過(guò)程控制工程師模擬試題集錦過(guò)程控制工程師需掌握自動(dòng)控制原理、工業(yè)儀表、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與故障排查等核心技能。本試題集錦涵蓋選擇題、簡(jiǎn)答題、案例分析題三類典型題型，結(jié)合行業(yè)實(shí)際場(chǎng)景設(shè)計(jì)，助力讀者鞏固理論、提升實(shí)操分析能力，適用于職業(yè)資格備考、崗位技能自查或技術(shù)交流參考。一、選擇題（基礎(chǔ)概念與原理）1.控制系統(tǒng)類型判斷題目：下列控制方式中，屬于閉環(huán)控制的是（）A.前饋控制（僅補(bǔ)償已知干擾，無(wú)反饋回路）B.比值控制（開(kāi)環(huán)比值無(wú)反饋，閉環(huán)比值雖有反饋，但本題考典型場(chǎng)景）C.定值控制系統(tǒng)（如壓力恒定控制，通過(guò)反饋調(diào)節(jié)偏差）D.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（無(wú)反饋，如手動(dòng)調(diào)節(jié)）解析：閉環(huán)控制的核心是存在反饋回路，通過(guò)比較設(shè)定值與測(cè)量值的偏差調(diào)節(jié)輸出。定值控制（如溫度、液位恒定）需持續(xù)反饋偏差以維持穩(wěn)定，因此屬于閉環(huán)；前饋是開(kāi)環(huán)補(bǔ)償，比值控制若為“開(kāi)環(huán)比值”則無(wú)反饋，開(kāi)環(huán)控制無(wú)反饋。答案：C?？键c(diǎn)：控制系統(tǒng)分類（開(kāi)環(huán)/閉環(huán)、定值/隨動(dòng)/程序控制），需理解反饋的核心作用。2.PID控制器環(huán)節(jié)作用題目：PID控制器中，積分環(huán)節(jié)（I）的主要作用是（）A.加快響應(yīng)速度（比例環(huán)節(jié)P的作用）B.消除穩(wěn)態(tài)余差（積分累積誤差，使余差為0）C.抑制振蕩（微分環(huán)節(jié)D的作用，預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)）D.增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性（需結(jié)合P、I、D參數(shù)，單獨(dú)I易引發(fā)振蕩）解析：比例（P）加快響應(yīng)但殘留余差，積分（I）通過(guò)累積偏差輸出，強(qiáng)制消除穩(wěn)態(tài)余差（如溫度控制中，P無(wú)法讓溫度完全達(dá)到設(shè)定值，I可補(bǔ)足）；微分（D）預(yù)測(cè)偏差變化，抑制振蕩。答案：B?？键c(diǎn)：PID各環(huán)節(jié)的功能邏輯，需區(qū)分P、I、D的互補(bǔ)作用。3.調(diào)節(jié)閥流量特性選擇題目：某離心泵出口流量控制，若管道阻力隨流量增大而顯著增加，應(yīng)選擇哪種流量特性的調(diào)節(jié)閥？（）A.線性特性（適合壓差穩(wěn)定的場(chǎng)合）B.等百分比（對(duì)數(shù)）特性（開(kāi)度變化時(shí)流量百分比變化恒定，適合壓差隨流量變化大的場(chǎng)景）C.快開(kāi)特性（僅用于快速開(kāi)關(guān)的場(chǎng)合，如緊急切斷）D.拋物線特性（應(yīng)用較少，介于線性與等百分比之間）解析：離心泵的阻力（閥前后壓差）隨流量增大而減?。ū锰匦裕绢}管道阻力隨流量增大而顯著增加（總壓差變化復(fù)雜）。等百分比特性的調(diào)節(jié)閥，開(kāi)度變化時(shí)流量百分比變化恒定，適合壓差隨流量變化大的場(chǎng)景（如管道阻力主導(dǎo)），可保證調(diào)節(jié)精度；線性特性適合壓差穩(wěn)定的場(chǎng)合。答案：B。考點(diǎn)：調(diào)節(jié)閥流量特性（線性、等百分比、快開(kāi)）的適用場(chǎng)景，需結(jié)合工藝對(duì)象的阻力特性分析。