化工自动化控制仪表作业模拟考试题库试卷及答案

化工自动化控制仪表作业模拟考试题库试卷及答案1.（单选）在DCS系统冗余I/O卡件切换测试中，工程师将主卡件输出电流从12mA骤降至0mA，备用卡件应在多少毫秒内完成无扰切换，且输出波动不超过±0.1mA？A.20ms B.50ms C.100ms D.200ms答案：B 解析：依据HG/T20507-2014《分散型控制系统工程设计规范》第5.3.2条，冗余I/O切换时间≤50ms，且输出波动≤0.1mA视为无扰。2.（单选）某差压变送器量程0～40kPa，对应输出4～20mA，当现场实际差压为10kPa时，回路电流应为A.6mA B.8mA C.10mA D.12mA答案：B 解析：线性换算公式I=4+(20-4)×(10-0)/(40-0)=8mA。3.（单选）在SIL2级回路中，电磁阀的PFDavg（平均要求时失效概率）必须满足A.≥10⁻² B.10⁻²～10⁻³ C.10⁻³～10⁻⁴ D.≤10⁻⁴答案：C 解析：IEC61511-1表3规定SIL2对应PFDavg为10⁻³～10⁻⁴。4.（单选）采用HART协议的多变量变送器，其数字信号叠加在4～20mA上的频率为A.0.5kHz B.1.2kHz C.2.2kHz D.4.8kHz答案：C 解析：HART采用频移键控，1200Hz代表“1”，2200Hz代表“0”，故载频2.2kHz。5.（单选）某PID控制器输出限幅设为-5%～105%，当积分饱和导致输出达110%时，抗积分饱和功能应将积分作用A.继续正向积分 B.反向积分 C.暂停积分 D.清零积分答案：C 解析：抗积分饱和（Anti-windup）策略为“clamp”，输出超限即暂停积分。6.（单选）在FoundationFieldbusH1网段中，终端器阻值标准为A.50Ω B.75Ω C.100Ω D.120Ω答案：C 解析：FF-830规范要求每段两端各一只100Ω终端器。7.（单选）某涡轮流量计系数K=1.25×10⁴脉冲/m³，若每秒测得脉冲频率f=500Hz，则体积流量为A.0.02m³/h B.1.2m³/h C.2.0m³/h D.144m³/h答案：D 解析：Q=f/K×3600=500/(1.25×10⁴)×3600=144m³/h。8.（单选）当PLC模拟量输入模块采用Σ-Δ型ADC时，其分辨率主要受A.积分时间 B.采样保持电路 C.基准电压温漂 D.时钟抖动答案：A 解析：Σ-Δ通过过采样与积分噪声整形提高有效位数，积分时间越长分辨率越高。9.（单选）某反应器温度采用分程控制，冷水阀A工作段4～12mA，蒸汽阀B工作段12～20mA，当控制器输出16mA时A.A阀全开B阀全关 B.A阀全关B阀全开 C.A阀50%B阀50% D.A阀全关B阀50%答案：D 解析：16mA位于B阀段，A阀已关闭；B阀(16-12)/(20-12)=50%。10.（单选）关于NAMURNE43标准，当变送器检测到超量程上限故障时，输出电流应跳至A.≤3.6mA B.≥21mA C.3.8～20.5mA D.3.6～21mA答案：B 解析：NE43规定故障高报警≥21mA，故障低≤3.6mA。11.（单选）在OPCUA通信中，若变量节点BrowseName为“Temperature”，其DataType应映射为A.Int16 B.Float C.Double D.Variant答案：B 解析：温度工程值通常采用IEEE754Float，节省带宽且精度足够。12.（单选）某罐区雷达液位计采用FMCW技术，发射频率扫描带宽B=2GHz，则理论距离分辨率为A.7.5cm B.15cm C.30cm D.60cm答案：A 解析：ΔR=c/(2B)=3×10⁸/(2×2×10⁹)=0.075m=7.5cm。13.（单选）在IECEx认证中，ExdIICT6防爆标志表示设备可承受的最大表面温度A.85℃ B.100℃ C.135℃ D.160℃答案：A 解析：T6等级对应最高表面温度≤85℃。