等于热端温度对应的热电势E(t,0)减去冷端温度对应的热电势E(t0,0)。已知热端温度t=500℃时，E(t,0)=20.64mV，冷端温度t0=20℃时，E(t0,0)=0.81mV。则实际测量热电势E(t,t0)=E(t,0)E(t0,0)=20.640.81=19.83mV。六、综合题1.设计一个简单的液位控制系统，要求当液位低于下限值时，水泵启动向水箱注水；当液位高于上限值时，水泵停止工作。请画出系统的控制原理图，并说明各部分的作用。答：以下是该液位控制系统的设计：控制原理图：该系统主要由液位传感器、控制器（可以采用PLC）、水泵和水箱组成。液位传感器安装在水箱中，用于测量水箱的液位高度，并将液位信号转换为电信号传送给控制器。控制器接收液位传感器的信号，根据预设的液位下限值和上限值进行比较判断，并输出控制信号。水泵通过接触器与电源连接，控制器通过控制接触器的通断来控制水泵的启动和停止。各部分作用：（1）液位传感器：用于实时测量水箱的液位高度，并将液位信息转换为电信号（如420mA电流信号或05V电压信号），传送给控制器。常见的液位传感器有浮球式液位传感器、超声波液位传感器等。（2）控制器（PLC）：接收液位传感器传来的液位信号，将其与预设的液位下限值和上限值进行比较。当液位低于下限值时，控制器输出启动信号，控制接触器闭合，使水泵启动向水箱注水；当液位高于上限值时，控制器输出停止信号，控制接触器断开，使水泵停止工作。（3）水泵：是系统的执行机构，通过电机驱动，将水从水源输送到水箱中。（4）接触器：用于控制水泵的电源通断。当控制器输出启动信号时，接触器闭合，水泵通电启动；当控制器输出停止信号时，接触器断开，水泵断电停止。（5）水箱：是储存水的容器，液位控制系统的目的就是维持水箱内的液位在一定的范围内。2.分析自动化仪表系统故障的常见原因及处理方法。答：自动化仪表系统故障的常见原因及处理方法如下：常见原因：（1）仪表自身故障：仪表的元器件老化、损坏，如传感器的敏感元件失效、变送器的电路故障等，会导致仪表测量不准确或无法正常工作。（2）安装问题：仪表的安装位置不当、安装不牢固、接线错误等，都可能影响仪表的正常运行。例如，温度传感器安装在有热源干扰的地方，会导致测量结果不准确；接线松动会导致信号传输不稳定。（3）环境因素：恶劣的环境条件，如高温、高湿度、强电磁干扰、腐蚀等，会对仪表造成损害。例如，在潮湿的环境中，仪表的电路板容易受潮短路；在强电磁干扰的环境中，仪表的信号容易受到干扰，导致测量误差增大。（4）人为因素：操作人员的误操作、维护不当等也会引起仪表系统故障。例如，操作人员在操作过程中不小心触碰到仪表的按钮或开关，导致仪表设置参数改变；维护人员在维护过程中没有按照规定的程序进行操作，可能会损坏仪表。（5）系统故障：自动化仪表系统通常是一个复杂的系统，各个仪表之间相互关联。如果系统中的某个环节出现故障，可能会影响整个系统的正常运行。例如，数