2026年污水处理自动化控制知识竞赛试题及答案

2026年污水处理自动化控制知识竞赛试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.污水处理厂自动化控制系统中，PLC的中文全称是？A.可编程逻辑控制器B.集散控制系统C.现场总线控制系统D.上位机监控系统答案A解析PLC是ProgrammableLogicController的缩写，中文全称为可编程逻辑控制器。2.测量曝气池溶解氧浓度常用的传感器是？A.浊度计B.溶解氧电极C.pH计D.电导率仪答案B解析溶解氧浓度采用溶解氧电极（膜法或荧光法）在线测量。3.在PID调节中，比例作用的主要作用是？A.消除余差B.加快响应速度C.抑制超调D.提高稳定性答案B解析比例作用及时反映偏差并产生调节作用，加快响应；积分消除余差；微分抑制超调。4.污水处理厂现场设备层常用的通讯协议是？A.ModbusB.HTTPC.TCP/IPD.USB答案A解析Modbus是工业现场常用的串行通讯协议，HTTP、TCP/IP多用于上层网络，USB用于短距离设备连接。5.调节阀的流量特性中，等百分比特性适用于？A.快速启闭的场合B.负荷变化大的场合C.要求恒定流量的场合D.小开度时精细调节的场合答案B解析等百分比特性在小开度时流量变化小，大开度时流量变化大，适合负荷变化大的过程。6.在SCADA系统中，RTU的含义是？A.远程终端单元B.可编程控制器C.数据采集卡D.智能仪表答案A解析RTU（RemoteTerminalUnit）是远程终端单元，用于数据采集和远程控制。7.污泥浓度（MLSS）在线分析仪通常采用什么原理？A.光学散射B.电化学C.热导D.超声波时差答案A解析MLSS在线分析仪多采用红外光或激光散射原理，利用悬浮固体对光的散射强度测量浓度。8.变频器调节水泵转速的原理是改变？A.电源频率B.电源电压C.电机极数D.转差率答案A解析变频器通过改变定子电源频率来改变同步转速，从而实现无级调速。9.污水处理自控系统中，用于检测水池液位的常用仪表是？A.压力变送器B.热电偶C.转子流量计D.涡街流量计答案A解析静压式液位计利用压力变送器测量液位，也可用超声波或雷达液位计。10.PLC的扫描周期不包括下列哪个阶段？A.输入采样B.用户程序执行C.输出刷新D.系统自诊断答案D解析PLC的扫描周期主要包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，系统自诊断通常在其他环节完成。11.自动控制系统中，反馈信号与给定信号之差称为？A.偏差B.误差C.扰动D.余差答案A解析给定值与被控变量的测量值之差称为偏差，是控制器输入信号。12.在污水处理厌氧段，ORP（氧化还原电位）的典型控制范围是？A.+50~-50mVB.-100~-300mVC.+100~+300mVD.+400~+500mV答案B解析厌氧环境要求较低的氧化还原电位，一般在-100~-300mV，以利于厌氧菌生长。13.下列哪种通讯介质抗电磁干扰能力最强？A.光纤B.同轴电缆C.双绞线D.无线答案A解析光纤传输光信号，不受电磁干扰，适用于工业恶劣环境。14.某在线DO分析仪量程为0~10mg/L，输出信号为4~20mA。当DO浓度为6mg/L时，输出电流为？A.13.6mAB.12.8mAC.16mAD.8mA答案A解析输出电流I=15.气动调节阀的标准输入信号压力范围一般为？A.0.02~0.1MPaB.4~20mAC.0~10VD.0~5V答案A解析气动执行机构的标准信号为20~100kPa，即0.02~0.1MPa。16.在曝气量自动控制回路中，通常作为执行机构的是？A.空气管道调节阀B.进水闸门C.回流污泥泵D.搅拌器答案A解析曝气量通过调节空气管道上的调节阀开度或鼓风机变频器来控制。17.