二、簡(jiǎn)答題（原理應(yīng)用與設(shè)計(jì)邏輯）1.串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與適用場(chǎng)景題目：簡(jiǎn)述串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及典型適用場(chǎng)景。解析：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：系統(tǒng)包含主控制器（控制最終工藝參數(shù)，如反應(yīng)釜溫度）和副控制器（控制輔助參數(shù)，如夾套冷卻水流量）；主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定值，副回路（副控制器+副對(duì)象+副測(cè)量）是主回路的“內(nèi)環(huán)”，形成嵌套結(jié)構(gòu)。適用場(chǎng)景：工藝對(duì)象滯后大（如加熱爐溫度，需快速克服燃料壓力波動(dòng)）；干擾多且頻繁（如化工反應(yīng)釜，副回路可快速抑制冷卻水壓力、流量干擾）；主對(duì)象非線性強(qiáng)（副回路可“線性化”局部對(duì)象）?？键c(diǎn)：串級(jí)控制的原理（雙閉環(huán)、主副協(xié)同）與工業(yè)應(yīng)用（如加熱爐、反應(yīng)釜、精餾塔控制）。2.調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)/氣關(guān)類型的選擇原則題目：選擇調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)（FC）、氣關(guān)（FO）類型時(shí)，核心依據(jù)是什么？舉1個(gè)工業(yè)實(shí)例說(shuō)明。解析：核心依據(jù)：故障安全原則——當(dāng)控制信號(hào)（氣壓）中斷時(shí)（如氣源故障、管線破裂），調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度應(yīng)使工藝處于安全狀態(tài)（防止事故擴(kuò)大、保護(hù)設(shè)備/人員）。實(shí)例：加熱爐燃料調(diào)節(jié)閥（如天然氣閥），故障時(shí)需關(guān)閉（氣開(kāi)型，即“失氣關(guān)”），防止燃料持續(xù)供應(yīng)導(dǎo)致?tīng)t溫超溫、爆炸；反之，冷卻器的冷卻水調(diào)節(jié)閥，故障時(shí)需打開(kāi)（氣關(guān)型，即“失氣開(kāi)”），防止冷卻不足導(dǎo)致物料超溫變質(zhì)?？键c(diǎn)：調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)/氣關(guān)的安全邏輯，需結(jié)合工藝的“故障危險(xiǎn)方向”分析（如超溫、超壓、泄漏風(fēng)險(xiǎn)）。三、案例分析題（故障排查與方案優(yōu)化）1.反應(yīng)釜溫度波動(dòng)故障分析題目：某化工廠反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)（夾套冷卻水冷卻），近期溫度波動(dòng)幅度增大，但冷卻水流量顯示穩(wěn)定。試分析可能的故障點(diǎn)及排查步驟。解析：可能故障點(diǎn)：1.溫度測(cè)量環(huán)節(jié)：熱電偶/熱電阻故障（如接線松動(dòng)、元件短路/斷路），導(dǎo)致測(cè)量值失真，控制器誤動(dòng)作；2.控制器參數(shù)：PID參數(shù)不合適（如積分時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致積分飽和，或比例度過(guò)小導(dǎo)致響應(yīng)慢），引發(fā)系統(tǒng)振蕩；3.調(diào)節(jié)閥執(zhí)行環(huán)節(jié)：調(diào)節(jié)閥閥芯卡阻、膜頭漏氣，導(dǎo)致閥開(kāi)度與控制器輸出不匹配（如輸出變化但閥開(kāi)度不變）；4.