化工自动化控制仪表作业证题库及答案

化工自动化控制仪表作业证题库及答案1.单项选择题（每题1分，共30分）1.1在DDZ-Ⅲ型仪表中，统一信号范围是A.0–10mADC B.4–20mADC C.1–5VDC D.0–5VDC答案：B1.2下列关于PID控制规律的说法，正确的是A.积分作用可消除余差但降低系统稳定性B.微分作用对高频噪声具有良好抑制能力C.比例带越大，系统响应越快D.积分时间越小，积分作用越弱答案：A1.3某智能差压变送器量程为0–40kPa，输出4–20mA，当实测差压为10kPa时，输出电流为A.6mA B.8mA C.10mA D.12mA答案：B1.4在IEC61511中，SIL1回路要求按需失效概率（PFD）范围是A.0.1–1 B.0.01–0.1 C.0.001–0.01 D.0.0001–0.001答案：B1.5对于气动调节阀，当输入信号增大时，阀杆向下运动，则该阀为A.气开式 B.气关式 C.双向式 D.反作用式答案：A1.6下列通信协议中，属于现场总线且支持供电与通信共用两线制的是A.RS-485 B.HART C.PROFIBUS-PA D.Modbus-TCP答案：C1.7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：B1.8某热电阻测温回路采用三线制，其最主要目的是A.提高灵敏度 B.消除引线电阻影响 C.抑制电磁干扰 D.降低成本答案：B1.9在DCS冗余I/O卡件中，主备切换时间一般要求小于A.10ms B.50ms C.100ms D.1s答案：C1.10下列关于安全栅的描述，错误的是A.齐纳式安全栅需可靠接地B.隔离式安全栅可实现信号隔离C.安全栅可限制能量，保证现场本安D.安全栅能提高仪表测量精度答案：D1.11对于一阶惯性环节，其阶跃响应达到稳态值63.2%所需时间为A.0.5T B.T C.2T D.3T答案：B1.12在串级控制系统中，副回路主要用来克服A.设定值变化 B.主回路耦合 C.副对象大滞后 D.副对象快速扰动答案：D1.13下列关于电磁流量计的说法，正确的是A.可测非导电液体 B.需保证满管测量 C.安装无需直管段 D.电极材料不影响测量答案：B1.14某调节阀理想流量特性为等百分比，当阀杆相对行程从50%增至60%时，流量增加的百分比为A.10% B.20% C.约26% D.约41%答案：C1.15在SAMA图中，表示比例积分功能的图符是A.P B.I C.PID D.Σ答案：C1.16下列关于DCS操作站的描述，正确的是A.可直接参与闭环控制运算B.具备历史数据存储功能C.与控制器通信无需网络D.不能实现报警管理答案：B1.17某压力开关回差为0.2MPa，设定值为1.0MPa，则复位值为A.0.8MPa B.1.0MPa C.1.2MPa D.0.6MPa答案：A1.18在ISO5167中，标准孔板流出系数与下列哪项无关A.雷诺数 B.直径比β C.管壁粗糙度 D.流体密度答案：D1.19下列关于超声波液位计的说法，错误的是A.受温度变化影响 B.可测带搅拌液位 C.探头需垂直液面 D.真空环境无法使用答案：B1.20在IEC61131-3标准中，不属于编程语言的是A.LD B.FBD C.SFC D.VB答案：D1.21某温度变送器采用热电偶输入，冷端补偿误差主要来源于A.热电偶老化 B.补偿导线型号错 C.参考端温度测量不准 D.放大器零漂答案：C1.22在均匀控制系统中，主被控变量与副被控变量之间的关系是A.主副均恒定 B.主副均允许缓慢变化 C.主恒定副变化 D.主变化副恒定答案：B1.23下列关于阀门定位器的说法，正确的是A.只能用于气开阀 B.可提高阀杆摩擦力C.可改变调节阀流量特性 D.会降低系统响应速度答案：C1.24在DCS冗余控制器中，实现无扰动切换的关键技术是A.双CPU同步运算 B.双电源热备 C.双通信口 D.双I/O模块答案：A1.25某电容式压力变送器出现零点漂移，最可能原因是A.隔离膜片变形 B.放大器增益下降 C.测量膜片破损 D.电源电压波动答案：A1.26在IEC61508中，系统安全生命周期阶段不包括A.危险与风险评估 B.安全需求分配 C.现场调试 D.退役答案：C1.27下列关于雷达液位计的说法，正确的是A.只能测液体 B.受介电常数影响大 C.