化工仪表自动化考试题库及答案

化工仪表自动化考试题库及答案一、单项选择题（每题1分，共30分）1.在差压变送器测量液位时，若介质密度增大而量程不变，则输出电流将A.增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小答案：B解析：液位h=ΔP/(ρg)，ρ增大则同样ΔP对应的h减小，变送器按原量程线性输出，故电流减小。2.某智能阀门定位器出现“NOZZLEBLOCK”报警，最优先检查A.反馈杆松动 B.喷嘴挡板脏堵 C.电磁阀线圈 D.阀芯磨损答案：B解析：喷嘴挡板被粉尘或油污堵塞，导致背压异常，定位器自检即报NOZZLEBLOCK。3.在IEC61511生命周期中，SIL验证计算属于A.阶段1危险与风险评估 B.阶段3安全要求规格书 C.阶段4设计与工程 D.阶段5安装调试答案：C解析：SIL验证计算在设计与工程阶段完成，用于确认SIF回路硬件容错、PFH/PFD符合目标。4.用HART275手操器读取变送器信息时，若提示“DeviceBusy”，可采取A.增大回路电阻到1kΩ B.串接0.1μF电容 C.等待10s重试 D.强制4mA输出答案：C解析：DeviceBusy表示从机正在执行长命令，等待完成即可，强制输出可能中断通讯。5.对于热电阻测温，下列关于三线制的说法正确的是A.可完全消除引线电阻 B.桥路供电必须交流 C.与两线制相比精度提高 D.适用于铂铑10-铂答案：C解析：三线制通过桥路对称抵消引线电阻，提高精度；不能完全消除，且热电阻为直流激励。6.某PLC模拟量模块分辨率12bit，量程0~10V，其最小分辨电压为A.0.83mV B.1.22mV C.2.44mV D.4.88mV答案：C解析：10V/4095≈2.44mV。7.在DCS冗余I/O卡件中，热备切换时间一般要求小于A.10ms B.50ms C.100ms D.1s答案：B解析：过程控制要求无扰切换，通常<50ms，继电器输出可能放宽到100ms。8.关于电磁流量计，下列描述错误的是A.可测非导电液体 B.不受流体密度影响 C.要求满管 D.电极需定期清洗答案：A解析：电磁流量计基于法拉第定律，必须导电液体，非导电液体无法形成信号。9.某PID控制器采用微分先行结构，其目的是A.抑制测量噪声 B.加快积分饱和恢复 C.减小超调 D.提高静态精度答案：A解析：微分作用只对测量值起作用，避免设定值阶跃带来的尖峰输出，抑制噪声。10.在SAMA图中，功能块“√”表示A.开方 B.比例 C.积分 D.微分答案：A解析：SAMA标准中“√”为开方运算，用于差压流量线性化。11.若一气动调节阀的弹簧范围20~100kPa，带电气阀门定位器，输入信号12mA时阀杆位置约A.25% B.37.5% C.50% D.62.5%答案：B解析：(12-4)/(20-4)=0.5，对应气压范围50%，即60kPa，对应行程37.5%（线性区段）。12.关于ProfibusPA，下列说法正确的是A.采用RS-485物理层 B.供电与通讯共用两线 C.最大电流20mA D.拓扑必须为星型答案：B解析：PA基于IEC61158-2，两线制供电+通讯，31.25kbit/s，可总线型。13.某反应釜温度采用分程控制，冷水阀0~50%，蒸汽阀50~100%，则分程点死区一般设置为A.0% B.2% C.5% D.10%答案：B解析：2%死区避免两阀同时动作造成能量浪费与振荡。14.在ISA100.11a无线协议中，时隙长度为A.5ms B.10ms C.20ms D.50ms答案：B解析：ISA100时隙10ms，支持跳频与TDMA。15.关于安全栅，下列说法错误的是A.齐纳栅需良好接地 B.隔离栅可浮地 C.齐纳栅功耗低于隔离栅 D.隔离栅可转换信号答案：C解析：齐纳栅靠分流限能，需接地，功耗并不低；隔离栅通过变压器隔离，功耗低且可信号转换。16.