2026年化工自动化控制仪表考试题及答案

2026年化工自动化控制仪表考试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在DCS系统冗余配置中，CPU冗余切换时间一般要求不大于（）。A.1ms  B.10ms  C.100ms  D.1s答案：C2.对于一阶惯性环节，其传递函数标准形式为（）。A.  B.  C.K  D.答案：A3.在IEC61511中，SIL1回路要求按需执行时危险失效概率（PFDA）上限为（）。A.0.1  B.0.01  C.0.001  D.0.0001答案：B4.采用4–20mA信号传输时，若电缆电阻为250Ω，则对应1–5V转换电阻应选（）。A.50Ω  B.100Ω  C.250Ω  D.500Ω答案：C5.关于阀门等百分比特性，下列说法正确的是（）。A.相对流量变化量与相对开度变化量成线性B.增益随开度增加而减小C.增益随开度增加而增加D.增益恒定答案：C6.在PLC梯形图中，常闭触点指令的助记符为（）。A.LD  B.LDI  C.AND  D.ORI答案：B7.对于温度变送器，Pt100在0°C时的电阻值为（）。A.0Ω  B.10Ω  C.100Ω  D.138.5Ω答案：C8.在串级控制系统中，副回路的主要作用是（）。A.消除余差  B.抑制二次扰动  C.提高稳定性裕度  D.降低噪声答案：B9.若某PID控制器采用增量式算法，其输出表达式中不含（）。A.当前偏差  B.上次偏差  C.控制器初值  D.积分累积量答案：D10.关于安全栅的描述，错误的是（）。A.限制能量  B.可完成信号隔离  C.必须接地  D.可用于防爆场合答案：C11.在OPCUA规范中，用于描述实时数据订阅的通信模式为（）。A.Request–Response  B.Pub–Sub  C.Broadcast  D.Polling答案：B12.若某流量计采用科氏力原理，其输出信号与（）成正比。A.体积流量  B.质量流量  C.流速  D.密度答案：B13.在DCS趋势画面中，若出现“Bad”质量标志，其背景色按OPC惯例为（）。A.绿色  B.红色  C.灰色  D.黄色答案：B14.对于带阀门定位器的执行器，若出现振荡，优先调整（）。A.比例度  B.积分时间  C.微分时间  D.定位器增益答案：D15.在IEC61131-3标准中，不属于基本编程语言的是（）。A.LD  B.FBD  C.SFC  D.VB答案：D16.若某压力变送器量程0–2MPa，输出4–20mA，当测得电流为12mA时，对应压力为（）。A.0.5MPa  B.1MPa  C.1.5MPa  D.2MPa答案：B17.在先进控制APC中，MPC含义为（）。A.模型预测控制  B.多变量比例控制  C.主控设定控制  D.手动比例控制答案：A18.关于现场总线FFH1，下列说法正确的是（）。A.速率31.25kbps  B.速率1Mbps  C.仅支持点对点  D.需24V直流单独供电答案：A19.若某系统开环传递函数为，其相位穿越频率为（）。A.0rad/s  B.1rad/s  C.2rad/s  D.∞答案：B20.在报警管理中，EEMUA191建议，控制室10分钟内报警数不宜超过（）。A.6  B.10  C.12  D.20答案：B二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列属于安全完整性等级验证常用方法的有（）。A.故障树分析  B.事件树分析  C.可靠性框图  D.马尔可夫模型答案：A、C、D22.关于电磁流量计，下列说法正确的有（）。A.要求被测介质电导率≥5μS/cmB.可测非导电液体C.不受流体密度变化影响D.测量管必须满管答案：A、C、D23.在DCS冗余I/O卡件中，可实现无扰切换的技术包括（）。A.双CPU同步运算  B.输出保持电路  C.冗余通讯总线  D.冗余电源答案：A、B、C、D24.下列关于Ziegler–Nichols整定法的描述，正确的有（）。A.需获取临界增益与临界周期B.适用于开环不稳定对象C.属于经验整定法D.可能产生较大超调答案：A、C、D25.