工藝對(duì)象：夾套結(jié)垢（傳熱系數(shù)下降，冷卻效果減弱），或反應(yīng)釜內(nèi)物料特性變化（如粘度、放熱速率突變）。排查步驟：1.驗(yàn)證測(cè)量：用便攜式校驗(yàn)儀檢測(cè)溫度傳感器信號(hào)（如熱電偶毫伏值、熱電阻阻值），對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度（紅外測(cè)溫），判斷是否傳感器故障；2.檢查控制器：切換至“手動(dòng)”模式，直接調(diào)節(jié)輸出，觀察溫度響應(yīng)是否平穩(wěn)（若手動(dòng)調(diào)節(jié)仍波動(dòng)，排除控制器參數(shù)問(wèn)題）；3.排查調(diào)節(jié)閥：觀察閥位反饋（或現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)度）與控制器輸出是否一致，測(cè)試氣源壓力、膜頭密封性（如用肥皂水查漏）；4.分析工藝：檢查夾套進(jìn)出口水溫差（若溫差減小，可能結(jié)垢），或取樣分析物料特性（如反應(yīng)放熱是否異常）?？键c(diǎn)：控制系統(tǒng)故障排查的邏輯順序（先測(cè)量、再控制、后執(zhí)行、最后工藝），需結(jié)合“信號(hào)流”（測(cè)量→控制器→執(zhí)行器→工藝對(duì)象）反向排查。2.精餾塔回流量控制方案設(shè)計(jì)題目：某精餾塔需穩(wěn)定塔頂產(chǎn)品純度，擬通過(guò)控制回流量實(shí)現(xiàn)。工藝要求：回流量可調(diào)范圍大（20%~100%額定流量），且調(diào)節(jié)閥故障時(shí)需保證塔內(nèi)有最小回流（防止干塔）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)控制方案（含調(diào)節(jié)閥類型、控制器參數(shù)、聯(lián)鎖邏輯）。解析：調(diào)節(jié)閥選擇：流量特性：回流量調(diào)節(jié)范圍大（20%~100%），管道阻力隨流量變化（泵出口+塔內(nèi)壓力），選等百分比特性（保證小開(kāi)度時(shí)調(diào)節(jié)靈敏，大開(kāi)度時(shí)線性）；氣開(kāi)/氣關(guān)：故障時(shí)需保持最小回流（防止干塔），因此調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣關(guān)型（失氣開(kāi)，故障時(shí)閥打開(kāi)，保證最小回流）。控制器設(shè)計(jì)：控制參數(shù)：塔頂溫度（或組分分析儀）為被控變量，回流量為操縱變量；PID參數(shù)：因精餾塔滯后較大，需適當(dāng)增大積分時(shí)間（防止振蕩），減小微分時(shí)間（避免噪聲放大），比例度根據(jù)響應(yīng)曲線整定。聯(lián)鎖邏輯：當(dāng)塔釜液位過(guò)低（干塔風(fēng)險(xiǎn)）或塔頂壓力過(guò)高（超壓風(fēng)險(xiǎn)）時(shí)，觸發(fā)強(qiáng)制開(kāi)閥聯(lián)鎖（即使控制器輸出關(guān)，調(diào)節(jié)閥仍保持最小開(kāi)度），確保工藝安全?？键c(diǎn)：精餾塔控制的工藝需求轉(zhuǎn)化（純度→回流量）、調(diào)節(jié)閥選型的多因素（流量特性、氣開(kāi)氣關(guān)、安全聯(lián)鎖），需結(jié)合化工單元操作的安全邏輯。四、備考與應(yīng)用建議1.知識(shí)串聯(lián)：將試題考點(diǎn)與《自動(dòng)控制原理》《過(guò)程控制工程》教材結(jié)合，重點(diǎn)理解“理論→工業(yè)場(chǎng)景”的轉(zhuǎn)化（如PID參數(shù)→實(shí)際工藝的響應(yīng)曲線）。2.實(shí)操映射：案例分析題需結(jié)合工廠實(shí)際（如調(diào)節(jié)閥故障的現(xiàn)場(chǎng)