2025年大學(xué)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30分）答題中每小題只有一個選項是正確的，請將正確選項填在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分，每題給出的選項中，只有一項符合題目要求)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，用于檢測液位的傳感器是（）A.熱電偶B.熱電阻C.浮球液位計D.超聲波流量計3.在PID控制算法中，積分環(huán)節(jié)的作用是（）A.加快系統(tǒng)響應(yīng)速度B.消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.抑制系統(tǒng)噪聲干擾4.工業(yè)儀表的精度等級是根據(jù)（）來劃分的。A.測量誤差B.引用誤差C.相對誤差D.絕對誤差5.以下哪種通信協(xié)議常用于工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的遠程通信？（）A.TCP/IPB.HTTPC.FTPD.SMTP6.智能儀表與傳統(tǒng)儀表相比，最大的優(yōu)勢在于（）A.價格更低B.精度更高C.具備數(shù)據(jù)處理和通信能力D.體積更小7.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(jié)果8.以下哪種傳感器可用于測量氣體濃度？（）A.光電傳感器B.氣敏傳感器C.霍爾傳感器D.應(yīng)變片傳感器9.在工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中，干擾主要來源于（）A.內(nèi)部電路噪聲B.外部電磁干擾C.傳感器誤差D.以上都是10.工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的核心是（）A.傳感器B.控制器C.執(zhí)行器D.顯示儀表第II卷（非選擇題共70分）11.簡答題(總共2題，每題10分，簡要回答問題)（1）簡述工業(yè)儀表控制系統(tǒng)的組成部分及其功能。（2）說明PID控制算法中比例、積分、微分環(huán)節(jié)的作用及相互關(guān)系。12.分析題(總共1題，每題15分，分析給定的系統(tǒng)或現(xiàn)象)分析一個簡單的工業(yè)加熱爐溫度控制系統(tǒng)，說明其工作原理、被控對象、被控變量、控制變量以及可能存在的干擾因素。13.設(shè)計題(總共1題，每題20分，根據(jù)要求進行系統(tǒng)設(shè)計)設(shè)計一個基于PLC的液位控制系統(tǒng)，要求實現(xiàn)液位的自動控制和報警功能，畫出系統(tǒng)原理圖，并說明主要部件的選型依據(jù)。14.材料題(總共1題，每題15分，閱讀材料并回答問題)材料：在某化工生產(chǎn)過程中，使用了一套工業(yè)儀表控制系統(tǒng)來監(jiān)測和控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度、壓力、液位等參數(shù)。近期，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜溫度控制出現(xiàn)異常波動，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)溫度傳感器的輸出信號有較大噪聲，且PID控制器的參數(shù)設(shè)置不合理。問題：（1）分析溫度傳感器輸出信號噪聲大可能的原因。（2）針對PID控制器參數(shù)設(shè)置不合理的情況，應(yīng)如何調(diào)整？15.論述題(總共1題，每題20分，論述相關(guān)的原理或技術(shù))論述工業(yè)儀表控制系統(tǒng)中抗干擾技術(shù)的重要性以及常見的抗干擾措施。答案：1.D2.C3.B4.B5.A6.C7.C8.B9.D10.B11.（1）工業(yè)儀表控制系統(tǒng)主要由傳感器、控制器、執(zhí)行器和顯示儀表等組成。傳感器用于檢測被控對象的各種參數(shù)；控制器根據(jù)傳感器的信號進行運算處理，發(fā)出控制信號；執(zhí)行器接收控制信號，對被控對象施加控制作用；顯示儀表用于顯示測量結(jié)果和控制參數(shù)。（2）比例環(huán)節(jié)能快速響應(yīng)偏差，使系統(tǒng)輸出與偏差成正比，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度；積分環(huán)節(jié)可消除穩(wěn)態(tài)誤差，通過對偏差積分不斷調(diào)整輸出；微分環(huán)節(jié)能根據(jù)偏差變化率提前動作，改善系統(tǒng)動態(tài)性能。比例、積分、微分相互配合，共同實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。12.工作原理：通過溫度傳感器檢測加熱爐溫度，將信號傳至控制器，控制器根據(jù)設(shè)定溫度與實際溫度偏差，運用控制算法調(diào)節(jié)加熱功率。被控對象是加熱爐，被控變量是溫度，控制變量是加熱功率。干擾因素可能有環(huán)境溫度變化、加熱電源波動、爐體散熱變化等。13.系統(tǒng)原理圖：液位傳感器檢測液位信號傳至PLC，PLC根據(jù)程序判斷是否達到設(shè)定液位，若未達到，控制水泵等執(zhí)行器動作。選型依據(jù)：液位傳感器選精度高、穩(wěn)定性好的型號；PLC根據(jù)控制點數(shù)和功能需求選擇合適型號；執(zhí)行器根據(jù)負載類型和控制要求選擇，如水泵選流量合適、揚程滿足要求的。14.（1）溫度傳感器輸出信號噪聲大可能原因有：傳感器本身質(zhì)量問題，如元件老化、性能不穩(wěn)定；安裝位置不當，受電磁干擾等；信號傳輸線路屏蔽不好，引入外部干擾。（2）調(diào)整PID控制器參數(shù)：先增大比例系數(shù)，觀察系統(tǒng)響應(yīng)，若超調(diào)大則減??；再調(diào)整積分時間，消除穩(wěn)態(tài)誤差；最后調(diào)整微分時間，改善動態(tài)性能，通過多次試驗找到合適參數(shù)。15.重要性：工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，干擾會影響儀表控制系統(tǒng)準確性和可靠性，導(dǎo)致