化工仪表自动化考试试题库及答案

化工仪表自动化考试试题库及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在DDZ-Ⅲ型差压变送器中，将差压信号转换成标准4~20mADC输出，其核心转换环节是（）。A.电容-电流转换B.电感-电压转换C.压阻-频率转换D.霍尔-电压转换答案：A2.某智能变送器量程0~40kPa，对应输出4~20mA。若实测输出12mA，则对应差压为（）。A.10kPaB.20kPaC.25kPaD.30kPa答案：B3.下列关于PID控制规律的说法，正确的是（）。A.微分作用可消除余差B.积分作用可加快响应C.比例作用可消除余差D.积分作用可消除余差答案：D4.在IEC61511中，SIL1回路要求按需失效概率（PFD）范围为（）。A.0.1~1B.0.01~0.1C.0.001~0.01D.0.0001~0.001答案：B5.对于角行程电动执行器，其机械限位通常设置在阀门行程的（）。A.0°、45°B.0°、90°C.0°、180°D.0°、270°答案：B6.在FoundationFieldbusH1网段中，终端器阻抗标称值为（）。A.50ΩB.75ΩC.100ΩD.120Ω答案：C7.某热电阻测温回路采用三线制，其导线电阻每线5Ω，若未进行导线补偿，则指示温度将（）。A.偏低B.偏高C.不变D.跳变答案：B8.在PLC梯形图中，常闭触点与常开触点并联后，其逻辑等价于（）。A.与B.或C.非D.异或答案：B9.对于差压式流量计，当介质温度升高而压力不变时，其体积流量示值（）。A.偏高B.偏低C.不变D.先高后低答案：A10.在DCS冗余I/O卡件中，实现无扰动切换的关键技术是（）。A.热备同步B.冷备切换C.故障自诊断D.看门狗复位答案：A11.某调节阀理想流量特性为等百分比，若管道阻力占总压降的90%，则工作流量特性趋向于（）。A.线性B.等百分比C.快开D.抛物线答案：A12.在IECEx国际防爆认证中，ExdIICT6表示设备可用于（）。A.矿井甲烷B.乙炔环境C.氢气环境D.氨气环境答案：C13.对于电容式压力变送器，其差动电容ΔC与差压ΔP的关系近似为（）。A.ΔC∝ΔPB.ΔC∝√ΔPC.ΔC∝1/ΔPD.ΔC∝ΔP²答案：A14.在SAMA图中，表示比例积分功能的图符是（）。A.PB.IC.PID.PID答案：C15.某PLC模拟量输入模块分辨率12位，单极性0~10V，其最小分辨电压为（）。A.0.61mVB.1.22mVC.2.44mVD.4.88mV答案：C16.在热工保护系统中，下列属于“三取二”逻辑的是（）。A.1oo2B.2oo3C.2oo4D.1oo3答案：B17.对于电磁流量计，其电导率下限一般要求大于（）。A.0.05μScm⁻¹B.0.5μScm⁻¹C.5μScm⁻¹D.50μScm⁻¹答案：C18.在串级控制系统中，副回路的主要作用是（）。A.消除余差B.克服大滞后C.克服二次扰动D.提高稳定性答案：C19.某DCS历史站存储周期1s，数据压缩采用“旋转门”算法，其最大压缩偏差设为0.1%，则该设置直接影响（）。A.实时性B.存储容量C.网络负荷D.控制周期答案：B20.在OPCUA规范中，用于描述变量实时值、时间戳、质量码的结构体是（）。A.VariantB.DataValueC.NodeIdD.QualifiedName答案：B二、多项选择题（每题2分，共10分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）21.下列属于标准节流装置的有（）。A.ISA1932喷嘴B.长径喷嘴C.文丘里管D.锥形流量计答案：ABC22.关于安全栅的描述，正确的是（）。A.限制能量B.实现信号隔离C.提高精度D.防止危险能量进入危险区答案：ABD23.下列关于PLC与DCS差异的说法，正确的有（）。A.PLC扫描周期固定B.DCS采用统一数据库C.PLC擅长离散控制D.DCS冗余更完善答案：BCD24.在调节阀选型中，需考虑防止空化气蚀的措施有（）。