2026年污水处理自动化控制原理知识竞赛试题及答案详解

2026年污水处理自动化控制原理知识竞赛试题及答案详解一、单项选择题（每题1分，共30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D.现场总线控制系统答案A2.溶解氧（DO）在线仪表常用的测量原理是？A.极谱法或荧光法B.电导率法C.重量法D.滴定法答案A3.PID调节中，积分时间参数增大，会使系统？A.调节速度变慢，消除余差能力减弱B.调节速度变快，消除余差能力增强C.响应更快，超调增大D.无影响答案A4.污水处理中常用的pH计，其电极组成包括测量电极和？A.参比电极B.辅助电极C.工作电极D.对电极答案A5.在自动控制系统中，被控变量的测量值与给定值之间的偏差称为？A.误差B.被控变量C.操纵变量D.扰动答案A6.下列哪种测量仪表不适合用于污水液位的测量？A.超声波液位计B.静压式液位计C.雷达液位计D.玻璃管转子流量计答案D7.自动调节系统由调节器、执行器、测量变送器和下列哪一部分组成？A.被控对象B.控制器C.比较器D.给定值答案A8.比例调节器的输出变化量与输入偏差之间呈？A.正比关系B.反比关系C.积分关系D.微分关系答案A9.电磁流量计测量的是？A.体积流量B.质量流量C.流速D.液位答案A10.PLC的扫描周期不包括下列哪个阶段？A.输入采样B.程序执行C.输出刷新D.中断处理答案D11.SCADA系统中，RTU的含义是？A.远程终端单元B.可编程控制器C.智能仪表D.通讯网关答案A12.在4-20mA模拟量信号中，4mA对应的是？A.量程下限B.量程上限C.满度值D.中间值答案A13.下列哪种通讯协议常用于PLC与上位机之间的数据交换？A.ModbusB.HTTPC.FTPD.SMTP答案A14.污水处理中，MLSS表示的含义是？A.混合液污泥浓度B.溶解氧浓度C.污泥体积指数D.化学需氧量答案A15.某调节器为正作用，当被控变量测量值高于给定值时，其输出会？A.增大B.减小C.不变D.不确定答案A16.气动调节阀的输入信号通常是？A.0.02-0.1MPa气压信号B.4-20mA电流信号C.0-10V电压信号D.数字信号答案A17.采用临界比例度法整定PID参数时，需要先获得？A.临界比例度和临界周期B.衰减比例度C.纯滞后时间D.时间常数答案A18.氧化沟工艺中，溶解氧自动控制通常通过调节下列哪项实现？A.曝气机转速或转刷浸没深度B.回流污泥量C.剩余污泥排放量D.进水流量答案A19.污水处理厂在线COD分析仪常用的测量原理是？A.紫外-可见光谱法或重铬酸钾消解法B.电导率法C.重量法D.酸碱滴定法答案A20.PID调节器中，微分时间参数的主要作用是？A.按偏差变化速度进行调节，具有超前作用B.消除余差C.加快响应速度D.稳定静态特性答案A21.在污水管道大流量、低压降的流量控制场合，最适用的调节阀是？A.蝶阀B.截止阀C.闸阀D.针形阀答案A22.自动控制系统中的扰动是指？A.破坏系统平衡的输入信号B.给定值变化C.测量噪声D.控制器输出答案A23.污水处理厌氧段的氧化还原电位（ORP）通常维持在？A.负值范围B.正值范围C.零附近D.任意值答案A24.变频器在污水处理厂中主要用于控制下列哪类设备的转速？A.水泵和风机B.搅拌器C.刮泥机D.格栅除污机答案A25.仪表位号中，FT表示的是？A.流量变送器B.液位变送器C.压力变送器D.温度变送器答案A26.DCS系统中，现场控制站的主要功能是？A.数据采集和控制运算B.人机界面显示C.历史数据存储D.网络管理答案A27.污水处理自动控制系统中，安全栅的主要作用是？A.本质安全防爆保护B.信号放大C.滤波D.整流答案A28.