某涡轮流量计系数K=1.5Hz/(m³/h)，瞬时频率450Hz，则体积流量为A.300m³/h B.450m³/h C.675m³/h D.900m³/h答案：A解析：Q=450/1.5=300m³/h。17.在DCS趋势画面中，若出现“???”，最可能原因是A.量程超限 B.通讯中断 C.坏值屏蔽 D.单位错误答案：C解析：DCS用“???”表示BADQUALITY，即坏值。18.关于气动功率放大器，其主要作用是A.提高线性度 B.提高输出流量 C.提高精度 D.降低回差答案：B解析：放大器将小流量喷嘴背压转换为大流量输出，驱动执行机构。19.在IECEx国际认证中，ExdIICT6表示A.隔爆型，最高表面温度85℃ B.增安型，最高表面温度85℃ C.隔爆型，最高表面温度100℃ D.本安型，最高表面温度85℃答案：A解析：T6对应85℃，d为隔爆，IIC为最严气体组。20.某电容式差压变送器出现零漂，现场无压力时输出4.8mA，优先A.调整零点 B.更换膜盒 C.检查静压 D.做温度补偿答案：A解析：零漂先调零点，若无效再查静压或膜盒。21.在串级控制中，主回路输出作为A.副回路设定 B.副回路测量 C.主回路扰动 D.阀位信号答案：A解析：主回路输出即副回路设定值，形成串级。22.关于超声波液位计，下列说法正确的是A.可测带搅拌液面 B.不受温度影响 C.需考虑蒸汽冷凝 D.探头必须垂直答案：C解析：蒸汽冷凝改变声速，需温度补偿；搅拌产生泡沫导致信号衰减。23.某PLC程序中，TON定时器预设值PT=50，时基100ms，则定时时间为A.5s B.50s C.0.5s D.500ms答案：A解析：50×100ms=5s。24.在OPCUA通信中，若命名空间Index=2，节点ID为ns=2;s=Temperature，则s表示A.字符串标识 B.数值标识 C.GUID D.不透明答案：A解析：s=string，i=numeric，g=GUID，b=opaque。25.关于阀门等百分比特性，下列说法正确的是A.单位行程变化流量变化量相等 B.小开度时流量变化小 C.直线型阀芯 D.适用于负荷变化小系统答案：B解析：等百分比阀相对流量变化率相等，小开度增益小，调节平稳。26.某pH电极斜率理论值为-59.16mV/pH，25℃实测-56mV/pH，则电极A.老化需更换 B.正常可用 C.需重新标定 D.温度补偿失效答案：B解析：>95%理论斜率即合格，-56/-59.16≈94.7%，可继续使用。27.在FoundationFieldbusH1中，LAS的作用是A.链路调度 B.数据发布 C.报警管理 D.系统管理答案：A解析：LAS（LinkActiveScheduler）负责令牌调度与周期通信。28.关于安全PLC与普通PLC区别，下列说法错误的是A.冗余CPU B.诊断覆盖率>99% C.可热插拔I/O D.扫描周期固定答案：D解析：安全PLC扫描周期可动态调整以满足响应时间，非固定。29.某雷达液位计采用FMCW技术，若扫频带宽1GHz，理论上距离分辨率为A.0.15m B.0.3m C.0.6m D.1.2m答案：A解析：ΔR=c/(2B)=0.3/(2×1)=0.15m。30.在报警管理中，ISA-18.2建议报警率目标为A.<1次/10min B.<6次/h C.<12次/h D.<30次/h答案：B解析：最佳实践<6次/h，避免“报警洪水”。二、判断题（每题1分，共10分）31.在相同管径下，涡街流量计可测最小流量低于电磁流量计。答案：错解析：涡街受雷诺数限制，低流速无旋涡，电磁可测0.3m/s以下。32.本安回路电缆分布电容越大，允许电缆长度越长。答案：错解析：分布电容储存能量，越大越易超Co，需缩短电缆。33.在DCS冗余控制器切换瞬间，模拟量输出模块将保持最后值。答案：对解析：冗余切换采用无扰动技术，AO保持输出值。34.采用Smith预估补偿可消除大滞后系统超调。答案：对解析：Smith预估器提前预测输出，补偿纯滞后。