2026年化工自动化控制仪表理论考试试题及答案

2026年化工自动化控制仪表理论考试试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1在PID调节器中，积分时间Ti减小，则系统（）。A.响应变慢，余差消除加快B.响应变慢，余差消除变慢C.响应加快，余差消除加快D.响应加快，余差消除变慢答案：C1.2某差压变送器量程0~40kPa，对应输出4~20mA，当实测差压为10kPa时，输出电流为（）mA。A.6B.8C.10D.12答案：B1.3对于一阶惯性环节，其传递函数标准形式为（）。A.B.C.D.答案：A1.4在DCS冗余配置中，CPU切换时间一般要求小于（）ms。A.50B.100C.200D.500答案：B1.5下列关于电磁流量计的说法，错误的是（）。A.可测导电液体B.不受流体密度影响C.必须满管D.可测非导电液体答案：D1.6某温度变送器采用Pt100，0℃时电阻为100Ω，温度系数α=0.00385℃⁻¹，则100℃时电阻为（）Ω。A.138.5B.139.1C.140.2D.142.8答案：A1.7在串级控制中，副回路的主要作用是（）。A.提高稳定性B.消除余差C.抑制二次扰动D.降低超调答案：C1.8某阀门等百分比特性，相对行程50%时相对流量为（）。A.25%B.50%C.70.7%D.100%答案：C1.9在SAMA图中，表示比例积分功能的图符为（）。A.PB.IC.PID.PID答案：C1.10下列现场总线中，采用令牌+主从混合访问机制的是（）。A.HARTB.PROFIBUS-DPC.FF-H1D.CAN答案：B1.11对于纯滞后过程，改善控制品质最有效的算法是（）。A.PIB.PIDC.Smith预估D.模糊答案：C1.12某PLC模拟量输入模块分辨率12bit，单极性0~10V，其最小分辨电压为（）mV。A.0.98B.1.22C.2.44D.4.88答案：C1.13在安全仪表系统（SIS）中，SIL3对应的要求时失效概率（PFD）范围为（）。A.0.1~0.01B.0.01~0.001C.0.001~0.0001D.0.0001~0.00001答案：C1.14当阀门定位器出现“零漂”时，首先应（）。A.调零B.调量程C.调比例度D.更换膜片答案：A1.15在均匀控制中，前后罐液位控制器的参数整定应（）。A.均取宽比例度大积分B.均取窄比例度小积分C.前者宽后者窄D.前者窄后者宽答案：A1.16某系统开环传递函数G(A.0型B.I型C.II型D.III型答案：B1.17在OPC规范中，提供实时数据访问的接口是（）。A.OPCDAB.OPCHDAC.OPCA&ED.OPCUA答案：A1.18对于气体流量测量，当温度升高、压力降低时，体积流量示值将（）。A.偏大B.偏小C.不变D.不确定答案：A1.19在分程控制中，若采用A阀0.02~0.06MPa、B阀0.06~0.10MPa，则两阀流量特性应优选（）。A.线性+线性B.等百分比+等百分比C.线性+等百分比D.快开+线性答案：C1.20某装置采用ExdIICT6防爆标志，其中“d”表示（）。A.增安型B.隔爆型C.本安型D.浇封型答案：B2.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PLC常用编程语言的有（）。A.LDB.FBDC.SFCD.STE.IL答案：ABCDE2.2关于科里奥利质量流量计，正确的有（）。A.可直接测质量流量B.不受流体密度变化影响C.前后直管段要求低D.可用于液固两相E.对振动敏感答案：ACDE2.3下列参数中，可用于衡量系统稳定性的有（）。A.衰减比B.超调量C.相位裕度D.增益裕度E.余差答案：ABCD2.4在DCS维护中，需要定期清理的项目包括（）。A.操作站滤网B.控制站风扇C.端子柜灰尘D.冗余电池E.打印机色带答案：ABCD2.5关于Ziegler-Nichols整定法，正确的有（）。A.需获取临界比例度B.需获取临界周期C.适用于任意阶系统D.属于经验法E.可得到PI参数答案：ABDE2.6下列属于安全栅功能的有（）。A.限能B.隔离C.防爆D.信号转换E.防雷答案：ABD2.7下列关于阀门流量系数Cv的说法，正确的有（）。A.定义为60°F水在1psi压差下每分钟流过阀门的加仑数B.与阀门口径成正比C.与流体密度无关D.可用来计算流量E.