不能测粉料 D.需接触介质答案：B1.28在PLC中，用于产生固定周期脉冲的指令是A.TON B.TOF C.TP D.OSC答案：D1.29某调节阀额定Cv=50，实际工况Cv=30，则阀相对开度约为A.30% B.50% C.60% D.80%答案：C1.30在DCS趋势画面中，若出现“BAD”质量标志，最可能原因是A.控制器停机 B.信号超量程 C.通信中断 D.操作站死机答案：C2.多项选择题（每题2分，共20分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列属于本安防爆关联设备的有A.安全栅 B.本安型变送器 C.齐纳二极管 D.隔离式温度变送器答案：A、D2.2造成电磁流量计输出波动的常见原因有A.流体电导率变化 B.接地不良 C.管道振动 D.电极结垢答案：B、C、D2.3下列关于DCS与PLC区别的描述，正确的有A.DCS擅长模拟量连续控制 B.PLC扫描周期一般短于DCSC.DCS冗余设计更完善 D.PLC编程语言必须符合IEC61131-3答案：A、B、C2.4在串级控制中，副回路设计原则包括A.副对象滞后小 B.副对象包含主要扰动 C.副回路增益尽量大 D.副回路时间常数小于主回路答案：A、B、D2.5下列关于阀门流量特性的说法，正确的有A.线性特性适用于负荷变化小的系统B.等百分比特性适用于压差变化大的系统C.快开特性适用于两位式控制D.抛物线特性介于线性与等百分比之间答案：A、B、C、D2.6下列属于DCS通信网络冗余技术的有A.双绞线冗余 B.光纤环网 C.令牌总线 D.链路聚合答案：A、B、D2.7下列关于热电偶测温的说法，正确的有A.需进行冷端补偿 B.可测最高温度受偶丝材料限制C.补偿导线可延长热电极 D.热电势与温度呈线性答案：A、B、C2.8下列关于安全仪表系统（SIS）的描述，正确的有A.独立于过程控制系统 B.可实现SIL3等级C.冗余结构可提高安全性 D.无需定期功能测试答案：A、B、C2.9下列关于PLC模拟量模块的描述，正确的有A.分辨率越高精度越高 B.扫描速度影响回路周期C.需进行线性化与滤波 D.可直接驱动电磁阀答案：A、B、C2.10下列关于均匀控制与串级控制的说法，正确的有A.均匀控制允许被控变量在一定范围内波动B.串级控制副回路可克服快速扰动C.均匀控制一般用于前后工序物料平衡D.串级控制主回路输出作为副回路设定值答案：A、B、C、D3.填空题（每空1分，共20分）3.1在4–20mA回路中，若负载电阻为250Ω，则最大负载电压为________V。答案：53.2某PID控制器比例带PB=50%，则比例增益Kc=________。答案：23.3标准状态下，空气密度约为________kg/m³。答案：1.2933.4在DCS中，AI通道的A/D转换位数为16位，则理论分辨率为________。答案：1/655363.5某热电偶分度号为K，测量端800℃，冷端30℃，则查表电势为________mV（保留两位小数）。答案：33.283.6在PLC中，16位有符号整数最大值为________。答案：327673.7某调节阀理想流量特性为等百分比，行程50%时流量为10m³/h，则行程60%时流量约为________m³/h（保留一位小数）。答案：12.63.8在IEC61508中，SIL2回路的PFDavg目标值为________到________。答案：0.001，0.013.9某电容式差压变送器阻尼时间常数设置为2s，则阶跃响应达到90%所需时间约为________s。答案：4.63.10在SAMA图中，表示高选的符号为________。答案：>3.11某电磁流量计最大流速为10m/s，管径DN100，则最大体积流量为________m³/h（保留整数）。答案：2823.12在DCS趋势画面中，若出现“UNCERTAIN”质量标志，其背景色通常为________。答案：黄色3.13某气动调节阀定位器输入信号为4–20mA，输出为20–100kPa，则输入12mA时输出为________kPa。答案：603.14在串级控制中，若主控制器为PI，副控制器为P，则主回路积分时间应________副回路时间常数。答案：大于3.15某雷达液位计采用26GHz频率，则其波长约为________mm（保留一位小数）。