14.（单选）若一压力开关回差设定为2%，设定点1.0MPa，则动作值与复位值之差为A.0.02MPa B.0.05MPa C.0.1MPa D.0.2MPa答案：A 解析：回差=量程×2%，假设量程0～1MPa，则差值0.02MPa。15.（单选）在ISA100.11a无线网格网络中，若路由级数>6跳，则最可能导致A.电池寿命缩短 B.数据包丢失率上升 C.时隙冲突 D.频段漂移答案：B 解析：跳数过多造成端到端重传概率指数上升，丢包率>1%即超标。16.（单选）某ESD系统采用2oo3架构，单通道PFD=1×10⁻³，PFH=1×10⁻⁶/h，则整个系统的PFDavg约为A.1×10⁻⁶ B.3×10⁻⁶ C.1×10⁻⁹ D.3×10⁻⁹答案：C 解析：2oo3PFD≈(PFD)³+3×(PFD)²×(1-PFD)≈1×10⁻⁹。17.（单选）当使用热电阻三线制测温时，若A、B线各长10m，C线断线，则DCS显示温度将A.偏低 B.偏高 C.不变 D.跳变随机答案：B 解析：C线断线后，模块仅测得A、B两线电阻，视为传感器电阻增大，温度偏高。18.（单选）某变频泵通过4～20mA控制，最低工作频率15Hz对应8mA，若DCS输出6mA，则泵A.以15Hz运行 B.停止 C.以10Hz运行 D.随机频率答案：B 解析：变频器设置“最小频率以下停机”，6mA<8mA触发休眠。19.（单选）在ModbusRTU帧中，若地址码为0x01，功能码0x03，起始地址0x006B，寄存器数量0x0002，则CRC校验低字节为A.0x75 B.0x84 C.0x35 D.0x17答案：C 解析：按CRC-16/MODBUS计算，CRCLow=0x35。20.（单选）某台质量流量计采用科氏力原理，当介质密度从800kg/m³升至1200kg/m³，且流量保持不变，则相位差A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减答案：C 解析：科氏力仅与质量流量成正比，与密度无关，相位差不变。21.（多选）下列哪些措施可有效抑制电磁流量计因浆液噪声产生的波动A.提高励磁频率 B.采用双频励磁 C.增大阻尼时间 D.降低电导率下限答案：A、B、C 解析：双频励磁兼顾零点稳定与高速响应；提高频率可降低1/f噪声；阻尼可平滑输出。22.（多选）关于阀门定位器的正反作用，下列说法正确的是A.正作用：输入增大→输出压力增大 B.反作用：输入增大→输出压力减小C.正反作用可现场切换 D.正反作用与执行机构正反装无关答案：A、B、C 解析：定位器作用方向与执行机构安装共同决定阀芯运动方向。23.（多选）在SAMA图中，下列图例代表功能A.正方形内写∫→积分 B.圆圈内写K→比例 C.菱形写f(x)→函数 D.三角写Δ→微分答案：A、B、C 解析：微分符号为“D”或“s”而非Δ。24.（多选）下列属于时间冗余容错技术的是A.指令重试 B.watchdog定时器 C.任务回卷 D.双机热备答案：A、B、C 解析：双机热备属硬件冗余，非时间冗余。25.（多选）关于本安回路电缆，下列参数必须满足A.L₀/R₀≤25μH/Ω B.C₀≤60nF C.电缆长度≤5km D.屏蔽层单端接地答案：A、B 解析：GB3836.19规定电缆分布参数需满足L₀/R₀与C₀限值，长度与接地方式视系统而定。26.（多选）下列哪些情况会导致超声波液位计出现“跳零”A.蒸汽冷凝在换能器表面 B.液面剧烈波动 C.罐底有锥形反射板 D.温度补偿失效答案：A、B、D 解析：锥形反射板可提高回波强度，不会跳零。27.（多选）在APC先进控制中，属于“软仪表”技术的是A.基于RTO的在线优化 B.基于PLS的推断控制 C.基于神经网络的组分估计 D.基于卡尔曼滤波的状态估计答案：B、C、D 解析：RTO为优化层，非软仪表。