2023年化工自动化控制仪表考试试题库附答案

2023年化工自动化控制仪表考试试题库附答案一、单选题1.以下哪种仪表不属于流量测量仪表（）A.孔板流量计B.热电偶C.涡轮流量计D.电磁流量计答案：B。热电偶是温度测量仪表，而孔板流量计、涡轮流量计、电磁流量计都是常见的流量测量仪表。2.自动控制系统中，被控变量的实际值与设定值之间的偏差是（）A.测量值B.给定值C.偏差值D.输出值答案：C。偏差值就是被控变量的实际值（测量值）与设定值之间的差值。3.在PID控制器中，积分作用的主要目的是（）A.消除余差B.加快响应速度C.减小超调量D.提高系统稳定性答案：A。积分作用主要是对偏差进行积分，随着时间积累可以消除系统的余差。4.气动调节阀的执行机构有正作用和反作用两种形式，当信号压力增大时，推杆向下动作的是（）A.正作用执行机构B.反作用执行机构C.双作用执行机构D.单作用执行机构答案：A。正作用执行机构在信号压力增大时，推杆向下动作；反作用执行机构则相反。5.热电阻温度计是基于（）原理来测量温度的。A.热电效应B.热阻效应C.热辐射效应D.热对流效应答案：B。热电阻温度计利用导体或半导体的电阻随温度变化的特性（热阻效应）来测量温度。6.以下哪种传感器可用于测量液位（）A.压力传感器B.温度传感器C.流量传感器D.湿度传感器答案：A。压力传感器可以通过测量液体的静压来间接测量液位。7.自动控制系统按被控变量的变化规律可分为（）A.定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.开环控制系统和闭环控制系统C.连续控制系统和离散控制系统D.线性控制系统和非线性控制系统答案：A。按被控变量变化规律，自动控制系统分为定值、随动和程序控制系统。8.以下关于DCS系统的说法，错误的是（）A.DCS是分散控制系统的简称B.DCS系统具有高度的可靠性C.DCS系统的控制功能集中在中央处理器D.DCS系统采用分散控制、集中操作、分级管理的结构答案：C。DCS系统的控制功能是分散在各个现场控制站，而不是集中在中央处理器。9.调节阀的流量特性有（）A.线性、等百分比、快开B.直线、曲线、折线C.正向、反向、双向D.比例、积分、微分答案：A。调节阀常见的流量特性为线性、等百分比和快开特性。10.以下哪种仪表用于测量压力（）A.差压变送器B.热电偶C.涡街流量计D.液位计答案：A。差压变送器可用于测量压力差，也可测量绝对压力等。11.在控制系统中，干扰作用是指（）A.设定值的变化B.被控变量的变化C.引起被控变量偏离设定值的外界因素D.控制器的输出变化答案：C。干扰作用就是引起被控变量偏离设定值的外界因素。12.以下哪种控制规律适用于控制对象滞后较小、负荷变化不大、工艺要求不太高的场合（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制答案：A。P控制（比例控制）适用于对象滞后较小、负荷变化不大、工艺要求不太高的场合。13.电磁流量计的测量原理是基于（）A.电磁感应定律B.欧姆定律C.基尔霍夫定律D.牛顿定律答案：A。电磁流量计依据电磁感应定律来测量导电液体的流量。14.以下关于PLC的说法，正确的是（）A.PLC只能用于逻辑控制B.PLC是可编程逻辑控制器的简称C.PLC的编程语言只有梯形图D.PLC不能与其他设备通信答案：B。PLC是可编程逻辑控制器的简称，它不仅可用于逻辑控制，还有多种编程语言，且能与其他设备通信。15.气动薄膜调节阀的薄膜有效面积越大，则（）A.执行机构的输出力越大B.调节阀的流通能力越大C.调节阀的稳定性越好D.调节阀的响应速度越快答案：A。