35.对于气体流量，温度升高，差压变送器输出不变则体积流量实际增大。答案：对解析：根据理想气体状态方程，温度升高密度减小，同样ΔP对应质量流量减小，若输出不变则体积流量增大。36.OPCClassic基于COM/DCOM，可跨Linux平台使用。答案：错解析：COM/DCOM为Windows专有，Linux需代理。37.在气动执行机构中，增加弹簧刚度会提高阀座关闭力。答案：对解析：弹簧刚度大，同样压缩量产生更大推力，压紧阀座。38.玻璃电极内阻随温度升高而降低。答案：对解析：玻璃膜电导率随温度升高而增加，内阻下降。39.安全栅的端电阻需计入回路负载计算。答案：对解析：端电阻影响回路电压降，必须计算。40.在IEC61131-3标准中，ST语言不支持递归调用。答案：错解析：ST为高级语言，支持递归，但PLC资源有限需慎用。三、填空题（每空2分，共20分）41.某差压流量计原设计密度ρ₀=800kg/m³，实际ρ₁=1000kg/m³，则流量修正系数为________。答案：√(ρ₀/ρ₁)=√0.8≈0.894解析：质量流量与√ρ成反比。42.热电阻Pt100在0℃时电阻为________Ω，温度系数α=________/℃。答案：100；0.00385解析：IEC60751标准。43.若一调节阀流通能力Cv=50，介质为水，ΔP=0.1MPa，则体积流量Q=________m³/h。答案：50×√0.1/0.001≈158解析：Q=Cv√(ΔP/G)，G=1。44.某PLC模拟量输入滤波时间常数τ=0.5s，输入阶跃1V，经2s后输出值为________V。答案：1-e^(-2/0.5)=1-e⁻⁴≈0.982V解析：一阶惯性环节。45.在FoundationFieldbus中，宏周期指________。答案：一个循环调度周期内完成所有发布/订阅、调度与非调度通信的时间。46.安全完整性等级SIL3要求PFDavg范围________。答案：10⁻⁴~10⁻³解析：IEC61508定义。47.超声波流量计采用Z法安装时，声道与管道轴线夹角一般为________°。答案：45解析：Z法折射角45°可获最佳信噪比。48.某DCS趋势保存周期1s，存储精度32bit，连续记录30天，则单点数据占用________MB。答案：30×24×3600×4≈10.37MB解析：32bit=4Byte。49.在阀门定位器自检中，若PST（PartialStrokeTest）行程设置为30%，则测试范围________。答案：0~30%解析：PST仅测试部分行程验证阀杆是否卡涩。50.本安回路参数匹配需满足Uo≤________，Io≤________，Po≤________。答案：Ui；Ii；Pi解析：确保现场设备能量额定大于电源输出。四、简答题（每题8分，共40分）51.简述科里奥利质量流量计零点漂移的主要原因及现场处理步骤。答案：原因：1.传感器前后直管段不足，流体分布不对称；2.温度梯度导致测量管弹性模量变化；3.振动干扰，如泵、管道应力；4.测量管内壁沉积或腐蚀，质量分布改变；5.变送器电子元件老化。处理：a.确保前10D后5D直管段，加整流器；b.安装温度补偿，避免阳光直射；c.加柔性接头隔离振动，重新配管支撑；d.清洗测量管，酸洗钝化；e.现场零点校准：流体满管静止，关闭上下游阀，变送器进入ZeroTrim，确认密度读数稳定后执行；f.若漂移仍>0.1%，返厂标定或更换电子模块。52.说明DCS冗余I/O卡件“在线更换”关键技术措施。答案：1.硬件热插拔：卡件导轨带短路保护，插入时先接地后上电；2.无扰切换：备用卡实时同步输出寄存器，切换时间<10ms；3.逻辑隔离：采用高阻隔离器，避免带电拔插产生火花；4.软件屏蔽：系统检测到卡件拔出即置BADQUALITY，防止误动作；5.自动配置：新卡插入后通过EEPROM读取站号、通道参数，无需重启；6.冗余校验：双卡交叉比较，差异>0.1%报警并锁定输出；7.