2026年污水处理自动化控制原理知识竞赛试题及答案

2026年污水处理自动化控制原理知识竞赛试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20题，共40分）1.在污水处理自动控制系统中，PLC的中文含义是（）A.可编程逻辑控制器B.分布式控制系统C.数据采集与监视控制系统D.现场总线控制系统答案A解析PLC即ProgrammableLogicController，中文为可编程逻辑控制器；DCS为分布式控制系统，SCADA为数据采集与监视控制系统，FCS为现场总线控制系统。2.污水处理曝气池溶解氧（DO）自动控制最常用的执行机构是（）A.进水闸门B.鼓风机或变频器C.回流污泥泵D.搅拌器答案B解析曝气池DO控制通常通过调节鼓风机的供气量来实现，变频器调节鼓风机转速是最常见的执行方式。3.下列哪种仪表用于连续测量污水中的pH值？（）A.电磁流量计B.玻璃电极pH计C.超声波液位计D.浊度仪答案B解析pH值测量常用玻璃电极pH计，其基于电位法原理；电磁流量计测量流量，超声波液位计测量液位，浊度仪测量浊度。4.在PID控制中，积分时间TiA.加快响应速度B.消除稳态误差C.减小超调量D.抑制噪声答案B解析积分作用可以消除稳态误差，积分时间越小积分作用越强；微分作用抑制超调，比例作用加快响应。5.污水处理厂SCADA系统通常采用的网络通信结构是（）A.星型B.总线型C.环型D.树型答案B解析SCADA系统现场设备与主站之间多采用总线型网络结构，如RS-485总线、现场总线或工业以太网总线拓扑，便于扩展和布线。6.电磁流量计不能用于测量（）A.活性污泥混合液B.原污水C.反渗透产水D.污泥回流液答案C解析电磁流量计要求被测液体具有导电性，反渗透产水电导率极低，不能使用电磁流量计；其他选项均为导电液体。7.下列哪种通讯协议是污水处理行业常用的现场总线协议？（）A.TCP/IPB.ModbusC.HTTPD.FTP答案B解析Modbus是工业自动化领域应用最广泛的现场总线协议，广泛应用于PLC、仪表和DCS之间的通信；TCP/IP、HTTP、FTP为计算机网络协议。8.用于检测生化池MLSS（混合液悬浮固体浓度）的在线仪表是（）A.超声波流量计B.污泥浓度计C.氧化还原电位计D.余氯分析仪答案B解析MLSS在线测量通常采用光学或超声波污泥浓度计，其利用透射或散射原理检测悬浮固体浓度。9.污水处理自动控制系统中，对进水提升泵进行恒液位控制时，其控制变量是（）A.进水流量B.集水井液位C.出水水质D.泵出口压力答案B解析恒液位控制以集水井液位为被控变量，通过调节提升泵的运行台数或变频频率维持液位稳定。10.下列哪种控制方式属于前馈控制？（）A.根据出水氨氮反馈调节曝气量B.根据进水流量预先调节药剂投加量C.根据溶解氧设定值调节鼓风机频率D.根据液位偏差控制进水阀门开度答案B解析前馈控制是根据扰动量的大小提前进行调节，进水流量是主要扰动，按流量比例预投加药剂属于前馈控制；其余为反馈控制。11.DCS系统与PLC系统相比，其主要优势在于（）A.逻辑控制能力强B.模拟量处理和回路控制功能强C.价格低廉D.体积小答案B解析DCS侧重于模拟量采集和连续过程控制，具有强大的回路调节功能；PLC侧重于逻辑和顺序控制。12.污水处理中用于测量明渠流量的常用仪表是（）A.涡街流量计B.巴氏计量槽C.转子流量计D.孔板流量计答案B解析巴氏计量槽（Parshallflume）适用于明渠流量测量，结构简单、水头损失小，常用于污水厂进水流量计量。13.自动控制系统中的“执行器”通常不包括（）A.电动调节阀B.变频器C.气动蝶阀D.流量计答案D解析流量计属于检测元件，执行器包括调节阀、变频器、继电器等最终执行命令的装置。14.