2025年大学大二（自动化）工业仪表控制系统综合测试试题及答案

2025年大学大二（自动化）工业仪表控制系统综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题中每小题只有一个选项是正确的，请将正确选项填在括号内。(总共10题，每题3分，每题给出的选项中，只有一项符合题目要求)1.以下哪种仪表不属于工业自动化仪表的基本类型？（）A.温度仪表B.压力仪表C.流量仪表D.家用智能电表2.工业仪表控制系统中，用于检测液位的传感器是（）A.热电偶B.热电阻C.浮球液位计D.超声波流量计3.在PID控制算法中，积分环节的作用是（）A.加快系统响应速度B.消除系统稳态误差C.提高系统稳定性D.抑制系统噪声干扰4.工业仪表的精度等级是根据（）来划分的。A.测量误差B.引用误差C.相对误差D.绝对误差5.以下哪种通信协议常用于工业仪表控制系统的远程通信？（）A.TCP/IPB.HTTPC.FTPD.SMTP6.智能仪表与传统仪表相比，最大的优势在于（）A.价格更低B.精度更高C.具备数据处理和通信能力D.体积更小7.工业仪表控制系统中，执行器的作用是（）A.检测被控变量B.发出控制信号C.对被控对象施加控制作用D.显示测量结果8.以下哪种传感器可用于测量气体浓度？（）A.光电传感器B.气敏传感器C.霍尔传感器D.应变片传感器9.在工业仪表控制系统中，干扰主要来源于（）A.内部电路噪声B.外部电磁干扰C.传感器误差D.以上都是10.工业仪表控制系统的核心是（）A.传感器B.控制器C.执行器D.显示仪表第II卷（非选择题共70分）11.简答题(总共2题，每题10分，简要回答问题)（1）简述工业仪表控制系统的组成部分及其功能。（2）说明PID控制算法中比例、积分、微分环节的作用及相互关系。12.分析题(总共1题，每题15分，分析给定的系统或现象)分析一个简单的工业加热炉温度控制系统，说明其工作原理、被控对象、被控变量、控制变量以及可能存在的干扰因素。13.设计题(总共1题，每题20分，根据要求进行系统设计)设计一个基于PLC的液位控制系统，要求实现液位的自动控制和报警功能，画出系统原理图，并说明主要部件的选型依据。14.材料题(总共1题，每题15分，阅读材料并回答问题)材料：在某化工生产过程中，使用了一套工业仪表控制系统来监测和控制反应釜内的温度、压力、液位等参数。近期，发现反应釜温度控制出现异常波动，导致产品质量不稳定。经过检查，发现温度传感器的输出信号有较大噪声，且PID控制器的参数设置不合理。问题：（1）分析温度传感器输出信号噪声大可能的原因。（2）针对PID控制器参数设置不合理的情况，应如何调整？15.论述题(总共1题，每题20分，论述相关的原理或技术)论述工业仪表控制系统中抗干扰技术的重要性以及常见的抗干扰措施。答案：1.D2.C3.B4.B5.A6.C7.C8.B9.D10.B11.（1）工业仪表控制系统主要由传感器、控制器、执行器和显示仪表等组成。传感器用于检测被控对象的各种参数；控制器根据传感器的信号进行运算处理，发出控制信号；执行器接收控制信号，对被控对象施加控制作用；显示仪表用于显示测量结果和控制参数。（2）比例环节能快速响应偏差，使系统输出与偏差成正比，加快系统响应速度；积分环节可消除稳态误差，通过对偏差积分不断调整输出；微分环节能根据偏差变化率提前动作，改善系统动态性能。比例、积分、微分相互配合，共同实现对系统的精确控制。12.工作原理：通过温度传感器检测加热炉温度，将信号传至控制器，控制器根据设定温度与实际温度偏差，运用控制算法调节加热功率。被控对象是加热炉，被控变量是温度，控制变量是加热功率。干扰因素可能有环境温度变化、加热电源波动、炉体散热变化等。13.系统原理图：液位传感器检测液位信号传至PLC，PLC根据程序判断是否达到设定液位，若未达到，控制水泵等执行器动作。选型依据：液位传感器选精度高、稳定性好的型号；PLC根据控制点数和功能需求选择合适型号；执行器根据负载类型和控制要求选择，如水泵选流量合适、扬程满足要求的。14.（1）温度传感器输出信号噪声大可能原因有：传感器本身质量问题，如元件老化、性能不稳定；安装位置不当，受电磁干扰等；信号传输线路屏蔽不好，引入外部干扰。（2）调整PID控制器参数：先增大比例系数，观察系统响应，若超调大则减小；再调整积分时间，消除稳态误差；最后调整微分时间，改善动态性能，通过多次试验找到合适参数。15.重要性：工业生产环境复杂，干扰会影响仪表控制系统准确性和可靠性，导致