答案：11.53.16在PLC中，浮点数占用________字节。答案：43.17某热电阻Pt100在0℃时电阻为________Ω。答案：1003.18在DCS冗余I/O卡件中，实现无扰动切换的关键是________同步。答案：数据3.19某调节阀额定行程为25mm，实际行程为15mm，则相对开度为________%。答案：603.20在IEC61131-3中，顺序功能图的基本元素为步、________与连接。答案：转移4.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1在4–20mA回路中，增加负载电阻会提高回路电压降。 答案：√4.2电磁流量计可测量非导电液体如纯苯。 答案：×4.3在DCS中，控制器与I/O卡件通信一般采用现场总线。 答案：√4.4齐纳式安全栅必须可靠接地，否则失去防爆作用。 答案：√4.5在串级控制中，副回路增益越大越好。 答案：×4.6PLC扫描周期越短，控制回路响应一定越快。 答案：×4.7等百分比阀理想流量特性曲线呈对数形状。 答案：√4.8热电偶测温时，补偿导线接反会导致测量值偏低。 答案：×4.9在DCS中，操作站死机不会影响控制回路运行。 答案：√4.10雷达液位计测量带搅拌液位时，需加导波管。 答案：√5.简答题（每题5分，共25分）5.1简述DCS与PLC在冗余设计上的主要差异。答案：DCS从控制器、I/O卡件、电源、通信网络到操作站均实现硬件冗余，切换时间<100ms，支持无扰动切换；PLC冗余多为CPU双机热备，I/O冗余需额外模块，切换时间通常>100ms，部分型号需编程实现同步，冗余程度与成本低于DCS。5.2说明电磁流量计安装时对直管段的要求及原因。答案：上游直管段≥5D、下游≥3D（D为管径），若存在泵、阀门、弯头等扰流件，上游需延长至10–20D；目的是消除涡流与速度分布畸变，保证测量精度，否则输出波动、示值偏差可达±5%以上。5.3写出PID控制器的位置式算法公式，并说明各参数物理意义。答案：u其中：Kc—比例增益；Ti—积分时间，越大积分作用越弱；Td—微分时间，越大微分作用越强；T—采样周期；u0—初始阀位。5.4简述安全栅在防爆系统中的作用及选型原则。答案：安全栅通过限压、限流、隔离等手段，把控制室能量限制在点燃阈值以下，保证现场本安；选型需匹配回路类型（齐纳/隔离）、防爆区域（Exia/ib）、电缆分布电容电感、信号类型（AI/AO/DI/DO）、是否需要信号隔离与双通道冗余。5.5解释调节阀“闪蒸”与“气蚀”现象及其对阀芯损伤的差异。答案：闪蒸为液体通过缩流后压力低于饱和蒸气压，产生气泡但下游压力恢复不足，气泡不破裂，表现为高速两相流，冲刷阀芯出口侧；气蚀为下游压力恢复使气泡瞬间溃灭，产生局部高压冲击波，导致阀芯表面疲劳剥落，损伤更严重，呈蜂窝状。6.计算题（共35分）6.1（10分）某储罐通过标准孔板测量出水流量，已知：管道内径D=150mm，孔板孔径d=75mm，差压ΔP=16kPa，水密度ρ=1000kg/m³，流出系数C=0.605，膨胀系数ε=1（液体）。求体积流量Q（m³/h）。解：直径比β=d/D=0.5面积比m=β²=0.25孔板面积=体积流量公式：Q代入：Q换算：Q=0.0151×3600=54.4m³/h答案：54.4m³/h6.2（10分）某温度控制系统采用PI控制器，对象为一阶惯性加纯滞后，模型为(要求用Ziegler–Nichols阶跃响应法整定，求Kc、Ti。解：由阶跃响应得：K=2，τ=120s，L=30sZ-N公式：=答案：Kc=1.8，Ti=100s6.3（15分）某SIL2回路由2台压力开关（1oo2表决）驱动1台电磁阀，切断燃料气。已知：压力开关λDU=2×10⁻⁶h⁻¹，电磁阀λDU=5×10⁻⁶h⁻¹，共因失效因子β=10%，检验周期T=8760h，求回路PFDavg。解：1oo2压力开关PFD：=电磁阀PFD：=总PFDavg：=答案：2.3×10⁻²，满足SIL2上限要求。7.综合分析题（共30分）7.1（15分）某化工厂反应釜温度串级控制系统，主被控变量为反应温度T1，副被控变量为夹套入口温度T2。运行中出现T1大幅波动，手动将副控制器置于自动、主控制器置于手动后，T2稳定但T1仍波动。请分析可能原因并提出处理措施。答案：原因：①主对象干扰（进料温度/流量、反应放热变化）未消除；②副回路