气动薄膜调节阀薄膜有效面积越大，执行机构输出力越大。16.以下哪种温度传感器的测量精度较高（）A.热电阻B.热电偶C.双金属温度计D.红外温度计答案：A。热电阻的测量精度相对较高，热电偶常用于高温测量但精度稍逊。17.控制系统中，控制器的输出信号直接作用于（）A.被控对象B.测量元件C.执行器D.比较器答案：C。控制器输出信号直接作用于执行器，通过执行器改变被控对象的输入。18.以下关于调节阀的口径选择，说法正确的是（）A.口径越大越好B.口径越小越好C.应根据工艺要求和流量特性等合理选择D.与工艺要求无关答案：C。调节阀口径应根据工艺要求、流量特性、压差等多方面因素合理选择。19.以下哪种仪表可用于测量气体的成分（）A.气相色谱仪B.压力变送器C.液位计D.温度记录仪答案：A。气相色谱仪可用于分析气体的成分。20.在控制系统中，反馈信号是指（）A.设定值信号B.被控变量的测量值信号C.控制器的输出信号D.干扰信号答案：B。反馈信号是被控变量的测量值信号，用于与设定值比较。二、多选题1.以下属于流量测量仪表的有（）A.转子流量计B.超声波流量计C.椭圆齿轮流量计D.质量流量计答案：ABCD。转子流量计、超声波流量计、椭圆齿轮流量计和质量流量计都可用于流量测量。2.自动控制系统的基本组成部分包括（）A.被控对象B.测量元件C.控制器D.执行器答案：ABCD。自动控制系统由被控对象、测量元件、控制器和执行器等基本部分组成。3.PID控制器的参数包括（）A.比例系数B.积分时间C.微分时间D.采样时间答案：ABC。PID控制器参数有比例系数、积分时间和微分时间，采样时间一般是数字控制系统中的概念。4.调节阀的选择应考虑的因素有（）A.工艺条件B.流量特性C.口径大小D.材质答案：ABCD。调节阀选择要考虑工艺条件、流量特性、口径大小以及材质等因素。5.以下关于热电阻的说法，正确的是（）A.热电阻通常由金属材料制成B.热电阻的阻值随温度升高而增大C.常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻D.热电阻可用于低温测量答案：ABCD。热电阻一般由金属制成，阻值随温度升高而增大，常见的有铂和铜热电阻，可用于低温测量。6.以下属于液位测量仪表的有（）A.浮球液位计B.雷达液位计C.差压液位计D.电容液位计答案：ABCD。浮球液位计、雷达液位计、差压液位计和电容液位计都可用于液位测量。7.DCS系统的特点包括（）A.分散控制B.集中操作C.分级管理D.可靠性高答案：ABCD。DCS系统具有分散控制、集中操作、分级管理和可靠性高等特点。8.以下关于PLC编程的说法，正确的是（）A.梯形图是常见的PLC编程语言B.指令表也是PLC的编程语言C.PLC编程可实现逻辑控制和顺序控制D.PLC编程不需要考虑硬件资源答案：ABC。梯形图和指令表是常见的PLC编程语言，可实现逻辑和顺序控制，编程需要考虑硬件资源。9.以下关于控制系统稳定性的说法，正确的是（）A.稳定的控制系统其输出应能随时间收敛于设定值B.控制系统的稳定性与系统的结构和参数有关C.不稳定的控制系统可能会出现振荡或发散现象D.增加积分作用一定能提高系统的稳定性答案：ABC。稳定系统输出应收敛于设定值，稳定性与系统结构和参数有关，不稳定系统可能振荡或发散，增加积分作用不一定能提高稳定性，可能会使系统不稳定。10.以下属于压力测量仪表的有（）A.弹簧管压力表B.膜盒压力表C.压力开关D.应变式压力传感器答案：ABCD。弹簧管压力表、膜盒压力表、压力开关和应变式压力传感器都可用于压力测量。11.自动控制系统按控制方式可分为（）A.开环控制系统B.闭环控制系统C.复合控制系统D.