在SAMA图中，常用符号包括（）。A.比例块P  B.积分块I  C.微分块D  D.乘法块×答案：A、B、C、D26.关于HART协议，下列说法正确的有（）。A.基于Bell202FSK  B.可进行多站通讯  C.支持在线设备诊断  D.与4–20mA兼容答案：A、B、C、D27.在PLC程序调试阶段，可使用的在线功能有（）。A.强制变量  B.断点  C.单步  D.趋势记录答案：A、B、C、D28.下列属于工业防火墙常用安全策略的有（）。A.白名单  B.深度包检测  C.MAC地址过滤  D.协议黑白名单答案：A、B、D29.关于热电阻三线制接法，优点包括（）。A.消除引线电阻影响  B.提高灵敏度  C.降低成本  D.提高精度答案：A、D30.在ISA100.11a无线网格网络中，可支持的功能有（）。A.跳频  B.时隙调度  C.网状路由  D.冗余网关答案：A、B、C、D三、填空题（每空1分，共20分）31.若某PI控制器参数为=2，=答案：432.在IEC60584中，K型热电偶0°C时热电动势为________mV。答案：033.若某调节阀额定Cv=50，流体为水，密度1g/cm³，阀前后压差ΔP=0.1MPa，则体积流量Q=________m³/h。答案：5034.在DCS冗余通讯协议中，令牌环网络的最大节点数一般限制为________。答案：25535.对于4–20mA回路，若负载电阻为600Ω，则回路最大功耗为________mW。答案：25636.若某系统采样周期T=1s，采用后向差分，则s域积分算子1/s对应的z域表达式为________。答案：37.在IEC61508中，PFH（每小时危险失效频率）与SIL的对应关系，SIL3要求PFH范围为________至________。答案：10⁻⁷，10⁻⁸38.若某压力开关回差为2%，设定值为1MPa，则上升动作值为________MPa，下降复归值为________MPa。答案：1.02，1.0039.在OPCDA中，服务器刷新组数据时，若死区设为0.5%，则当前值与上次值变化超过________%才触发客户端回调。答案：0.540.若某流量计脉冲当量为0.1L/脉冲，则累计1000脉冲对应体积为________L。答案：100四、简答题（每题6分，共30分）41.简述DCS与PLC在过程控制应用中的主要差异。答案：1)架构：DCS采用分布式数据库，全局统一；PLC多为局部变量，需上位整合。2)扫描机制：DCS周期固定，优先级低，适合慢过程；PLC事件或周期扫描，响应快。3)冗余：DCS控制器、I/O、通讯、电源全冗余无缝；PLC冗余需额外模块，切换有扰。4)模拟量处理：DCS内置丰富PID、补偿、计算块；PLC需编程实现。5)编程语言：DCS以功能块为主；PLC支持LD、FBD、ST、SFC、IL五种IEC61131-3语言。6)规模：DCS面向大型连续过程；PLC适用于离散与中小流程。42.解释“气蚀”现象对调节阀的危害及预防措施。答案：危害：1)阀芯、阀座表面疲劳剥落，寿命缩短；2)产生噪声与振动，影响控制精度；3)流量特性畸变，系统振荡。预防：1)选耐气蚀材料（司太莱堆焊、硬质合金）；2)采用多级降压阀芯，分段减压；3)提高下游背压，控制压差ΔP＜临界压差ΔPc；4)增大管径降低流速；5)采用角度阀、轴流阀等低气蚀结构；6)注入防气蚀内件或扩散器。43.说明安全栅在本质安全回路中的作用，并给出齐纳栅与隔离栅的对比。答案：作用：限制电压、电流、功率，使现场短路、断路时释放能量不足以点燃爆炸性气体。对比：齐纳栅：需可靠接地，无隔离，价格低，精度高，对地环路敏感；隔离栅：内部变压器/光耦隔离，不需接地，抗干扰强，可信号转换，价格高，温度漂移大。44.列举并解释造成电磁流量计测量误差的五种因素。答案：1)电导率低于阈值→输出跌落；2)管壁附着绝缘层→有效截面积减小；3)流体含大量气泡→体积含气率>10%时误差陡增；4)接地不良→引入共模干扰，零点漂移；5)附近强磁场→感应电压叠加，示值波动。45.简述模型预测控制（MPC）在精馏塔节能控制中的实施步骤。