在阶跃输入作用下，被控变量经过衰减振荡最终稳定在给定值附近，该过渡过程称为？A.衰减振荡过程B.等幅振荡过程C.发散振荡过程D.非周期过程答案A29.下列哪种测量仪表不适合用于污水流量的测量？A.涡街流量计B.差压式流量计C.超声波流量计D.热式质量流量计答案D30.在自动控制系统中，给定值是指？A.被控变量的期望值B.被控变量的测量值C.扰动值D.操纵变量答案A二、多项选择题（每题2分，共20分）1.PLC的输入信号类型包括？A.开关量输入B.模拟量输入C.脉冲输入D.网络通讯输入答案ABC解析PLC的输入信号主要包括开关量、模拟量和脉冲量等。网络通讯属于PLC与外部设备交换信息的方式，不属于输入信号类型。2.污水处理自动控制系统中，常用的过程参数包括？A.流量B.液位C.温度D.pH答案ABCD解析流量、液位、温度、pH都是污水处理过程控制和监测的常用参数，分别用于计量、液位控制、工艺调节和水质监控。3.曝气控制系统中，常用的控制策略有？A.溶解氧定值控制B.前馈-反馈控制C.串级控制D.模糊控制答案ABCD解析曝气系统可采用溶解氧定值控制、前馈-反馈控制、溶解氧与空气流量串级控制以及模糊控制等智能控制策略，以实现节能和稳定运行。4.自动控制系统按给定值变化规律可分为？A.定值控制B.随动控制C.程序控制D.开环控制答案ABC解析按给定值变化规律，自动控制系统分为定值控制、随动控制和程序控制。开环控制是按信号传递路径分类，不属于给定值变化规律分类。5.污水处理中常用的液位计有？A.超声波液位计B.雷达液位计C.静压式液位计D.浮球液位计答案ABCD解析超声波液位计、雷达液位计、静压式液位计和浮球液位计均广泛应用于污水处理厂的水池、集水井和泵房等液位测量场合。6.PID调节器参数整定的常用方法有？A.临界比例度法B.衰减曲线法C.经验凑试法D.响应曲线法答案ABCD解析临界比例度法、衰减曲线法、经验凑试法和响应曲线法都是工程中常用的PID参数整定方法。7.下列哪些属于自动控制系统中的执行器？A.调节阀B.变频器C.电动执行机构D.气动薄膜阀答案ABCD解析调节阀、电动执行机构、气动薄膜阀是典型的执行器；变频器通过改变电源频率调节电机转速，在过程控制中也被视为执行器。8.污水处理厂SCADA系统的功能包括？A.数据采集与处理B.远程控制C.报警管理D.趋势记录答案ABCD解析SCADA系统具有数据采集与处理、远程控制、报警管理和趋势记录等功能，是实现污水处理厂集中监控的核心平台。9.下列哪些在线仪表与生物脱氮除磷控制直接相关？A.氨氮分析仪B.硝氮分析仪C.正磷酸盐分析仪D.COD分析仪答案ABC解析生物脱氮除磷控制需要实时监测氨氮、硝氮和正磷酸盐浓度。COD分析仪主要用于有机污染指标监测，不直接参与脱氮除磷控制。10.关于4-20mA电流信号，下列说法正确的有？A.4mA对应量程下限B.20mA对应量程上限C.具有断线检测功能D.传输距离远，抗干扰能力强答案ABCD解析4-20mA信号中4mA对应量程下限，20mA对应量程上限，电流小于4mA时可判断断线；电流信号不受导线电阻影响，适合远距离传输且抗干扰能力强。三、判断题（每题1分，共20分）1.PLC的梯形图程序是从左到右、从上到下执行的。答案正确2.电磁流量计可以测量不导电液体的流量。答案错误3.PID调节中，积分作用太强可能导致系统振荡加剧。答案正确4.污水处理中，溶解氧传感器需要定期清洗和校准。答案正确5.超声波液位计测量液位时受温度影响较小，无需温度补偿。答案错误6.自动控制系统中的正作用是指测量值增大时，控制器输出也增大。答案正确7.变频器只能用于交流电动机的调速，不能用于直流电动机。答案正确8.气动调节阀的流量特性有线性、等百分比和快开特性。答案正确9.污水处理厂上位机与PLC之间只能采用有线通讯，不能采用无线通讯。