2025年控制技能考試題庫(kù)及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.以下關(guān)于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的描述，正確的是（）。A.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)無(wú)反饋環(huán)節(jié)，閉環(huán)系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)B.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)于閉環(huán)系統(tǒng)C.閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本更低D.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)適用于高精度控制場(chǎng)景答案：A解析：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用無(wú)影響，無(wú)反饋環(huán)節(jié)；閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)反饋環(huán)節(jié)將輸出量與給定值比較，形成控制偏差，因此A正確。閉環(huán)系統(tǒng)因反饋機(jī)制抗干擾能力更強(qiáng)（B錯(cuò)誤），結(jié)構(gòu)更復(fù)雜（C錯(cuò)誤），適用于高精度場(chǎng)景（D錯(cuò)誤）。2.PID控制器中，積分環(huán)節(jié)的主要作用是（）。A.減小超調(diào)量B.消除穩(wěn)態(tài)誤差C.提高響應(yīng)速度D.抑制高頻噪聲答案：B解析：積分環(huán)節(jié)（I）的作用是對(duì)誤差進(jìn)行累積，最終消除穩(wěn)態(tài)誤差；比例環(huán)節(jié)（P）提高響應(yīng)速度但可能增大超調(diào)；微分環(huán)節(jié)（D）預(yù)測(cè)誤差變化趨勢(shì)，減小超調(diào)（A錯(cuò)誤）。抑制噪聲主要通過(guò)濾波或調(diào)整微分時(shí)間（D錯(cuò)誤）。3.工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的熱電阻傳感器中，Pt100表示（）。A.鉑電阻，0℃時(shí)阻值100ΩB.銅電阻，100℃時(shí)阻值100ΩC.鎳電阻，0℃時(shí)阻值100ΩD.鉑電阻，100℃時(shí)阻值100Ω答案：A解析：Pt為鉑的化學(xué)符號(hào)，100表示0℃時(shí)的標(biāo)稱(chēng)電阻值為100Ω，是工業(yè)最常用的熱電阻類(lèi)型（如Cu50表示銅電阻0℃時(shí)50Ω）。4.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)通常為（）。A.4-20mA電流信號(hào)B.0-10V電壓信號(hào)C.0-50Hz頻率信號(hào)D.開(kāi)關(guān)量信號(hào)答案：A解析：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥屬于連續(xù)控制型執(zhí)行器，接收標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)（4-20mA或0-10V），其中4-20mA抗干擾能力更強(qiáng)，應(yīng)用更廣泛；開(kāi)關(guān)量信號(hào)用于電磁閥等離散控制設(shè)備（D錯(cuò)誤）。5.PLC的基本組成中，負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算和控制的核心部件是（）。A.輸入輸出模塊（I/O模塊）B.中央處理器（CPU）C.電源模塊D.編程器答案：B解析：CPU是PLC的核心，負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶(hù)程序、處理數(shù)據(jù)；I/O模塊負(fù)責(zé)信號(hào)轉(zhuǎn)換（A錯(cuò)誤），電源模塊提供電力（C錯(cuò)誤），編程器用于程序編寫(xiě)（D錯(cuò)誤）。6.若控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線出現(xiàn)持續(xù)等幅振蕩，說(shuō)明系統(tǒng)（）。