机械键控：不同卡件插槽防呆，防止误插；8.防静电手环：操作员需佩戴接地手环，避免ESD损坏。53.给出安全仪表功能SIF“压力高联锁停泵”的SIL验算过程示例。答案：已知：目标SIL2，PFDavg=10⁻³~10⁻²；压力开关PFD=5×10⁻³，失效模式危险未检出60%；安全PLCPFD=2×10⁻⁴，I/OPFD=3×10⁻⁴；执行元件接触器PFD=1×10⁻³，阀PFD=5×10⁻³；检验测试间隔TI=1年，β=10%共因。计算：PFDavg(total)=PFDsensor+PFDlogic+PFDfinal≈(5×10⁻³)+(2×10⁻⁴+3×10⁻⁴)+(1×10⁻³+5×10⁻³)=1.2×10⁻²；考虑共因：β×(PFDmax)=0.1×5×10⁻³=5×10⁻⁴；修正后PFDavg=1.2×10⁻²+5×10⁻⁴=1.25×10⁻²；结论：1.25×10⁻²<10⁻²上限，满足SIL2边缘，需缩短TI至6个月或改用双传感器1oo2投票，可将PFDavg降至5×10⁻³。54.解释“4-20mA+HART”多点模式（Multi-drop）应用限制及配置步骤。答案：限制：1.电流固定4mA，无法提供过程变量实时显示；2.回路压降总和<24V供电-仪表最低工作电压，最多挂15台；3.通讯速率1200bit/s，轮询周期长，不适用于快速控制；4.电缆电容<0.2μF，长度<1km；5.不可带电插拔，需断电增删设备。配置：a.每台表设唯一PollingAddress1-15，出厂为0需改为非零；b.手操器进入多点模式，自动扫描地址；c.设置PV单位、量程、阻尼；d.主站PLC或AMS软件轮询读取PV，放弃PrimaryVariable电流表示；e.现场指示采用LCD内置显示或就地手操器；f.周期性巡检，发现无响应则单独拆下检修。55.比较PID控制中“积分饱和”与“微分冲击”现象，并给出抗积分饱和算法。答案：积分饱和：当偏差长期存在，积分项累加到执行器极限之外，导致系统退出饱和时产生大超调。微分冲击：设定值阶跃变化时，微分项对偏差变化率瞬间放大，输出突变。抗积分饱和算法：1.反计算法（Back-calculation）：将实际阀位与控制器输出之差反馈至积分通道，通过增益1/Tt缓慢抵消；2.积分分离：当|e|>ε，切除积分，仅PD作用；3.动态限幅：积分通道独立限幅，输出饱和时停止积分；4.采用微分先行：微分仅作用于测量值，避免设定值突变冲击；5.设定值斜坡：限制设定值变化速率，降低微分项幅值。综合实施可使超调<1%，调节时间缩短30%。五、计算题（每题10分，共30分）56.用差压变送器测量敞口罐液位，介质密度ρ=1200kg/m³，量程0~3m，变送器安装于罐底下方0.5m，引压管充水。求：(1)变送器量程迁移量；(2)输出电流对应2m液位值。答案：(1)迁移量=ρgH=1200×9.81×0.5=5886Pa=5.89kPa，负迁移；(2)ΔP=ρgh=1200×9.81×2=23544Pa，量程ΔPmax=1200×9.81×3=35316Pa；I=4+16×(23544/35316)=4+16×0.6667=14.67mA。57.某反应釜温度控制采用PID，对象模型G(s)=2e^(-30s)/(60s+1)，采样周期Ts=5s。用Ziegler-Nichols法整定PI参数。答案：由阶跃响应法：K=2，τ=30s，T=60s；Kp=0.9T/(Kτ)=0.9×60/(2×30)=0.9；Ti=3.3τ=99s；Ki=Kp/Ti=0.9/99≈0.0091；离散Ki=Ki×Ts=0.0091×5=0.0455；得：Kp=0.9，Ki=0.0455。58.某储罐需安装雷达液位计，罐高20m，最小介电常数εr=1.8，天线直径40mm，波束角公式θ=70λ/πD，频率26GHz，求最大允许安装距离罐壁。答案：λ=c/f=0.3/26≈0.0115m；θ=