化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制知識(shí)點(diǎn)考核

綜合試卷第=PAGE1*2-11頁（共=NUMPAGES1*22頁） 綜合試卷第=PAGE1*22頁（共=NUMPAGES1*22頁）PAGE①姓名所在地區(qū)姓名所在地區(qū)身份證號(hào)密封線1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號(hào)和所在地區(qū)名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫您的答案。3.不要在試卷上亂涂亂畫，不要在標(biāo)封區(qū)內(nèi)填寫無關(guān)內(nèi)容。一、選擇題1.下列哪項(xiàng)不屬于化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制的基本原理？

a.控制算法

b.傳感器技術(shù)

c.電機(jī)驅(qū)動(dòng)

d.計(jì)算機(jī)編程

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的PID控制器主要實(shí)現(xiàn)什么功能？

a.振幅限制

b.跟蹤控制

c.調(diào)節(jié)控制

d.優(yōu)化控制

3.下列哪項(xiàng)不是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)？

a.靈活性

b.可靠性

c.經(jīng)濟(jì)性

d.安全性

4.在DCS系統(tǒng)中，哪一項(xiàng)功能不屬于基本監(jiān)控功能？

a.數(shù)據(jù)采集

b.設(shè)備診斷

c.故障報(bào)警

d.操作控制

5.下列哪種傳感器不適合用于液位測(cè)量？

a.超聲波傳感器

b.浮球傳感器

c.電容式傳感器

d.磁翻板傳感器

6.下列哪項(xiàng)不屬于PLC（可編程邏輯控制器）的特點(diǎn)？

a.高效性

b.可靠性

c.可擴(kuò)展性

d.高成本

7.下列哪項(xiàng)不屬于工業(yè)以太網(wǎng)的特點(diǎn)？

a.傳輸速度快

b.可靠性高

c.成本低

d.安全性差

8.在化工生產(chǎn)中，下列哪項(xiàng)不是自動(dòng)化控制的目的？

a.提高生產(chǎn)效率

b.降低能耗

c.增加產(chǎn)量

d.保障安全

答案及解題思路：

1.答案：c

解題思路：化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制的基本原理包括控制算法、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程等，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的范疇，不屬于基本原理。

2.答案：c

解題思路：PID控制器的主要功能是通過比例、積分和微分運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)對(duì)過程的調(diào)節(jié)控制，以使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.答案：d

解題思路：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)包括靈活性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，安全性是其設(shè)計(jì)考慮的重要因素之一。

4.答案：b

解題思路：DCS系統(tǒng)的基本監(jiān)控功能包括數(shù)據(jù)采集、故障報(bào)警和操作控制，設(shè)備診斷通常屬于高級(jí)或擴(kuò)展功能。

5.答案：c

解題思路：電容式傳感器不適用于液位測(cè)量，因?yàn)樗芙橘|(zhì)介電常數(shù)的影響較大，且安裝和校準(zhǔn)復(fù)雜。

6.答案：d

解題思路：PLC（可編程邏輯控制器）以其高效性、可靠性和可擴(kuò)展性著稱，高成本不是其特點(diǎn)。

7.答案：d

解題思路：工業(yè)以太網(wǎng)的特點(diǎn)通常包括傳輸速度快、可靠性和低成本，安全性是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素。

8.答案：d

解題思路：在化工生產(chǎn)中，自動(dòng)化控制的目的通常包括提高生產(chǎn)效率、降低能耗和增加產(chǎn)量，保障安全是自動(dòng)化控制的一個(gè)重要副作用，而非主要目的。二、填空題1.自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。

2.PID控制器主要由比例（P）、積分（I）、微分（D）三個(gè)部分組成。

3.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)主要有CAN總線、FoundationFieldbus、Profibus三種。

4.工業(yè)以太網(wǎng)主要采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩種。

5.PLC（可編程邏輯控制器）主要由處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出模塊和編程器等組成。

答案及解題思路：

1.答案：傳感器、執(zhí)行器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

解題思路：自動(dòng)化控制系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化中不可或缺的部分，其基本組成部分包括用于檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)的傳感器、用于執(zhí)行操作的執(zhí)行器、用于決策控制的控制器，以及實(shí)際執(zhí)行決策的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2.答案：比例（P）、積分（I）、微分（D）