A.穩(wěn)定B.臨界穩(wěn)定C.不穩(wěn)定D.快速性良好答案：B解析：穩(wěn)定系統(tǒng)的階躍響應(yīng)最終趨于穩(wěn)態(tài)值；臨界穩(wěn)定時(shí)響應(yīng)為等幅振蕩；不穩(wěn)定時(shí)振幅逐漸增大。等幅振蕩屬于臨界穩(wěn)定狀態(tài)（B正確）。7.工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)抑制電磁干擾的措施中，不正確的是（）。A.信號(hào)電纜與動(dòng)力電纜平行敷設(shè)B.設(shè)備外殼可靠接地C.采用屏蔽雙絞線傳輸模擬信號(hào)D.在電路中增加濾波電容答案：A解析：信號(hào)電纜與動(dòng)力電纜平行敷設(shè)會(huì)因電磁耦合引入干擾，應(yīng)分開(kāi)敷設(shè)或交叉垂直；接地（B）、屏蔽（C）、濾波（D）均為有效抗干擾措施。8.以下關(guān)于集散控制系統(tǒng)（DCS）的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.采用“分散控制、集中管理”的結(jié)構(gòu)B.各控制站獨(dú)立運(yùn)行，故障不擴(kuò)散C.人機(jī)界面（HMI）僅用于數(shù)據(jù)顯示D.支持冗余配置提高可靠性答案：C解析：DCS的HMI不僅用于顯示，還支持參數(shù)設(shè)置、報(bào)警處理、趨勢(shì)分析等交互功能（C錯(cuò)誤）；其他選項(xiàng)均為DCS的典型特點(diǎn)。9.壓力變送器的量程為0-1.6MPa，輸出信號(hào)4-20mA。當(dāng)測(cè)得壓力為0.8MPa時(shí)，輸出電流應(yīng)為（）。A.8mAB.12mAC.16mAD.20mA答案：B解析：線性轉(zhuǎn)換公式：輸出電流=4mA+（測(cè)量值/量程）×16mA。代入得：4+（0.8/1.6）×16=12mA。10.伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的主要區(qū)別在于（）。A.伺服電機(jī)無(wú)編碼器，步進(jìn)電機(jī)有編碼器B.伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，步進(jìn)電機(jī)通常為開(kāi)環(huán)C.步進(jìn)電機(jī)精度更高D.伺服電機(jī)成本更低答案：B解析：伺服電機(jī)通過(guò)編碼器反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，精度和動(dòng)態(tài)性能更優(yōu)；步進(jìn)電機(jī)一般為開(kāi)環(huán)（無(wú)反饋），易失步（B正確）。伺服電機(jī)通常有編碼器（A錯(cuò)誤），精度更高（C錯(cuò)誤），成本更高（D錯(cuò)誤）。11.控制系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，若發(fā)現(xiàn)輸出信號(hào)波動(dòng)頻繁，可能的原因是（）。A.采樣周期過(guò)長(zhǎng)B.積分時(shí)間過(guò)大C.微分時(shí)間過(guò)小D.比例系數(shù)過(guò)大答案：D解析：比例系數(shù)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)誤差敏感，輸出波動(dòng)加??；采樣周期過(guò)長(zhǎng)會(huì)使響應(yīng)滯后（A錯(cuò)誤），積分時(shí)間過(guò)大消除誤差慢（B錯(cuò)誤），微分時(shí)間過(guò)小對(duì)變化不敏感（C錯(cuò)誤）。12.以下傳感器中，屬于非接觸式測(cè)量的是（）。A.熱電偶B.超聲波液位計(jì)C.應(yīng)變式壓力傳感器D.熱電阻答案：B解析：超聲波液位計(jì)通過(guò)發(fā)射超聲波并接收反射信號(hào)測(cè)量距離，無(wú)需接觸被測(cè)介質(zhì)；其他選項(xiàng)均需直接接觸被測(cè)對(duì)象。13.PLC程序中，“常開(kāi)觸點(diǎn)”的符號(hào)是（）。A.—||—B.—|/|—C.—()—D.—|P|—答案：A解析：A為常開(kāi)觸點(diǎn)（未通電時(shí)斷開(kāi)），B為常閉觸點(diǎn)（未通電時(shí)閉合），C為輸出線圈，D為上升沿檢測(cè)觸點(diǎn)。14.