在PLC编程中，梯形图的英文缩写是？A.LADB.STLC.FBDD.SFC答案A解析LAD（LadderDiagram）为梯形图，STL为指令表，FBD为功能块图，SFC为顺序功能图。18.为保证生物脱氮除磷效果，自控系统需重点协调控制下列哪组参数？A.DO和ORPB.pH和温度C.流量和液位D.浊度和SS答案A解析脱氮需控制好氧段DO和缺氧段ORP，除磷也需厌氧段ORP配合。19.在线pH计校准时，一般需要使用几种标准缓冲溶液？A.1种B.2种C.3种D.4种答案B解析常用两点校准法，例如pH6.86和pH4.00（或9.18）两种标准缓冲液。20.下列设备中，不属于现场设备层的是？A.液位变送器B.PLC控制柜C.电动阀门D.变频器答案B解析现场设备层包括传感器、变送器和执行机构，PLC控制柜属于控制层。二、多项选择题（每题2分，共20分）1.污水处理厂常用的在线监测仪表包括（）A.在线COD分析仪B.在线氨氮分析仪C.在线DO仪D.便携式pH计答案ABC解析便携式pH计不属于在线监测仪表，其余均为在线监测设备。2.下列属于PLC数字量输入元件的有（）A.按钮B.限位开关C.热电阻D.继电器线圈答案AB解析热电阻输出模拟量信号，继电器线圈是数字量输出元件。3.PID参数整定常用的工程方法有（）A.临界比例度法B.衰减曲线法C.经验整定法D.拉普拉斯变换法答案ABC解析拉普拉斯变换是控制系统分析工具，不用于参数整定。4.污水处理自控系统通讯网络常见的拓扑结构有（）A.星型B.总线型C.环形D.网状答案ABC解析工业现场常用星型、总线型和环形结构，网状结构较少应用于现场控制网络。5.变频器的保护功能通常包括（）A.过流保护B.过压保护C.过热保护D.欠压保护答案ABCD解析变频器具备完善的保护功能，包括过流、过压、欠压、过热、过载等。6.影响溶解氧电极测量准确度的常见因素有（）A.电极膜污染B.样品流速不足C.温度变化D.水样颜色答案ABC解析膜污染、流速不足会影响传质和耗氧，温度变化影响溶解氧饱和度，水样颜色一般不直接影响电极测量。7.下列属于污水处理自控系统安全联锁保护的有（）A.鼓风机过载停机B.集水池液位超高停泵C.加药系统低液位报警D.数据自动存储答案ABC解析数据自动存储属于数据管理功能，不属于安全联锁保护。8.根据IEC61131-3标准，PLC编程语言包括（）A.梯形图B.指令表C.结构化文本D.顺序功能图答案ABCD解析IEC61131-3规定了五种编程语言，除上述四种外还包括功能块图。9.调节阀的流量特性包括（）A.线性特性B.等百分比特性C.抛物线特性D.快开特性答案ABCD解析常用流量特性有线性、等百分比、抛物线和快开等。10.关于PID控制，下列说法正确的有（）A.增大比例系数可减小稳态误差B.积分时间越小，积分作用越强C.微分作用可预测偏差变化趋势D.微分时间越大，系统越稳定答案ABC解析微分时间过大会引入高频噪声并导致振荡，D错误。三、判断题（每题1分，共10分）1.污水处理自动化系统中，PLC只能处理开关量，不能处理模拟量。答案错误解析PLC可配置模拟量模块，处理4~20mA、0~10V等模拟信号。2.在线溶解氧仪在使用前需要进行极化，极化时间通常为几分钟到数小时。答案正确解析极谱式溶解氧电极需通电极化，使电极达到稳定状态。3.PID调节中，积分作用可以消除余差。答案正确4.4~20mA电流信号比0~10V电压信号传输距离更远、抗干扰能力更强。答案正确5.污水处理厂自控系统只需考虑控制功能，无需考虑网络安全。答案错误解析现代自控系统需要重视网络安全，防止恶意攻击和数据泄露。6.变频器输出频率越高，电机转速越快，水泵流量越大。答案正确解析转速与频率近似成正比，频率升高时流量相应增大。7.在PLC梯形图中，常开触点对应的助记符指令是LD。答案正确解析LD指令用于读取常开触点状态。8.