智能控制系统答案：ABC。按控制方式，自动控制系统分为开环、闭环和复合控制系统。12.以下关于调节阀的流量特性，说法正确的有（）A.线性流量特性调节阀的流量与开度成线性关系B.等百分比流量特性调节阀在小开度时调节作用弱，大开度时调节作用强C.快开流量特性调节阀适用于迅速启闭的场合D.不同的流量特性适用于不同的工艺要求答案：ABCD。线性流量特性流量与开度线性相关，等百分比特性小开度调节弱大开度调节强，快开特性适用于迅速启闭，不同特性适用于不同工艺。13.以下关于传感器的说法，正确的有（）A.传感器是将非电物理量转换为电信号的装置B.传感器的精度越高越好C.传感器应具有良好的稳定性和可靠性D.传感器的响应速度要满足测量要求答案：ACD。传感器将非电物理量转换为电信号，应具有良好稳定性和可靠性，响应速度要满足测量要求，精度并非越高越好，要综合考虑成本等因素。14.以下关于DCS系统的通信网络，说法正确的有（）A.通信网络是DCS系统的重要组成部分B.通信网络应具有高可靠性和高传输速率C.DCS系统的通信网络可以采用多种拓扑结构D.通信网络只负责传输数据，不负责设备之间的协调答案：ABC。通信网络是DCS重要组成部分，应具备高可靠性和高传输速率，可采用多种拓扑结构，也负责设备之间的协调。15.以下关于PID控制器的作用，说法正确的有（）A.比例作用能快速响应偏差B.积分作用能消除余差C.微分作用能提前预测偏差变化趋势D.PID控制器的三个作用可以单独使用答案：ABC。比例作用快速响应偏差，积分作用消除余差，微分作用提前预测偏差趋势，PID三个作用一般综合使用。三、判断题1.自动控制系统中，开环控制系统的控制精度一般比闭环控制系统高。（×）开环控制系统没有反馈，不能自动纠正偏差，闭环控制系统有反馈可提高控制精度，所以闭环控制系统精度一般更高。2.热电阻温度计和热电偶温度计的工作原理相同。（×）热电阻基于热阻效应，热电偶基于热电效应，工作原理不同。3.调节阀的流量特性只与调节阀本身的结构有关，与工艺条件无关。（×）调节阀流量特性不仅与本身结构有关，还与工艺条件如压差等有关。4.在控制系统中，增加比例作用可以消除余差。（×）比例作用不能消除余差，积分作用可消除余差。5.DCS系统是集中控制系统的简称。（×）DCS是分散控制系统的简称。6.气动调节阀的气开式和气关式可以通过改变信号压力的大小来相互转换。（×）气开式和气关式是由调节阀的结构和作用方式决定的，不能通过改变信号压力大小转换。7.传感器的灵敏度越高越好。（×）传感器灵敏度要综合考虑测量范围、稳定性等因素，并非越高越好。8.PLC编程只能实现逻辑控制，不能实现模拟量控制。（×）PLC编程不仅能实现逻辑控制，也可实现模拟量控制。9.控制系统的稳定性只与系统的输入信号有关。（×）控制系统稳定性与系统的结构、参数等自身因素有关，与输入信号无关。10.电磁流量计可以测量非导电液体的流量。（×）电磁流量计只能测量导电液体的流量。11.调节阀的口径越大，其流通能力越强，所以应尽量选择大口径的调节阀。（×）调节阀口径应根据工艺要求合理选择，并非越大越好。12.在PID控制器中，积分时间越长，积分作用越强。（×）积分时间越长，积分作用越弱。13.压力变送器只能测量绝对压力。（×）压力变送器可测量绝对压力、表压、差压等。14.闭环控制系统一定是稳定的控制系统。（×）闭环控制系统不一定稳定，系统的稳定性与结构和参数等有关。15.液位计只能测量液体的液位，不能测量固体的料位。（×）部分液位计经过改造或特定设计也可用于测量固体料位。16.控制系统的过渡过程是指系统从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程。