工業(yè)以太網(wǎng)中，ModbusTCP協(xié)議的默認(rèn)端口號(hào)是（）。A.21B.80C.502D.102答案：C解析：ModbusTCP使用502端口；21為FTP（A錯(cuò)誤），80為HTTP（B錯(cuò)誤），102為S7通信（D錯(cuò)誤）。15.控制系統(tǒng)接地時(shí)，以下做法正確的是（）。A.信號(hào)地與機(jī)殼地共地B.接地電阻大于10ΩC.多臺(tái)設(shè)備串聯(lián)接地D.數(shù)字地與模擬地分開(kāi)接地答案：D解析：數(shù)字地與模擬地分開(kāi)可避免數(shù)字信號(hào)干擾模擬信號(hào)（D正確）；信號(hào)地與機(jī)殼地需隔離（A錯(cuò)誤），接地電阻應(yīng)小于4Ω（B錯(cuò)誤），設(shè)備應(yīng)并聯(lián)接地（C錯(cuò)誤）。16.若熱電偶冷端溫度為25℃，顯示儀表未補(bǔ)償冷端，測(cè)得熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)溫度為300℃，則實(shí)際溫度為（）（假設(shè)熱電勢(shì)與溫度呈線性關(guān)系）。A.275℃B.300℃C.325℃D.無(wú)法確定答案：C解析：熱電偶輸出熱電勢(shì)與兩端溫差成正比，冷端溫度未補(bǔ)償時(shí)，儀表顯示的是熱端與冷端的溫差。實(shí)際溫度=顯示溫度+冷端溫度=300+25=325℃。17.以下關(guān)于執(zhí)行器死區(qū)的描述，正確的是（）。A.死區(qū)越小，控制精度越低B.死區(qū)是指執(zhí)行器無(wú)輸出的輸入范圍C.死區(qū)可完全消除D.死區(qū)僅影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能答案：B解析：死區(qū)是輸入信號(hào)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)執(zhí)行器無(wú)輸出的區(qū)域（B正確）；死區(qū)越小，控制精度越高（A錯(cuò)誤），實(shí)際中無(wú)法完全消除（C錯(cuò)誤），會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差（影響靜態(tài)性能）（D錯(cuò)誤）。18.冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是（）。A.降低成本B.簡(jiǎn)化維護(hù)C.提高可靠性D.減少安裝空間答案：C解析：冗余（如雙CPU、雙電源）通過(guò)備用部件避免單點(diǎn)故障，核心目的是提高系統(tǒng)可靠性（C正確）。19.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中，通常采用的控制方式是（）。A.位置控制B.力控制C.速度控制D.以上均可能答案：D解析：工業(yè)機(jī)器人根據(jù)任務(wù)需求，可能同時(shí)需要位置控制（如搬運(yùn)）、力控制（如裝配）、速度控制（如噴涂），因此D正確。20.控制系統(tǒng)故障診斷時(shí)，“先易后難”的原則是指（）。A.先檢查軟件，后檢查硬件B.先檢查復(fù)雜部件，后檢查簡(jiǎn)單部件C.先檢查外部信號(hào)，后檢查內(nèi)部電路D.先更換整個(gè)模塊，后排查具體元件答案：C解析：“先易后難”指優(yōu)先檢查外部接線、供電、傳感器等易排查的部分，再深入內(nèi)部電路（C正確）；軟件與硬件需結(jié)合檢查（A錯(cuò)誤），應(yīng)先簡(jiǎn)單后復(fù)雜（B錯(cuò)誤），避免盲目更換模塊（D錯(cuò)誤）。二、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述PID控制器中比例（P）、積分（I）、微分（D）環(huán)節(jié)的作用及參數(shù)調(diào)整對(duì)系統(tǒng)的影響。答案：比例環(huán)節(jié)（P）：成比例反映當(dāng)前誤差，增大比例系數(shù)Kp可加快響應(yīng)速度，但過(guò)大會(huì)導(dǎo)致超調(diào)增加甚至不穩(wěn)定。積分環(huán)節(jié)（I）：對(duì)誤差積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差；積分時(shí)間Ti越?。ǚe分作用越強(qiáng)），消除誤差越快，但可能引發(fā)超調(diào)或振蕩。