2025年大學大二（自動化）工業(yè)儀表控制系統(tǒng)綜合測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本大題共20小題，每小題2分，共40分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.以下哪種儀表不屬于工業(yè)自動化儀表的基本類型？A.溫度儀表B.壓力儀表C.流量儀表D.家用智能電表2.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，用于檢測流量的傳感器是？A.熱電偶B.熱電阻C.渦輪流量計D.電容式傳感器3.下列關于PID控制算法的說法，錯誤的是？A.由比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)組成B.積分環(huán)節(jié)主要用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差C.微分環(huán)節(jié)能加快系統(tǒng)的響應速度，減小超調量D.比例系數越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好4.在工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，模擬量輸入模塊的主要功能是？A.將數字信號轉換為模擬信號B.將模擬信號轉換為數字信號C.對數字信號進行運算處理D.對模擬信號進行放大5.以下哪種編程語言常用于工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的編程？A.PythonB.JavaC.C++D.LadderDiagram（梯形圖）6.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器的作用是？A.檢測被控變量B.發(fā)出控制信號C.對被控對象施加控制作用D.顯示測量結果7.關于傳感器的精度，下列說法正確的是？A.精度越高，測量誤差越大B.精度與測量范圍無關C.精度是衡量傳感器測量結果與真實值接近程度的指標D.精度只與傳感器的類型有關8.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，用于實現數據通信的接口是？A.USB接口B.RS-485接口C.VGA接口D.HDMI接口9.以下哪種控制方式屬于閉環(huán)控制？A.開環(huán)控制B.前饋控制C.反饋控制D.順序控制10.在工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，用于顯示溫度的儀表是？A.壓力表B.溫度計C.流量計D.液位計11.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，控制器的核心部件是？A.微處理器B.存儲器C.輸入輸出接口D.電源模塊12.下列關于工業(yè)以太網的說法，錯誤的是？A.采用TCP/IP協議B.傳輸速率高C.可靠性差D.廣泛應用于工業(yè)自動化領域13.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，用于控制電機轉速的儀表是？A.調速器B.定時器C.計數器D.報警器答案：1.D2.C3.D4.B5.D6.C7.C8.B9.C10.B11.A12.C13.A第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分，共10分。請將答案填寫在題中的橫線上。1.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的基本組成包括______、控制器、執(zhí)行器和被控對象。2.傳感器按測量原理可分為______傳感器、______傳感器、______傳感器等。（寫出三種即可）3.PID控制算法中，比例系數Kp增大，系統(tǒng)的響應速度______，超調量______。4.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，常用的數據通信方式有______、______等。（寫出兩種即可）5.執(zhí)行器按能源形式可分為______執(zhí)行器、______執(zhí)行器、______執(zhí)行器等。（寫出三種即可）（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分，共20分。簡要回答問題。1.簡述工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的作用。2.說明傳感器的選型原則。3.簡述PID控制算法的工作原理。4.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，干擾源主要有哪些？（三）分析題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。分析以下工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的工作過程。有一個溫度控制系統(tǒng)，采用熱電偶作為溫度傳感器，將溫度信號轉換為電信號后送入模擬量輸入模塊，經過控制器的PID算法運算后，輸出控制信號到電動調節(jié)閥，通過調節(jié)閥門開度來控制加熱設備的溫度。（四）材料分析題（共10分）答題要求：本大題共2小題，每小題5分，共10分。閱讀以下材料，回答問題。材料：在某化工生產過程中，采用了工業(yè)儀表控制系統(tǒng)來監(jiān)測和控制生產過程中的各種參數。其中，流量儀表用于測量原料的進料流量，壓力儀表用于監(jiān)測反應釜內的壓力，溫度儀表用于控制反應溫度。通過對這些參數的實時監(jiān)測和精確控制，保證了生產過程的穩(wěn)定運行和產品質量。1.該化工生產過程中，流量儀表、壓力儀表和溫度儀表分別起到了什么作用？2.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)對化工生產過程有什么重要意義？（五）設計題（共5分）答題要求：本大題共1小題，5分。設計一個簡單的液位控制系統(tǒng)示意圖，說明各組成部分的名稱和作用。答案：（一）填空題1.檢測變送單元2.電阻式、電容式、電感式、壓電式、磁電式（任選三種）3.加快、增大4.工業(yè)以太網、RS-４８５總線（任選兩種）5.電動、氣動、液動（二）簡答題1.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的作用是對工業(yè)生產過程中的各種參數進行檢測、顯示、控制和調節(jié)，以保證生產過程的安全、穩(wěn)定、高效運行，提高產品質量和生產效率。2.傳感器的選型原則包括：測量精度、測量范圍、響應速度、穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力、安裝方式、輸出信號形式、價格等。3.PID控制算法的工作原理是：根據系統(tǒng)的偏差，利用比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)對系統(tǒng)進行控制。比例環(huán)節(jié)根據偏差的大小立即產生控制作用，以減小偏差；積分環(huán)節(jié)用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分環(huán)節(jié)能反映偏差信號的變化趨勢，加快系統(tǒng)的響應速度，減小超調量。4.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，干擾源主要有：電源干擾、信號干擾、電磁干擾、靜電干擾、射頻干擾、接地干擾等。（三）分析題該溫度控制系統(tǒng)的工作過程如下：熱電偶將溫度信號轉換為電信號后送入模擬量輸入模塊，模擬量輸入模塊將模擬信號轉換為數字信號并傳送給控制器?？刂破鞲鶕O定的溫度值與測量得到的溫度值進行比較，產生偏差信號，然后運用PID算法對偏差信號進行運算，得出控制信號。控制信號輸出到電動調節(jié)閥，電動調節(jié)閥根據控制信號調節(jié)閥門開度，從而控制加熱設備的功率，實現對溫度的精確控制。（四）材料分析題1.流量儀表用于測量原料的進料流量，為生產過程提供準確的流量數據，以便控制原料的投入量；壓力儀表用于監(jiān)測反應釜內的壓力，確保反應在合適壓力條件下進行，保證生產安全；溫度儀表用于控制反應溫度，使反應能夠按照設定的溫度進行，從而保證產品質量。2.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)對化工生產過程具有重要意義。它能夠實時監(jiān)測生產過程中的各種參數，及時發(fā)現異常情況并采取措施，保證生產過程的穩(wěn)定運行。通過精確控制參數，能夠提高產品質量的一致性和穩(wěn)定性，減少次品率。還能提高生產效率，降低生產成本，保障生產安全。（五）設計題液位控制系統(tǒng)示意圖：水箱為被控對象，液位傳感器用于檢測水箱內的液位高度，并將液位信