热电阻温度传感器直接输出4~20mA标准电流信号。答案错误解析热电阻输出电阻值，需经温度变送器转换为标准电流信号。9.SCADA系统可以实现远程监控和数据采集，但不能进行自动控制。答案错误解析SCADA系统可下发远程控制命令，实现监视、控制和调度功能。10.自动控制回路投运前不需要进行回路调试。答案错误解析必须进行回路检查和调试，确认接线、参数及联锁正常后方可投运。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述污水处理厂自动控制系统的基本构成。答案污水处理厂自动控制系统通常由现场设备层、控制层、监控层和管理层构成。（1）现场设备层：包括液位、流量、DO、pH、MLSS等传感器或变送器，以及调节阀、变频器等执行机构；（2）控制层：由PLC、RTU等控制器完成数据采集、逻辑控制和PID调节；（3）监控层：由SCADA服务器、操作员站组成，实现工艺监控、报警和报表；（4）管理层：通过数据网络与厂级管理系统连接，实现数据共享和远程管理。解析该结构层次清晰，符合工业自动化典型金字塔模型。2.什么是PID控制？说明比例、积分、微分三个参数的作用。答案PID控制是比例-积分-微分控制，其输出与偏差e(u其中Kp、Ki、（1）比例（P）作用：按偏差大小成比例输出，及时反映偏差，加快响应速度，但会存在余差；（2）积分（I）作用：对偏差进行累积，消除余差，但积分作用过强会降低稳定性；（3）微分（D）作用：根据偏差变化速率提前输出，抑制超调，改善动态性能，但易放大噪声。解析：PID参数需根据对象特性整定，达到快速、稳定、准确的控制效果。3.简述在线溶解氧仪的使用维护要点。答案（1）定期清洗电极膜，防止污泥污染；（2）定期更换电解液和透氧膜，保证测量灵敏；（3）定期进行零点与斜率校准；（4）保持探头附近水流流速，避免流速过低造成测量偏低；（5）检查温度补偿是否正常，防止温度影响；（6）定期检查电缆连接和密封性，防止进水。4.列举三种污水处理厂常用的工业通讯协议，并说明各自特点。答案（1）Modbus：简单通用，主从式通讯，支持串口和以太网，易于实现；（2）ProfibusDP：高速、抗干扰性强，适用于PLC与现场设备间大量数据交换；（3）EtherNet/IP：基于以太网，传输速率高，支持多设备互联，便于与上层管理系统集成。解析实际项目中还常用HART、CANopen、Profinet等协议。五、案例分析题（每题15分，共30分）1.某污水处理厂曝气池DO自动控制系统投运后，出水氨氮浓度持续偏高。系统采用DO在线仪表+PLC+变频鼓风机的闭环控制方式，DO设定值为2.0mg/L，但现场DO读数波动较大，鼓风机频率频繁升降。请分析可能原因并提出改进措施。答案：可能原因：（1）DO电极污染或校准失效，测量值失真；（2）PID参数整定不当，比例过强或积分过小，导致系统振荡；（3）鼓风机变频器加减速时间设置过短，执行机构响应过快；（4）曝气池流态不均，DO探头安装位置代表性差；（5）进水水质或水量波动大，前馈补偿不足。改进措施：（1）清洗、校准或更换DO电极，检查安装位置；（2）重新整定PID参数，必要时引入微分作用或采用串级控制；（3）调整变频器加减速时间，使鼓风机平稳响应；（4）增加进水流量、氨氮等前馈信号，实现前馈-反馈复合控制；（5）检查曝气系统布气均匀性，优化DO控制策略。解析：氨氮超标与硝化不充分有关，核心是保证足够的DO浓度和稳定控制。2.某污水处理厂加药系统采用PLC控制，加药量根据进水流量前馈和出水水质反馈进行调节。某日运行人员发现加药泵频繁启停，中控显示进水流量计无信号，但工艺管道内流量正常。请分析故障可能原因并给出排查步骤。答案：可能原因：（1）流量计本身故障或电源供电异常；（2）流量计信号线断线、短路或接线端子松动；（3）PLC模拟量输入模块故障或通道损坏；（4）PLC程