在污水处理自动控制系统中，4-20mA电流信号对应测量量程，当电流为12mA时，对应量程的百分比为（）A.25%B.50%C.75%D.100%答案B解析4mA对应0%，20mA对应100%，信号范围16mA。12mA与4mA的差为8mA，8/16=50%。15.用于监视和控制污水处理厂全厂运行状态的中控室显示界面通常称为（）A.组态画面B.梯形图C.时序图D.逻辑图答案A解析中控室通过组态软件制作的动态监控画面称为组态画面，能够实时显示工艺参数、设备状态和报警信息。16.污水处理中鼓风机风量控制最节能的控制策略是（）A.恒定风量控制B.恒定压力控制C.溶解氧串级控制D.手动控制答案C解析溶解氧串级控制以内环风量/压力、外环DO构成，根据实际需氧量自动调节风量，节能效果显著；恒定风量、恒定压力均存在能量浪费。17.在PID参数整定中，若系统出现持续振荡且周期较短，通常应（）A.增大比例增益B.减小积分时间C.增大微分时间D.减小比例增益答案D解析持续振荡说明增益过大或积分过强，应减小比例增益或增大积分时间；微分时间增大有助于抑制振荡但需适度。18.污水厂提升泵站自动控制中，为防止频繁启停泵，通常采用的控制方式是（）A.位式控制B.PID连续控制C.定时控制D.手动控制答案A解析位式控制（如双位控制）设定液位上下限，在区间内不动作，可有效减少设备启停次数；PID连续控制容易导致泵频繁调速或启停。19.下列哪种传感器用于检测污水处理中产生的有毒气体硫化氢（H₂S）？（）A.电化学传感器B.热电阻C.压力传感器D.电容式传感器答案A解析H₂S气体检测常采用电化学传感器，其具有灵敏度高、响应快、选择性好的特点；热电阻测温，压力传感器测压，电容传感器测位移或物位。20.污水处理厂自动控制系统中的UPS主要作用是（）A.稳压B.提供不间断电源C.信号隔离D.防雷答案B解析UPS（不间断电源）在市电停电时维持系统供电，保障控制器、仪表和上位机正常运行，防止数据丢失和系统停机。二、多项选择题（每题3分，共10题，共30分）1.下列哪些属于污水处理自动控制系统的组成部分？（）A.传感器与仪表B.控制器（PLC/DCS）C.执行机构D.上位监控系统答案ABCD解析自动控制系统一般由检测元件、控制器、执行器和被控对象组成，在污水厂中具体包括传感器/仪表、PLC/DCS、执行机构（阀门、泵、风机等）和上位监控（SCADA）。2.污水处理中常用的在线水质分析仪表有（）A.氨氮分析仪B.COD分析仪C.总磷分析仪D.污泥浓度计答案ABCD解析氨氮、COD、总磷、污泥浓度（MLSS）均可实现在线测量，是污水处理过程控制的重要水质参数。3.关于PID控制，下列说法正确的有（）A.比例作用可以减小偏差B.积分作用可以消除稳态误差C.微分作用可以预测偏差变化趋势D.微分作用适用于纯滞后较大的系统答案ABC解析比例作用及时响应偏差，积分作用消除静差，微分作用根据偏差变化率提前抑制；但对纯滞后系统，微分作用效果有限甚至可能引起振荡。4.污水处理厂SCADA系统通常具备的功能包括（）A.实时数据采集B.远程控制C.报警管理D.历史数据存储与趋势分析答案ABCD解析SCADA系统实现数据采集、监控、报警、趋势记录等综合功能，是污水厂自动化的核心。5.下列哪些仪表可用于测量液位？（）A.差压变送器B.超声波液位计C.雷达液位计D.电磁流量计答案ABC解析差压变送器通过液柱静压测液位，超声波和雷达通过回波测距测液位；电磁流量计用于测量流量，不能测液位。6.污水处理自动控制中，常见的通讯协议包括（）A.ModbusB.ProfibusC.HARTD.CAN答案ABCD解析Modbus、Profibus、HART、CAN均为工业自动化领域常用通讯协议，广泛用于仪表、PLC、变频器等设备之间通信。7.关于变频调速，下列说法正确的有（）A.可以改变交流电机转速B.可以实现软启动C.节能效果与负载特性有关D.