答案：1)采集历史数据，涵盖进料流量、成分、塔压、回流量、再沸器蒸汽；2)建立多变量动态模型（阶跃响应或状态空间）；3)设计目标函数：最小蒸汽消耗，同时满足馏出纯度≥99.5%；4)设置约束：回流量上下限、蒸汽阀位饱和、塔压降限；5)在线求解二次规划，得最优控制序列；6)滚动优化，每1min更新一次，反馈校正模型误差；7)经3个月运行，蒸汽单耗下降8%，产品合格率保持100%。五、计算题（共30分）46.（8分）某温度控制系统采用PID控制，对象为一阶惯性加纯滞后，模型(采样周期T=1s，用后向差分离散化，求脉冲传递函数G(z)。答案：令s=G整理得G47.（10分）某反应器压力通过放空阀调节，阀为等百分比，额定Cv=100，系统管线阻力可忽略。正常工况阀开度60%，对应Cv=25。现因产率提高，需将流量增加40%，问：(1)新Cv值；(2)新开度；(3)若改为线性阀，求新开度。答案：(1)新流量Q₂=1.4Q₁，等百分比特性=(2)等百分比公式=取R=30，则=新比值为0.35，解得=(3)线性阀=48.（12分）某储罐液位采用单回路PID，液位变送器量程0–5m，输出4–20mA；调节阀为气开式，线性，Kv=10m³/h/%。当PID输出增加5%，实测液位上升0.4m。(1)求广义对象增益Kp（单位：m/%）；(2)若采用Lambda整定，要求闭环时间常数λ=5min，求PI参数Kc、Ti；(3)若液位设定值阶跃变化0.5m，求稳态时PID输出变化量。答案：(1)5%输出→0.4m液位，则=(2)一阶近似，对象时间常数T由阶跃响应测得12min，则==(3)稳态时偏差为零，输出变化量Δ六、综合分析题（共30分）49.（15分）某乙烯裂解装置急冷器出口温度TIC-101原采用单回路PID，因进料负荷波动大，超调±8°C，影响下游压缩机能耗。仪表工程师拟采用串级+前馈复合方案：副回路为急冷器液位LIC-102，操纵变量为急冷水流量；主回路为TIC-101，操纵变量为LIC-102设定值；同时引入进料流量前馈FF。任务：(1)画出完整控制流程图（文字描述即可）；(2)说明副回路选取理由；(3)给出前馈补偿器设计步骤；(4)列出投运顺序及注意事项。答案：(1)流程描述：进料管线→流量变送器FT→前馈补偿器FY；FY输出与TIC-101输出叠加，作为LIC-102外给定；液位变送器LT→LIC-102→调节阀LV控制急冷水流量；温度变送器TT→TIC-101。(2)急冷器液位动态快，滞后小，可及时抑制水侧扰动，作为主回路内环，提高响应速度。(3)前馈设计：a.阶跃测试得进料→温度通道Gp(s)，进料→阀位通道Gd(s)；b.理想补偿器(c.若Gp、Gd均为一阶，得超前–滞后补偿器(d.在现场DCS功能块实现，限幅±20%，防止饱和。(4)投运顺序：1)校验仪表，LIC-102先投自动，液位稳定；2)TIC-101投自动，整定主回路PI参数；3)前馈切手动，逐步加增益至0.6，观察温度曲线；4)前馈投自动，微调T1、T2，使超调<±2°C；5)记录趋势，保存参数。注意事项：a.副回路必须无扰切换；b.前馈增益过大引起振荡；c.裂解气负荷变化>20%需重新测试模型；d.停车后重启需按顺序投运。50.（15分）某化工厂苯储罐设置SIS系统，需完成SIL2等级的高高液位联锁。仪表配置如下：1)三台音叉开关（LSLL-101A/B/C），2oo3表决；2)一台DCS液位连续测量LT-101，用于报警，不参与联锁；3)两台开关阀（XV-101A/B），电磁阀为励磁关型，冗余执行，1oo2动作；4)安全栅采用隔离型，供电回路带故障检测。任务：(1)绘制SIS逻辑图（文字描述）；(2)计算传感器子系统SIL等级，已知每台音叉PFD=5×10⁻³；(3)计算最终元件子系统SIL，已知每台阀PFD=2×10⁻²，电磁阀PFD=8×10⁻³；(4)给出系统验证测试周期建议；(5)若需升级至SIL3，提出两种可行方案并比较。答案：(1)逻辑描述：三音叉信号进入2oo3逻辑块，输出至两个独立DO通道，分别驱动XV-101A、XV-101B，任意一阀关闭即切断进料。(2)传感器子系统PFD=满足SIL2（<10⁻²）。(3)最终元件串联模型阀+电磁阀单通道1oo2并联P满足SIL2。(4