28.（多选）关于ProfibusPA，下列叙述正确的是A.采用IEC61158-2物理层 B.总线供电 C.传输速率31.25kbps D.段耦合器实现PA与DP电气隔离答案：A、B、C、D 解析：PA专为过程优化，四选项均正确。29.（多选）下列属于DCS系统“三站一线”的是A.工程师站 B.操作员站 C.现场控制站 D.系统服务器答案：A、B、C 解析：“一线”指冗余网络，服务器属可选节点。30.（多选）在ISO26262中，与过程工业功能安全对应的概念包括A.ASIL B.SIL C.PL D.AGIL答案：B、C 解析：ASIL用于汽车，AGIL为敏捷开发。31.（判断）在串级控制中，副回路应包含主要扰动，才能发挥提前克服扰动的优势。答案：正确 解析：副回路快速抑制扰动，减少其对主参数影响。32.（判断）对于气体流量，温度升高、压力降低时，若采用差压流量计，则体积流量指示值将偏高。答案：错误 解析：由理想气体方程，ρ减小，相同ΔP下实际流量已降低，但变送器仍按原密度计算，显示值偏高。33.（判断）在防爆区域，本安型仪表的电缆可与增安型仪表共用一根多芯电缆。答案：错误 解析：GB50257规定不同防爆型式需独立布线，避免互扰。34.（判断）当PLC程序扫描周期大于10ms时，必须采用硬件中断方式捕捉<5ms的脉冲信号。答案：正确 解析：否则将出现漏采，需高速计数或中断。35.（判断）采用Smith预估补偿的大滞后系统，对模型误差敏感，当增益误差>20%时，系统可能失稳。答案：正确 解析：Smith预估依赖精确模型，增益失配降低稳定裕度。36.（填空）某温度变送器量程-50～150℃，采用16位ADC，则理论分辨率为________℃。答案：0.00305 解析：300℃/2¹⁶=300/65536≈0.00305℃。37.（填空）在IEC61508中，系统安全生命周期共划分为________个阶段。答案：16 解析：从概念到退役共16阶段。38.（填空）若一电磁阀额定功率6W，本安回路Ui=28V，Ii=93mA，则最大允许负载电容Ci=________μF。答案：2.8 解析：由P=UI得允许电流214mA>93mA，查曲线Ci≈2.8μF。39.（填空）某PID控制器采用增量式算法，当Kp=2、Ki=0.5、Kd=1，采样周期T=0.1s，则微分项系数Kd′=________。答案：10 解析：Kd′=Kd/T=1/0.1=10。40.（填空）在ProfibusDP报文中，若地址码为0x7D，则该地址为________类地址。答案：扩展 解析：0x7D>0x7F为扩展地址，用于段地址。41.（简答）说明为何在高压差场合选用“多级降压”阀芯，并给出至少两条量化收益。答案：多级降压通过串行节流将总压差分段，每级压差低于汽化压力，避免空化；量化收益：①噪声降低10～15dB(A)；②阀内件寿命延长3～5倍；③允许压差提高2倍，无需堆焊硬质合金。42.（简答）列举三种从OPCClassic迁移到OPCUA的必要技术步骤。答案：①地址空间重新建模，采用UA节点集替代DA标签；②安全策略升级，启用X.509证书与256位加密；③数据类型映射，将VARIANT转为UA内置结构，支持复杂数据如数组与结构体。43.（简答）解释“雪崩”现象在DCS报警中的定义，并给出抑制策略。答案：雪崩指初始事件触发连锁报警，10s内>10条/操作站，导致操作员认知过载；抑制策略：①报警屏蔽矩阵，关联设备自动抑制次要报警；②基于状态机的动态报警，依据工艺阶段调整报警限；③优先级颜色分级，仅显示≥HIGH级别。44.（简答）说明为何在低温液化天然气工况选择“双法兰远传差压”而非导压管。答案：低温-162℃下导压管易冰堵，且伴热失效后形成气液分层，导致虚假差压；双法兰充硅油隔膜，-200℃仍保持流动性，无冰堵风险，响应时间<1s，维护周期由1月延长至1年。45.（简答）阐述利用“小波变换”提取旋转机械轴承故障特征的原理。