微分環(huán)節(jié)（D）：反映誤差變化率，預(yù)測(cè)誤差趨勢(shì)，抑制超調(diào)；微分時(shí)間Td過(guò)大會(huì)放大噪聲，過(guò)小則對(duì)變化不敏感。2.傳感器選型時(shí)需考慮哪些關(guān)鍵因素？請(qǐng)列舉至少5項(xiàng)并簡(jiǎn)要說(shuō)明。答案：（1）測(cè)量范圍：需覆蓋被測(cè)參數(shù)的正常波動(dòng)范圍，避免過(guò)載或靈敏度不足。（2）精度等級(jí)：根據(jù)控制要求選擇，如工業(yè)控制一般0.5級(jí)，實(shí)驗(yàn)室可能0.1級(jí)。（3）環(huán)境適應(yīng)性：包括溫度、濕度、振動(dòng)、腐蝕性等，如防爆場(chǎng)合需選防爆型。（4）輸出信號(hào)類(lèi)型：模擬量（4-20mA、0-10V）或數(shù)字量（Modbus、CAN），需與控制系統(tǒng)兼容。（5）響應(yīng)時(shí)間：動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)需選擇響應(yīng)快的傳感器（如高頻壓力測(cè)量）。（6）安裝方式：如管道式、插入式、法蘭安裝等，需匹配現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。3.簡(jiǎn)述PLC程序設(shè)計(jì)的基本步驟及各步驟的主要任務(wù)。答案：（1）需求分析：明確控制目標(biāo)（如電機(jī)啟停、溫度調(diào)節(jié)）、輸入輸出點(diǎn)數(shù)及類(lèi)型（開(kāi)關(guān)量/模擬量）。（2）I/O分配：為每個(gè)輸入（如按鈕、傳感器）和輸出（如繼電器、指示燈）分配具體的地址（如X0、Y1）。（3）程序設(shè)計(jì)：根據(jù)控制邏輯繪制梯形圖或編寫(xiě)ST語(yǔ)言程序，包含初始化、主循環(huán)、故障處理等模塊。（4）模擬調(diào)試：通過(guò)編程軟件模擬輸入信號(hào)，驗(yàn)證程序邏輯是否滿(mǎn)足要求。（5）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試：連接實(shí)際設(shè)備，測(cè)試動(dòng)態(tài)響應(yīng)、抗干擾能力，調(diào)整參數(shù)（如延時(shí)時(shí)間、閾值）。（6）文檔整理：記錄程序注釋、I/O表、維護(hù)注意事項(xiàng)，方便后期維護(hù)。4.列舉工業(yè)控制系統(tǒng)中常見(jiàn)的干擾源，并說(shuō)明3種抑制干擾的措施。答案：常見(jiàn)干擾源：（1）電磁輻射：如電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)。（2）傳導(dǎo)干擾：通過(guò)電源線路或信號(hào)線路傳導(dǎo)的電壓波動(dòng)（如電網(wǎng)諧波）。（3）地電位差：不同設(shè)備接地不良導(dǎo)致的電位差引入干擾。（4）機(jī)械振動(dòng)：導(dǎo)致傳感器接觸不良或線路松動(dòng)。抑制措施：（1）屏蔽與接地：信號(hào)電纜采用屏蔽層并單端接地，設(shè)備外殼可靠接大地（接地電阻＜4Ω）。（2）隔離與濾波：模擬信號(hào)輸入輸出端加隔離器，電源端加濾波器（如LC濾波器）抑制高頻噪聲。（3）線路分離：動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜分開(kāi)敷設(shè)（間距＞30cm），避免平行走線；模擬量與開(kāi)關(guān)量信號(hào)分槽布置。5.電動(dòng)執(zhí)行器日常維護(hù)的主要內(nèi)容有哪些？答案：（1）外觀檢查：查看外殼是否破損、密封是否良好（防止雨水/粉塵進(jìn)入）。（2）潤(rùn)滑保養(yǎng)：定期對(duì)傳動(dòng)部件（如齒輪、絲杠）添加潤(rùn)滑脂，確保動(dòng)作靈活。（3）限位開(kāi)關(guān)測(cè)試：手動(dòng)操作執(zhí)行器至全開(kāi)/全關(guān)位置，驗(yàn)證限位開(kāi)關(guān)是否準(zhǔn)確動(dòng)作，避免超程損壞。（4）電機(jī)檢查：測(cè)量繞組絕緣電阻（應(yīng)＞10MΩ），檢查軸承是否異響，散熱風(fēng)扇是否正常。（5）信號(hào)測(cè)試：輸入4-20mA信號(hào)，觀察執(zhí)行器輸出是否線性（如閥門(mén)開(kāi)度與信號(hào)對(duì)應(yīng)），記錄回差（應(yīng)＜1%）。（6）防腐處理：對(duì)暴露金屬部件涂防銹漆，潮濕環(huán)境增加防潮措施（如加裝加熱裝置）。