与阀门开度无关答案：ABD2.8在先进控制（APC）中，常用的多变量优化算法有（）。A.DMCB.MACC.GPCD.RLSE.QP答案：ABCE2.9下列关于热电阻三线制的说法，正确的有（）。A.可消除引线电阻影响B.需匹配三根导线电阻C.精度高于二线制D.成本低于四线制E.可用于Pt1000答案：ABCDE2.10下列关于OPCUA的说法，正确的有（）。A.基于TCP/IPB.支持跨平台C.支持发布/订阅D.内置安全模型E.仅支持Windows答案：ABCD3.填空题（每空1分，共20分）3.1某4~20mA电流环最大负载电阻为600Ω，则电源电压至少为V。答案：243.2若PID控制器输出u(t)=K_p[e(t)+\frac{1}{T_i}\inte(t)dt+T_d\frac{de(t)}{dt}]，则微分作用的单位是。答案：min或s（与Td单位一致）3.3在IEC61511中，安全生命周期的第一个阶段是。答案：危险与风险评估3.4某调节阀额定Cv=50，实际工况Cv=25，则相对行程约为%。答案：70.73.5对于1.0级精度压力表，量程0~1.6MPa，其最大允许误差为MPa。答案：0.0163.6在DCS中，AI、AO、DI、DO分别表示、、、。答案：模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出3.7若系统纯滞后θ=4s，时间常数T=8s，则采用Smith预估时，预估模型滞后应取s。答案：43.8某PLC计数器为16位，最大计数值为。答案：655353.9在PROFIBUS-PA中，数据传输速率固定为kbit/s。答案：31.253.10本安回路中，电缆最大允许电感与电阻比L/R需安全栅允许值。答案：小于3.11某涡轮流量计系数K=1.5Hz/(L/min)，瞬时频率为300Hz，则体积流量为L/min。答案：2003.12在均匀控制中，通常把比例度δ设为%，积分时间Ti设为min以上。答案：>100，>103.13若阀门定位器输入12mA，起始信号4mA，则输入相对值为%。答案：503.14在SAMA图中，函数块“√”表示运算。答案：开方3.15某系统开环增益K=5，临界增益Kc=15，则增益裕度为dB。答案：9.543.16在DCS冗余I/O卡件中，切换时间应小于个扫描周期。答案：13.17对于气体流量，标准状态通常指温度为℃，压力为kPa。答案：20，101.3253.18在IECEx国际认证中，ExiaIICT4Ga中“Ga”表示。答案：0区气体防爆3.19某DCS操作站显示器分辨率为1920×1080，若流程图画面像素为3840×2160，则放大比例为%。答案：2003.20在PID参数自整定中，Relay反馈法得到的极限周期为Tu，则Z-N法推荐比例度δ=%。答案：2Ku4.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1在相同量程下，电磁流量计测量导电液体时，电导率越高，误差越小。答案：√4.2对于一阶惯性系统，时间常数T越大，系统响应越快。答案：×4.3在DCS中，控制站与操作站之间的通信协议通常采用以太网TCP/IP。答案：√4.4阀门等百分比特性适用于负荷变化大、调节范围宽的场合。答案：√4.5SIL等级越高，对应的安全功能失效概率越大。答案：×4.6在PLC梯形图中，常闭触点指令为“—|/|—”。答案：√4.7采用二线制变送器时，信号线与电源线共用，因此无法带HART通讯。答案：×4.8在串级控制中，主回路输出作为副回路的设定值。答案：√4.9对于热电阻测温，四线制测量精度高于三线制。答案：√4.10OPCUA仅支持请求/响应模式，不支持发布/订阅。答案：×5.简答题（每题6分，共30分）5.1简述差压变送器零点漂移的三种常见原因及对应处理办法。答案：1.静压影响：重新做静压补偿或更换高静压型号；2.温度漂移：检查环境温度是否超限，加装保温箱或选宽温型；3.膜片变形：轻微变形可重新调零，严重变形需更换膜片或整表。5.2写出Ziegler-Nichols临界比例度法整定PID参数的步骤。答案：1.将积分时间置最大，微分时间置零，比例度置较大值；2.逐步减小比例度，施加小幅阶跃扰动，直至出现等幅振荡，记录临界比例度δu和临界周期Tu；3.按表：P控制δ=2δu；PI控制δ=2.2δu，Ti=0.83Tu；PID控制δ=1.7δu，Ti=0.50Tu，Td=0.125Tu。