A.选多级降压阀芯B.提高阀后压力C.降低阀前压力D.选硬密封材质答案：ABD25.下列信号属于HART协议双向通信的有（）。A.主变量B.第二变量C.设备状态D.阻尼时间改写答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）26.在DDZ-Ⅲ型仪表中，现场传输信号标准为________mADC，负载电阻典型值为________Ω。答案：4~20，25027.热电阻Pt100在0℃时的阻值为________Ω，温度系数α为________。答案：100，0.00385℃⁻¹28.某差压变送器量程0~25kPa，对应流量0~50t/h，则流量25t/h时差压为________kPa。答案：6.2529.在IEC61131-3标准中，PLC编程语言包括LD、FBD、IL、ST及________。答案：SFC30.对于比例度PB=50%的调节器，当测量值与给定值偏差为满量程的10%时，输出变化量为________%。答案：2031.在DCS中，实现全局时间同步的协议常用________和IEEE1588。答案：NTP32.电磁流量计传感器电极材料常选用316L、哈氏合金及________。答案：钛33.某SIL2回路的PFDavg要求为________，PFH要求为________。答案：0.01~0.001，10⁻⁷~10⁻⁶h⁻¹34.在SAMA图中，积分作用时间常数用字母________表示，单位________。答案：TI，min35.在OPCClassic规范中，提供实时数据访问的接口为________，提供历史数据访问的接口为________。答案：OPCDA，OPCHDA四、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）36.在相同量程下，量程比越大，差压变送器精度越高。（）答案：×37.对于气体流量测量，温度升高、压力降低均会导致体积流量示值偏高。（）答案：√38.PLC的看门狗时间必须大于最大扫描周期，否则会引起停机。（）答案：√39.在串级控制中，主调节器输出作为副调节器的给定，因此主回路可消除二次扰动。（）答案：×40.电磁流量计可以测量非导电液体的流量。（）答案：×41.在DCS冗余以太网中，采用PRP协议可实现零切换时间。（）答案：√42.调节阀等百分比特性曲线斜率随行程增大而增大。（）答案：√43.在IECEx认证中，Exe与Exd可组合使用，形成Exde防爆型式。（）答案：√44.热电阻测温回路的导线电阻对测量结果无影响。（）答案：×45.在HART协议中，命令0用于读取设备唯一标识符。（）答案：√五、简答题（每题6分，共30分）46.简述差压变送器零点漂移的主要原因及日常维护措施。答案：零点漂移原因：①环境温度变化引起电子元件参数漂移；②静压变化导致膜盒应力变化；③机械安装应力；④电源波动。维护措施：①定期零点校验，至少每月一次；②安装时采用三阀组平衡阀，避免单向受压；③采用温度补偿电路；④定期紧固法兰螺栓，消除安装应力；⑤保持供电24VDC稳定，纹波小于1%。47.说明PLC模拟量输入模块“断线检测”功能的原理及现场接线注意事项。答案：原理：在电流输入模式下，模块内部提供约250Ω精密电阻，并注入微小恒流源（约0.2mA）。当输入回路电阻无穷大时，检测电压超过满量程的95%，即判定断线；在4~20mA模式下，若回路电流<0.8mA持续一定时间，亦判定断线。接线注意：①必须使用屏蔽双绞线，屏蔽层单端接地；②禁止在现场侧加装大于500Ω负载，否则恒流源无法建立足够电压；③避免与动力电缆同桥架敷设，交叉时成90°；④模块诊断使能需在软件中勾选“断线报警”。48.列举DCS冗余I/O卡件实现“无扰动切换”的三项关键技术，并说明其作用。答案：①热备同步：主备卡件实时同步输入采样、输出值、内部状态，切换时备卡立即接管，输出无跳变；②输出回读：主卡持续读取实际输出电流，与设定值比较，发现偏差>0.1%即报警，确保切换前输出一致；③故障自诊断：采用双通道A/D比较、内存校验、通信校验，故障<50ms内完成切换，保证过程连续。