三、案例分析題（每題10分，共30分）案例1：某化工反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)異常現(xiàn)象：系統(tǒng)投運(yùn)后，溫度曲線超調(diào)量達(dá)40%（設(shè)計(jì)要求≤15%），且穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30分鐘（設(shè)計(jì)要求≤10分鐘）。問(wèn)題：分析可能的原因及解決措施。答案：可能原因：（1）PID參數(shù)設(shè)置不當(dāng)：比例系數(shù)（Kp）過(guò)大導(dǎo)致響應(yīng)過(guò)沖，積分時(shí)間（Ti）過(guò)小使積分作用過(guò)強(qiáng)，加劇超調(diào)；微分時(shí)間（Td）過(guò)小未有效抑制誤差變化。（2）執(zhí)行器響應(yīng)滯后：加熱/冷卻裝置（如蒸汽閥、冷卻水閥）動(dòng)作緩慢，無(wú)法及時(shí)調(diào)整熱量，導(dǎo)致溫度過(guò)沖。（3）傳感器位置不合理：溫度傳感器安裝在反應(yīng)釜底部，而實(shí)際溫度敏感區(qū)域在中部，檢測(cè)滯后于實(shí)際溫度變化。（4）負(fù)載擾動(dòng)大：進(jìn)料流量或物料溫度波動(dòng)頻繁，系統(tǒng)未設(shè)計(jì)前饋補(bǔ)償，僅靠反饋控制難以快速抑制擾動(dòng)。解決措施：（1）重新整定PID參數(shù)：采用臨界比例度法或Ziegler-Nichols法，減小Kp（如從5降至3），增大Ti（如從20s增至40s），適當(dāng)增大Td（如從5s增至8s），觀察響應(yīng)曲線直至超調(diào)量達(dá)標(biāo)。（2）檢查執(zhí)行器：測(cè)試蒸汽閥的動(dòng)作時(shí)間（應(yīng)＜2s），清理閥門(mén)內(nèi)部結(jié)垢，更換老化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)頭）。（3）優(yōu)化傳感器位置：將溫度傳感器移至反應(yīng)釜中部（物料混合均勻區(qū)域），或增加輔助測(cè)點(diǎn)（如頂部），取平均值作為控制依據(jù)。（4）增加前饋控制：檢測(cè)進(jìn)料流量和溫度，通過(guò)前饋控制器提前調(diào)整加熱量，抵消負(fù)載擾動(dòng)的影響。案例2：某生產(chǎn)線PLC程序運(yùn)行異?，F(xiàn)象：PLC運(yùn)行時(shí)，觸摸屏（HMI）顯示“輸入模塊故障”報(bào)警，部分輸入信號(hào)（如急停按鈕、傳感器）無(wú)響應(yīng)。問(wèn)題：請(qǐng)列出排查步驟及可能的故障點(diǎn)。答案：排查步驟：1.檢查輸入模塊供電：用萬(wàn)用表測(cè)量模塊電源端子（如24VDC），確認(rèn)電壓是否正常（24V±10%）；若電壓異常，檢查電源模塊輸出或供電線路。2.觀察模塊狀態(tài)指示燈：查看輸入模塊的“電源”燈（應(yīng)常亮）、“故障”燈（若亮，可能模塊損壞）、“輸入”燈（對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)動(dòng)作時(shí)應(yīng)閃爍）。3.測(cè)試單個(gè)輸入點(diǎn)：手動(dòng)短接急停按鈕（模擬按下），用萬(wàn)用表測(cè)量輸入端子電壓（正常應(yīng)為0V，未按下時(shí)24V）；若電壓無(wú)變化，可能按鈕損壞或線路斷路。4.檢查接線端子：查看輸入點(diǎn)接線是否松動(dòng)（用螺絲刀緊固），導(dǎo)線是否老化破損（更換線纜），端子排是否氧化（用砂紙清理）。5.更換備用模塊：若以上步驟無(wú)異常，將輸入模塊與同型號(hào)備用模塊替換，觀察報(bào)警是否消除（若消除，原模塊損壞）。6.程序驗(yàn)證：在編程軟件中監(jiān)控輸入點(diǎn)地址（如X0）的狀態(tài)，確認(rèn)HMI顯示與PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)是否一致（若不一致，可能HMI變量地址配置錯(cuò)誤）?？赡芄收宵c(diǎn)：-輸入模塊電源故障（如電源模塊損壞、線路斷路）；-輸入模塊硬件損壞（如內(nèi)部電路燒毀）；-輸入信號(hào)線路斷路/短路（如按鈕到模塊的導(dǎo)線斷開(kāi)）；-輸入點(diǎn)接線松動(dòng)或氧化；-HMI與PLC通信配置錯(cuò)誤（如變量地址映射錯(cuò)誤）。