只能用于直流电机答案ABC解析变频器通过改变供电频率调节交流电机转速，具有软启动功能，节能效果在风机、泵类平方转矩负载上尤为显著；变频器主要用于交流电机。8.污水处理厂中需要对设备进行保护联锁，下列属于联锁条件的有（）A.电机过载B.轴承温度过高C.泄漏气体浓度超标D.工艺参数超限答案ABCD解析设备保护联锁包括电气保护（过载、短路）、机械保护（温度、振动）、安全保护（气体泄漏）和工艺保护（压力、液位超限），任一条件触发即停设备或切换备用。9.下列属于污水处理自动控制中常见被控变量的有（）A.溶解氧浓度B.回流污泥量C.集水井液位D.出水氨氮浓度答案ABCD解析被控变量是反映工艺状态并需维持在规定范围的参数，DO、回流污泥量、液位、出水氨氮均可作为被控变量。10.污水处理自动控制系统接地设计包含（）A.保护接地B.工作接地C.防雷接地D.屏蔽接地答案ABCD解析自动化系统的接地包括安全保护接地、信号工作接地、防雷接地和屏蔽接地，正确接地是系统抗干扰和稳定运行的重要保障。三、判断题（每题1分，共10题，共10分）1.PLC只能处理数字量信号，不能处理模拟量信号。答案错误解析PLC配有模拟量输入/输出模块，可处理4-20mA、0-10V等模拟量信号。2.在污水处理自动控制中，PID控制器的比例带越大，比例作用越强。答案错误解析比例带与比例增益成反比，比例带越大，比例增益越小，比例作用越弱。3.SCADA系统是数据采集与监视控制系统的简称。答案正确4.超声波液位计在泡沫较多的液面上也能准确测量。答案错误解析泡沫会吸收和散射超声波，导致测量误差，超声波液位计在泡沫严重的场合使用受限。5.污水处理中的鼓风机风量调节可以通过改变导叶角度实现。答案正确解析离心鼓风机常通过入口导叶调节风量，也可通过变频调速。6.电磁流量计可以测量气体流量。答案错误解析电磁流量计依据法拉第电磁感应定律工作，只能测量导电液体，不能测量气体。7.DCS系统通常采用冗余配置以提高可靠性。答案正确8.自动控制系统中的反馈是指将输出信号回送到输入端与给定值比较。答案正确9.氧化还原电位（ORP）可以用来间接反映活性污泥的活性。答案正确10.污水处理厂自动化程度越高，对操作人员的技术水平要求越低。答案错误解析自动化程度越高，操作人员越需要理解控制逻辑和仪表原理，才能正确处理异常情况。四、简答题（每题5分，共4题，共20分）1.简述污水处理自动控制系统的基本组成及其作用。答案（1）检测元件（传感器/仪表）：测量液位、流量、温度、pH、DO、MLSS等工艺参数。（2）控制器（PLC/DCS）：接收检测信号，进行逻辑运算和PID运算，输出控制指令。（3）执行机构（电动阀、变频器、泵、鼓风机等）：接收控制器指令，调节被控对象。（4）监控系统（SCADA/上位机）：实现人机交互、数据存储、报警和趋势显示。解析控制系统通过“检测—决策—执行”的闭环回路，使污水处理过程参数维持在设定范围内。2.什么是PID控制？写出其理想算式并说明各参数的作用。答案PID控制是比例（P）、积分（I）、微分（D）组合的线性控制规律，理想算式为：u其中e(t)为偏差，Kp为比例增益，作用：比例作用成比例反映偏差，能快速减小偏差；积分作用消除稳态误差；微分作用根据偏差变化速率提前抑制偏差增大。解析：PID参数整定时需根据对象特性调整Kp、Ti、3.污水处理厂中溶解氧（DO）自动控制常用的控制方案有哪几种？请简述其中一种。答案常用方案：（1）单回路PID控制：DO作为被控变量，直接调节鼓风机频率或阀门开度。（2）串级控制：主回路为DO控制，副回路为风量或压力控制。（3）前馈-反馈控制：以进水流量、进水水质为前馈信号，结合DO反馈进行复合控制。以单回路PID控制为例：DO传感器在线检测曝气池溶解氧值，与设定值比较，偏差送入PID控制器，控制器输出控制变频器频率，进而调节鼓风