49.解释调节阀“闪蒸”与“气蚀”现象的区别，并给出防止气蚀的两种工程措施。答案：闪蒸：液体通过缩流后压力低于饱和蒸气压，产生气泡，下游压力高于饱和蒸气压，气泡未破裂，对阀芯无损伤；气蚀：气泡随流体进入高压区，瞬间溃灭，产生局部高压冲击，导致阀芯点蚀、噪声。防止措施：①选多级降压阀芯，使每级压降低于气蚀临界压差；②提高阀后背压，如加限流孔板或背压阀，使缩流压力高于饱和蒸气压。50.简述安全仪表系统（SIS）与过程控制系统（DCS）在“故障安全”原则上的差异。答案：DCS追求可用性，故障安全原则为“fail-operational”，即单点故障不停车，采用冗余、容错；SIS追求安全性，原则为“fail-safe”，任何故障应使系统进入预定安全状态，如停车、放空。SIS输出采用常励磁继电器，失电即动作；DCS输出常失电，失电保持原位。SIS要求独立冗余，与DCS物理隔离，采用经TÜV认证的SIL器件。六、计算题（共30分）51.（10分）某差压式流量计原设计最大流量Qmax=80t/h，对应差压ΔPmax=40kPa。因工艺改造，最大流量提高到100t/h，但管道无法更换，拟通过改孔板实现。求：（1）新孔板所需最大差压；（2）若原变送器量程仍为40kPa，判断是否需要更换变送器，并说明原因。答案：（1）由流量公式Q代入Q₂/Q₁=100/80=1.25，ΔP₁=40kPa，得Δ（2）新差压62.5kPa>40kPa，原变送器量程不足，需更换为≥63kPa量程的差压变送器，否则输出饱和无法达到100t/h。52.（10分）某温度回路采用Pt100热电阻，测温范围0~200℃，采用24位A/D模块，激励电流1mA，导线电阻每线8Ω，未进行三线制补偿。求：（1）导线电阻引起的温度误差；（2）若要求误差≤0.1℃，导线电阻需≤多少Ω？（Pt100α=0.00385℃⁻¹）答案：（1）导线总电阻Rlead=2×8=16Ω（两线制效果），产生电压误差ΔU=I·Rlead=1mA×16Ω=16mV。Pt100在0℃为100Ω，200℃时阻值=灵敏度S误差Δ（2）允许电阻≤即单程导线电阻≤0.0096Ω，对应铜线截面积需≥50mm²（距离短时采用四线制或三线制补偿更合理）。53.（10分）某串级控制系统，主被控变量为反应器温度T（℃），副变量为夹套水温Tc（℃）。主调节器PI参数Kc1=2，TI1=5min；副调节器PI参数Kc2=5，TI2=0.5min。现场测试得副回路等效时间常数T′=0.2min，主回路等效时间常数T=4min。采用Lambda整定法，取λ=T，求：（1）主调节器理论比例度PB1（%）；（2）若主调节器改用PID，微分时间TD=0.5min，求理论比例度修正系数F及新的PB1′。答案：（1）Lambda法主回路PI整定公式=由题意原Kc1=2=1/Kp·4/8⇒Kp=0.25。理论比例度=（2）加入微分后，比例度修正系数F新比例度=七、综合分析题（共30分）54.（15分）某化工厂苯储罐设置SIS高液位联锁，采用1oo2雷达液位计，开关信号进SIS，联锁逻辑为：任一液位计高高即触发紧急切断阀。阀门为气动单作用，弹簧关，带电磁阀，电磁阀为得电关闭型。SIS输出卡件为DO，故障安全设计。请分析：（1）画出P&ID简图，标注信号方向；（2）指出该系统在“故障安全”原则下存在的隐患；（3）提出两项改进措施并说明理由。答案：（1）P&ID简图：苯罐→雷达LT1、LT2→SIS输入模块；SISDO→安全栅→电磁阀SV→气动阀执行器；气源→过滤减压阀→SV；阀位回讯→SISDI。（2）隐患：①电磁阀得电关闭，若电缆断线、电源故障、DO卡件损坏，电磁阀失电，阀门打开，苯液继续进罐，造成溢流，不满足fail-safe；②1oo2逻辑虽提高可用性，但两雷达同时故障或共因失效（如天线结露）可能拒动。（3）改进：①将电磁阀改为失电关闭型（NC），SISDO输出常励磁，任何故障导致失电即关阀，符合fail-safe；②液位