（√）这是控制系统过渡过程的定义。17.气动执行器的输出力只与信号压力有关。（×）气动执行器输出力与信号压力、薄膜有效面积等有关。18.气相色谱仪可以实时在线测量气体成分。（√）气相色谱仪可实现实时在线测量气体成分。19.自动控制系统中，被控对象的特性是固定不变的。（×）被控对象特性可能会随工艺条件、设备状态等变化。20.调节阀的流向对其流量特性没有影响。（×）调节阀流向会影响其流量特性。四、简答题1.简述自动控制系统的基本组成和各部分的作用。自动控制系统由被控对象、测量元件、控制器和执行器组成。被控对象是需要控制的设备或过程，是控制系统的核心，其输出为被控变量。测量元件用于测量被控变量的实际值，并将其转换为适合控制器处理的信号。控制器接收测量元件的反馈信号和设定值信号，进行比较和运算，输出控制信号。执行器根据控制器的输出信号，改变被控对象的输入，从而使被控变量达到设定值。2.简述PID控制器中比例、积分、微分作用的特点和作用。比例作用（P）：特点是能快速响应偏差，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，使被控变量朝着减小偏差的方向变化。作用是提高系统的响应速度，但不能消除余差。积分作用（I）：特点是对偏差进行积分，随着时间积累，积分作用逐渐增强。作用是消除系统的余差，使系统的输出最终达到设定值。微分作用（D）：特点是根据偏差的变化率产生控制作用，能提前预测偏差的变化趋势。作用是改善系统的动态性能，减小超调量，加快系统的响应速度，提高系统的稳定性。3.简述调节阀的流量特性及其选择原则。调节阀的流量特性有线性、等百分比、快开三种。线性流量特性：流量与开度成线性关系，在小开度时调节作用强，大开度时调节作用弱，适用于负荷变化较小、工艺要求不高的场合。等百分比流量特性：流量相对变化率与开度相对变化率成比例，在小开度时调节作用弱，大开度时调节作用强，适用于负荷变化较大、要求调节精度高的场合。快开流量特性：在开度较小时流量就有较大变化，适用于迅速启闭的场合，如两位式控制。选择原则：应根据工艺要求、流量变化范围、压差变化等因素综合考虑。对于负荷变化小、工艺要求不高的场合，可选择线性流量特性；对于负荷变化大、要求调节精度高的场合，优先选择等百分比流量特性；对于需要迅速启闭的场合，选择快开流量特性。4.简述DCS系统的特点和结构。特点：分散控制：将控制功能分散到各个现场控制站，提高了系统的可靠性和灵活性。集中操作：通过操作站实现对整个系统的集中监控和操作。分级管理：采用分级管理的结构，便于系统的维护和扩展。可靠性高：采用冗余设计、容错技术等提高系统的可靠性。开放性好：可与其他系统进行通信和集成。结构：一般由现场控制站、操作站、工程师站、通信网络等组成。现场控制站负责数据采集和控制；操作站供操作人员进行监控和操作；工程师站用于系统的组态和维护；通信网络实现各部分之间的数据传输和通信。5.简述传感器的主要性能指标。精度：反映传感器测量结果与真实值的接近程度，包括绝对误差和相对误差。灵敏度：传感器输出变化量与输入变化量的比值，灵敏度越高，对输入变化越敏感。线性度：传感器输出与输入之间的线性关系程度。重复性：在相同条件下，传感器对同一输入进行多次测量时，输出的一致性。迟滞：传感器在正反行程中输出与输入曲线不重合的现象。响应时间：传感器对输入变化的响应速度，包括上升时间、下降时间等。稳定性：传感器在长时间使用过程中，输出特性的稳定程度。量程：传感器能够测量的输入量的范围。6.简述PLC的工作原理和编程语言。