2025年中职工业过程自动化技术（工业过程自动化）试题及答案

2025年中职工业过程自动化技术（工业过程自动化）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2分，计40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.工业过程自动化系统的核心组成部分是（）A.传感器B.控制器C.执行器D.检测仪表答案：B2.以下哪种控制算法常用于消除系统的稳态误差（）A.比例控制B.积分控制C.微分控制D.比例积分控制答案：B3.工业自动化中常用的编程语言是（）A.C语言B.PythonC.PLC编程语言D.Java答案：C4.自动化控制系统中，反馈信号的作用是（）A.改变给定值B.使控制器输出减小C.使系统输出与给定值比较D.增强干扰答案：C5.用于检测温度的传感器是（）A.压力传感器B.热电偶C.流量传感器D.位移传感器答案：B6.工业自动化中，PID控制器的三个参数是（）A.比例、积分、微分B.比例、积分、增益C.比例、微分、增益D.积分、微分、增益答案：A7.自动化生产线中，用于物料搬运的设备是（）A.机器人B.传感器C.控制器D.电机答案：A8.以下哪种设备不属于执行器（）A.调节阀B.变频器C.接触器D.温度传感器答案：D9.工业过程自动化的发展趋势不包括（）A.智能化B.网络化C.简单化D.集成化答案：C10.在自动化控制系统中，被控对象是指（）A.控制器B.执行器C.生产过程或设备D.传感器答案：C11.能够实现电机正反转控制的电气元件是（）A.熔断器B.接触器C.热继电器D.时间继电器答案：B12.自动化系统中，用于数据采集和处理的设备是（）A.上位机B.下位机C.传感器D.执行器答案：A13.工业自动化中，用于检测液位的传感器是（）A.超声波传感器B.加速度传感器C.光纤传感器D.湿度传感器答案：A14.以下哪种控制方式属于开环控制（）A.反馈控制B.前馈控制C.复合控制D.程序控制答案：D15.自动化控制系统中，信号调理电路的作用是（）A.放大信号B.减小信号C.改变信号频率D.改变信号相位答案：A16.工业自动化中，用于控制电机转速的设备是（）A.变频器B.接触器C.继电器D.熔断器答案：A17.自动化生产线中，用于检测产品质量的设备是（）A.传感器B.机器人C.控制器D.电机答案：A18.以下哪种编程语言适合编写工业自动化控制程序（）A.梯形图B.自然语言C.流程图D.伪代码答案：A19.工业过程自动化中，用于实现远程监控的技术是（）A.物联网技术B.云计算技术C.大数据技术D.人工智能技术答案：A20.在自动化控制系统中，干扰信号可能来自（）A.电源B.传感器C.控制器D.执行器答案：A第II卷（非选择题，共60分）21.（10分）简述工业过程自动化的概念及其包含的主要内容。工业过程自动化是指利用自动化技术对工业生产过程进行监测、控制和优化，以实现生产过程的高效、稳定、优质运行。主要内容包括自动化控制系统，涵盖传感器用于检测各种物理量，控制器对检测信号进行处理并发出控制指令，执行器执行控制指令以调节生产过程；自动化生产线，由多个自动化设备协同完成生产任务；自动化仪表，用于测量、显示和控制生产过程中的各种参数。22.（10分）分析PID控制器中比例、积分、微分控制作用的特点及相互关系。比例控制作用特点是反应迅速，能快速对偏差做出响应，使系统输出朝着减小偏差方向变化，但存在稳态误差。积分控制作用能消除稳态误差，通过对偏差的积分运算，积累控制量直到偏差为零。微分控制作用能根据偏差变化率提前动作，抑制系统的过度振荡。比例控制是基础，快速响应偏差；积分控制消除稳态误差；微分控制改善系统动态性能，三者相互配合，共同优化控制系统性能。23.（10分）请说明自动化控制系统中常用的抗干扰措施有哪些。常用抗干扰措施有：屏蔽技术，对信号传输线和设备进行屏蔽，减少电磁干扰；接地技术，正确设计接地系统，降低电气噪声；滤波技术，采用滤波器滤除高频干扰信号；隔离技术，将信号源、控制器、执行器等进行电气隔离，防止干扰信号传递；软件抗干扰，在控制程序中加入数字滤波、故障诊断、容错处理等功能，提高系统可靠性。24.（15分）材料：某工业生产过程中，需要对温度进行精确控制。已知当前温度测量值为T1，设定温度值为T0，偏差e=T0-T1。采用PID控制器进行控制，比例系数Kp=2，积分时间常数Ti=0.5，微分时间常数Td=0.1。当前时刻偏差变化率为de/dt=1。问题：计算此时PID控制器的输出值u。根据PID控制算法公式u=Kpe+Ki∫edt+Kd(de/dt)，其中Ki=Kp/Ti，Kd=KpTd。先计算Ki=2/0.5=4，Kd=20.1=0.2。已知e为偏差，当前时刻偏差变化率为1。u=2e+4∫edt+0.21假设积分项∫edt当前值为0（初始时刻），则u=2e+0.2。若e=5（假设值），则u=25+0.2=10.2。25.（15分）材料：在某自动化生产线上，采用PLC控制系统实现电机的启停控制和速度调节。电机M1通过接触器KM1控制启停，通过变频器VF调节速度。PLC的输入信号有启动按钮SB1、停止按钮SB2、速度调节电位器VR；输出信号有控制接触器KM1的线圈、控制变频器VF的频率给定信号。问题：设计该PLC控制系统的梯形图程序。首先，当按下启动按钮SB1时，PLC输入点I0.0接通，此时输出点Q0.0接通，接触器KM1线圈得电，电机M1启动。当按下停止按钮SB2时，PLC输入点I0.1接通，输出点Q0.0断开，接触器KM1线圈失电，电机M1停止。对于速度调节，速度调节电位器VR将模拟量信号输入到PLC的模拟量输入模块，通过程序将该模拟量转换为数字量，根据转换后的数字量来控制变频器VF的频率给定信号，从而实现电机速度调节。具体梯形图如下：网络1：LDI0.0OQ0.0ANI0.1=Q0.0网络2：//读取模拟量输入值并转换为数字量，假设转换程序为