5.3说明电磁流量计安装时对直管段的要求及原因。答案：上游≥5D、下游≥3D（D为管径），若存在泵或弯头则需上游≥10D；目的是消除漩涡与非对称流，保证测量管内流速轴对称，降低误差。5.4列举安全仪表系统（SIS）与过程控制系统（DCS）的三点主要区别。答案：1.目标：DCS追求过程优化，SIS追求风险降低；2.结构：DCS冗余可选，SIS必须冗余+诊断；3.生命周期：DCS随装置运行，SIS需定期SIL验证。5.5解释“分程控制”概念，并给出其在化工中的典型应用一例。答案：分程控制指一个控制器输出分段驱动两个或以上执行器；例：反应器温度控制，冷水阀0.02~0.06MPa、蒸汽阀0.06~0.10MPa，实现冷热介质平滑切换。6.计算题（共30分）6.1（8分）某储罐液位采用差压法测量，介质密度ρ=800kg/m³，g=9.81m/s²，量程0~2m，变送器量程0~20kPa。(1)计算变送器量程是否匹配；(2)若迁移量为5kPa，给出迁移后上下限；(3)输出4~20mA对应液位值。答案：(1)ΔP_max=ρgh=800×9.81×2=15.7kPa<20kPa，匹配；(2)迁移后下限=5kPa，上限=5+15.7=20.7kPa；(3)线性对应：4mA→0m，20mA→2m，I=4+0.08L(mA)。6.2（10分）某加热炉出口温度采用串级控制，主被控变量T1，副变量燃料流量F。主对象传递函数G1(s)=\frac{2e^{-30s}}{120s+1}，副对象G2(s)=\frac{1.5}{10s+1}，调节阀Gv=0.8，变送器均1。(1)画出串级系统方框图；(2)副回路按λ=10min整定，求副控制器PI参数（λ法）；(3)主回路采用ZN法，已知临界比例度δu=25%，Tu=60min，求主PID参数。答案：(2)副回路等效时间常数T2=10min，K2=1.5×0.8=1.2；λ=10min，则Kc2=\frac{T2}{K2λ}=0.83，Ti2=T2=10min；(3)主PID：δ=1.7×25%=42.5%，Ti=0.5×60=30min，Td=0.125×60=7.5min。6.3（12分）某反应器压力安全阀需满足SIL2，PFDavg≤0.01。已知：传感器Pt100，λSD=0.5×10⁻⁶h⁻¹，λSU=0.2×10⁻⁶h⁻¹，诊断覆盖率DC=90%，共因β=5%；逻辑求解器PFDL=5×10⁻⁴；阀门λVD=2×10⁻⁶h⁻¹，λVU=0.8×10⁻⁶h⁻¹，DC=60%，β=8%；检验1oo1结构是否满足SIL2，若不足，改为1oo2并计算新PFDavg（检验周期T=1年=8760h）。答案：1oo1：PFDs≈λSD×T/2+λSU×T×(1-DC)=0.5×10⁻⁶×4380+0.2×10⁻⁶×8760×0.1=2.19×10⁻³+1.75×10⁻⁴=2.37×10⁻³；PFDv≈2×10⁻⁶×4380+0.8×10⁻⁶×8760×0.4=8.76×10⁻³+2.80×10⁻³=11.56×10⁻³；PFDtotal=2.37×10⁻³+5×10⁻⁴+11.56×10⁻³=14.4×10⁻³>10×10⁻³，不满足。1oo2：PFDs=((1-β)λSD×T/2)²+βλSD×T/2=1.1×10⁻⁴；PFDv=((1-β)λVD×T/2)²+βλVD×T/2=5.0×10⁻⁴；PFDtotal=1.1×10⁻⁴+5×10⁻⁴+5.0×10⁻⁴=1.1×10⁻³<1×10⁻²，满足SIL2。7.综合分析题（共40分）7.1（20分）某精馏塔塔顶温度控制长期运行不稳定，表现为：设定值80℃，实际波动±3℃；冷却水阀位在40%~70%频繁振荡；现场发现冷却水入口压力波动±0.05MPa；塔顶压力控制为独立回路，压力稳定。任务：(1)分析可能原因（至少四点）；(2)给出改进方案，包括检测、控制策略、仪表选型；(3)绘制改进后的控制流程图（文字描述即可）。答案：(1)原因：a.冷却水压力波动→阀前扰动大；b.温度对象大滞后，PID参数不适；c.执行机构定位器零漂或摩擦力大；d.测温元件插入深度不足，响应慢。(2)改进：a.冷却水总管加压力调节，稳定0.3MPa；b.温度回路改为串级，副回路为冷却水流量，采用等百分比阀+定位器；c.主控PID改为PID+Smith预估，θ=3min，T=8min；d.测温元件改为快速热电阻，插入深度≥200mm；e.定位器选智能型，带自诊断，摩擦力补偿。(