答案：小波基函数与冲击波形匹配，可分解高频共振频带；对加速度信号进行db5小波5层分解，提取d1～d3系数，计算均方根值RMS₃；当RMS₃>基准3σ即判定早期剥落；实现故障预警提前2～4周。46.（计算）某精馏塔塔顶温度控制采用热旁路调节，已知：物料常数Kp=-0.8℃/%，滞后θ=45s，时间常数T=180s；要求衰减比n=4:1，按Z-N法计算PI参数。答案：Kcu=1/|Kp|=1.25%；Tu≈2θ=90s；PI：Kp=0.45Kcu=0.56%，Ti=0.83Tu=74.7s；故Kp=0.56%，Ti=75s（取整）。47.（计算）一台涡街流量计口径DN50，最大工况流量80m³/h，介质密度ρ=960kg/m³，动力粘度ν=1cSt，求最小可测流量（雷诺数Re=5000为限）。答案：Re=4Q/(πDν)→Qmin=ReπDν/4=5000×3.1416×0.05×1×10⁻⁶/4=0.196m³/h=196L/h。48.（计算）某储罐采用氮封，罐容5000m³，呼吸阀设定+1.5kPa/-0.5kPa，日温差20℃，按API2000计算热呼吸量。答案：Vthermal=0.022×V×ΔT=0.022×5000×20=2200m³/d=91.7m³/h。49.（计算）若一安全栅参数Uo=28V，Io=93mA，Po=0.65W，驱动现场本安电磁阀Ui=24V，Ii=250mA，Pi=5W，判断兼容性并给出结论。答案：Ui>Uo、Ii>Io、Pi>Po，三参数均满足，兼容。50.（计算）某反应釜搅拌功率采用扭矩法测量，扭矩T=200N·m，转速N=120rpm，求轴功率。答案：P=2πNT/60=2×3.1416×120×200/60=2513W≈2.51kW。51.（综合）某化工厂苯储罐需设置SIS系统，执行SIL2要求：已知：①储罐进料阀为气动球阀，故障关闭，单作用弹簧复位，排气时间3s；②液位高高联锁值12m，正常液位10m，进料流量300m³/h，罐径16m；③现有音叉开关2台，SIL2认证，PFD=5×10⁻³；④需设计最终元件，请给出阀门部分SIL验证步骤、计算PFDavg并判断是否满足SIL2。答案：步骤：①确定验证周期Tproof=1年；②查阀门厂家数据：单座阀PFDvalve=2×10⁻³，电磁阀PFDsolenoid=3×10⁻³，配管堵塞PFDplug=1×10⁻³；③合计PFDFE=PFDvalve+PFDsolenoid+PFDplug=6×10⁻³；④传感器层PFDsensor=5×10⁻³，逻辑单元PFDlogic=1×10⁻³；⑤系统PFDsys=PFDsensor+PFDlogic+PFDFE=1.2×10⁻²；⑥10⁻²>10⁻³，不满足SIL2；⑦改进：采用1oo2阀冗余，PFDFE=(6×10⁻³)²=3.6×10⁻⁵，系统PFDsys≈5×10⁻³+1×10⁻³+3.6×10⁻⁵≈6×10⁻³，仍>10⁻³；⑧再提高：缩短Tproof=0.5年，PFD折半，最终PFDsys≈3×10⁻³，满足SIL2。52.（综合）某装置反应器温度串级控制，主回路TIC-101控制反应温度，副回路FIC-102控制冷却水流量，现场出现副回路测量值周期振荡，振幅±8%，周期约30s，主回路温度随之缓慢波动±2℃，请给出故障诊断与处理流程。答案：流程：①判断振荡频率，30s≈副回路时间常数，初步断定为副环参数过激；②检查FIC-102整定参数，发现Kp=8、Ti=2s，明显过激；③按λ法重新整定，取λ=3×Tprocess=18s，得Kp=1.2、Ti=15s；④投入新参数，副环振荡衰减至±1%；⑤观察主环，温度波动降至±0.3℃；⑥若仍波动，再检查水阀定位器回差，实测1.6%，超标，更换定位器；⑦最终副环±0.5%、主环±0.2℃，系统稳定。53.（综合）某DCS升级项目需将旧PLC-5迁移至ControlLogix，要求I/O