答案错误10.比例调节器能够消除余差。答案错误11.电磁阀是常用的连续调节执行器。答案错误12.在PID参数整定中，增大比例增益可加快系统响应，但过大可能引起振荡。答案正确13.MLSS在线分析仪通常采用光电法测量。答案正确14.自动控制系统由被控对象和自动化装置两部分组成。答案正确15.在4-20mA信号中，20mA对应量程下限。答案错误16.污水处理厂进水流量计通常安装在进水管路上，用于计量和过程控制。答案正确17.PLC的扫描周期越短，系统实时性越好。答案正确18.氧化还原电位（ORP）可以反映污水的氧化性或还原性。答案正确19.在串级控制系统中，主回路是细调，副回路是粗调。答案正确20.仪表位号中第一位字母表示被测变量，如F表示流量。答案正确四、简答题（每题5分，共20分）1.简述污水处理自动控制系统的基本组成及各部分作用。答案自动控制系统由被控对象、测量变送器、控制器和执行器等基本环节组成。被控对象指污水处理工艺设备或过程，如曝气池、提升泵房等；测量变送器用于检测被控变量（如流量、液位、pH、DO等）并将其转换为标准信号（如4-20mA）；控制器将测量值与给定值比较，按设定的控制规律（如PID）输出控制信号；执行器根据控制信号调节操纵变量（如调节阀开度、变频器频率），从而改变被控对象中的能量或物料量，使被控变量稳定在给定值附近。2.什么是PID调节？比例、积分、微分各有什么作用？答案PID调节是按偏差的比例、积分、微分进行控制的调节方式。比例作用与当前偏差成正比，能及时快速地进行调节，但单独使用会存在余差；积分作用与偏差的累积量相关，通过不断累积输出以消除余差，但积分作用过强会使系统超调增大、振荡加剧；微分作用与偏差变化速度成正比，能根据偏差的变化趋势提前施加调节作用，具有超前性，可抑制超调、加快稳定，但对噪声敏感。3.污水处理厂曝气系统的自动控制常用哪些控制方式？简述其原理。答案常用方式有：（1）溶解氧定值控制：以曝气池溶解氧为被控变量，通过调节曝气量（风机风量或曝气机转速）使DO维持在设定值。（2）溶解氧与空气流量串级控制：主变量为DO，副变量为空气流量，副回路快速克服气量波动，主回路校正DO偏差。（3）氨氮/溶解氧串级控制：以出水氨氮为主变量、DO为副变量，根据氨氮负荷动态调整DO设定值。（4）前馈-反馈控制：根据进水流量或负荷变化进行前馈补偿，再由DO反馈进行校正。4.简述4-20mA模拟信号的特点及其在自动化系统中的应用。答案4-20mA电流信号是工业自动化中常用的模拟量传输标准。其特点是：4mA对应量程下限（通常为零点），20mA对应量程上限；由于信号下限不为零，当回路电流小于4mA时可检测断线故障；电流信号不受导线电阻影响，传输距离远、抗干扰能力强；能够统一连接变送器、控制器、执行器等设备，便于标准化设计。它广泛应用于温度、压力、流量、液位、pH、DO等过程参数的传输与控制。五、综合分析题（10分）1.某污水处理厂采用A²/O工艺，要求对曝气池溶解氧浓度进行自动控制。试设计一套溶解氧串级控制系统：主变量为溶解氧浓度，副变量为曝气空气流量。请说明主、副回路各由哪些仪表和设备组成，并简述该系统的工作原理及优点。答案主回路：由溶解氧在线分析仪（DO变送器）和主控制器组成，主变量为曝气池溶解氧浓度。副回路：由空气流量变送器、副控制器和空气流量调节阀（或风机变频器）组成，副变量为曝气空气流量。工作原理：DO变送器检测曝气池溶解氧浓度，并与主控制器的给定值比较；主控制器按偏差输出一个空气流量设定值，作为副控制器的给定值。副控制器将空气流量测量值与这一设定值比较，通过调节阀门开度或风机频率改变实际曝气量。当空气压力、管道阻力等扰动引起流量变化时，副回路能够快速调整，使实际空气流量跟踪设定值；当进水负荷等缓慢