工作原理：PLC采用循环扫描的工作方式，主要包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，PLC读取输入端口的状态并存储；在程序执行阶段，PLC按照用户程序依次执行指令；在输出刷新阶段，PLC将程序执行的结果输出到输出端口。编程语言：常见的有梯形图、指令表、功能块图、顺序功能图等。梯形图直观易懂，类似于继电器控制电路；指令表是一种文本形式的编程语言；功能块图以功能块的形式表示程序；顺序功能图用于描述顺序控制过程。7.简述控制系统稳定性的概念和判断方法。概念：控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰作用后，其输出能否随时间收敛于设定值的特性。稳定的控制系统其输出应能逐渐趋近于设定值，不稳定的控制系统可能会出现振荡或发散现象。判断方法：劳斯判据：通过系统的特征方程系数判断系统的稳定性，若特征方程所有系数均为正且劳斯表第一列元素均为正，则系统稳定。奈奎斯特判据：根据系统的开环频率特性曲线判断系统的稳定性，通过分析曲线包围（-1，j0）点的情况来确定。根轨迹法：绘制系统的根轨迹，根据根轨迹在复平面上的位置判断系统的稳定性，若所有闭环极点都位于左半复平面，则系统稳定。8.简述热电阻温度计和热电偶温度计的优缺点。热电阻温度计：优点：测量精度高，稳定性好，可用于较精确的温度测量；测量范围较宽，可测量低温到中温范围的温度；输出信号为电阻变化，便于信号处理和传输。缺点：响应速度相对较慢；需要外部电源激励；在高温环境下，热电阻的阻值可能会发生变化，影响测量精度。热电偶温度计：优点：测量范围广，可测量高温；响应速度快，能快速反映温度变化；结构简单，使用方便；不需要外部电源。缺点：测量精度相对较低；输出信号为微弱的热电势，需要进行信号放大和处理；热电偶的热电特性会随时间和使用环境变化，需要定期校准。9.简述调节阀的气开式和气关式的选择原则。气开式调节阀：当信号压力增大时，调节阀打开；信号压力为零时，调节阀关闭。选择气开式的原则是：当系统出现故障（如气源中断、信号中断等）时，希望调节阀关闭，以保证设备和人员的安全，避免出现危险情况，如易燃、易爆、有毒介质的管道，应选择气开式调节阀。气关式调节阀：当信号压力增大时，调节阀关闭；信号压力为零时，调节阀打开。选择气关式的原则是：当系统出现故障时，希望调节阀打开，以保证设备的正常运行或避免设备损坏，如某些需要保持一定流量的冷却系统，可选择气关式调节阀。10.简述控制系统过渡过程的品质指标及其意义。最大偏差：过渡过程中被控变量偏离设定值的最大差值，反映了系统在过渡过程中偏离设定值的程度，最大偏差越小，系统的稳定性和控制精度越好。超调量：过渡过程中被控变量超过最终稳态值的最大偏差与最终稳态值的百分比，超调量反映了系统的动态性能，超调量过大可能会导致系统不稳定或设备损坏。衰减比：相邻两个波峰幅值之比，通常希望衰减比在4:1到10:1之间，反映了系统的衰减程度，合适的衰减比可使系统较快地达到稳定状态。过渡时间：从系统受到干扰开始到被控变量进入并保持在允许误差范围内所需的时间，过渡时间越短，系统的响应速度越快。余差：过渡过程结束后，被控变量的稳态值与设定值之间的差值，余差反映了系统的控制精度，余差越小，控制精度越高。四、计算题1.已知某热电阻温度计的测量范围为0100℃，其电阻与温度的关系为R=R0(1+αt)，其中R0=100Ω，α=0.00385/℃。当测量温度为50℃时，求热电阻的阻值。解：将R0=100Ω，α=0.00385/℃，t=50℃代入公式R=R0(1+αt)R=100×(1+0.00385×50)=100×(1+0.1925)=100×1.1925=119.25Ω答：当测量温度为50℃时，热电阻的阻值为119.