解題思路：PID控制器是一種常見的工業(yè)控制算法，它通過比例、積分和微分三個(gè)參數(shù)來調(diào)整控制信號(hào)，以達(dá)到對(duì)系統(tǒng)過程的精確控制。

3.答案：CAN總線、FoundationFieldbus、Profibus

解題思路：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，上述三種是目前應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

4.答案：星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

解題思路：工業(yè)以太網(wǎng)作為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇直接影響到網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。

5.答案：處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出模塊、編程器

解題思路：PLC作為工業(yè)自動(dòng)化控制的核心設(shè)備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常包括處理單元用于處理邏輯，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，輸入/輸出模塊用于與外部設(shè)備進(jìn)行通信，以及編程器用于編程和調(diào)試。三、判斷題1.自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以提高化工生產(chǎn)的安全性。（√）

解題思路：自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程，減少了人為操作的失誤，提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性，從而在化工生產(chǎn)中減少發(fā)生的可能性。

2.PID控制器可以用于任何類型的控制系統(tǒng)。（×）

解題思路：PID控制器主要用于線性控制系統(tǒng)，對(duì)于非線性系統(tǒng)或者特別復(fù)雜的控制對(duì)象，PID控制器可能無法達(dá)到理想的控制效果，需要采用更為復(fù)雜的控制策略。

3.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有傳輸速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。（√）

解題思路：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，具有高速傳輸和較高的系統(tǒng)可靠性，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的化工生產(chǎn)過程。

4.工業(yè)以太網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。（√）

解題思路：工業(yè)以太網(wǎng)在設(shè)計(jì)上考慮了工業(yè)環(huán)境的需求，具有實(shí)時(shí)性和可靠性，能夠滿足化工生產(chǎn)中對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求。

5.PLC（可編程邏輯控制器）是一種專用計(jì)算機(jī)，具有編程功能。（√）

解題思路：PLC是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，具有可編程的邏輯處理功能，可以根據(jù)不同的控制需求進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)特定的控制任務(wù)。四、簡答題1.簡述自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成及其作用。

基本組成：

1.控制對(duì)象：需要控制的物理過程或設(shè)備。

2.控制器：根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行決策，輸出控制信號(hào)的裝置。

3.傳感器：檢測(cè)控制對(duì)象狀態(tài)或參數(shù)的裝置。

4.執(zhí)行器：根據(jù)控制器輸出的控制信號(hào)，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行操作的裝置。

5.人機(jī)界面：用于操作人員和控制系統(tǒng)之間交互的界面。

作用：

1.提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可靠性。

2.提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3.降低生產(chǎn)成本和能源消耗。

4.實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化。

2.解釋PID控制器的工作原理。

PID控制器是一種常見的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其工作原理

1.P（比例）控制：根據(jù)誤差信號(hào)的大小直接輸出控制信號(hào)。

2.I（積分）控制：根據(jù)誤差信號(hào)的積分進(jìn)行控制，消除靜態(tài)誤差。

3.D（微分）控制：根據(jù)誤差信號(hào)的微分進(jìn)行控制，預(yù)測(cè)誤差變化趨勢(shì)。

PID控制器通過調(diào)整P、I、D三個(gè)參數(shù)的值，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制過程的優(yōu)化。

3.簡述現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

1.傳感器和執(zhí)行器的通信。

2.設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。

3.生產(chǎn)過程監(jiān)控和控制。

4.設(shè)備維護(hù)和診斷。

4.分析工業(yè)以太網(wǎng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

工業(yè)以太網(wǎng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1.高速傳輸：支持高速數(shù)據(jù)傳輸，滿足實(shí)時(shí)控制需求。

2.穩(wěn)定性高：采用冗余設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。

3.擴(kuò)展性強(qiáng)：易于擴(kuò)展，適應(yīng)不同規(guī)模的生產(chǎn)需求。

4.成本效益高：與傳統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)相比，成本更低。

5.說明PLC（可編程邏輯控制器）在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的作用。

PLC在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的作用：

1.控制邏輯執(zhí)行：根據(jù)預(yù)設(shè)的控制邏輯，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。

2.數(shù)據(jù)采集：采集傳感器和執(zhí)行器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.人機(jī)交互：提供人機(jī)界面，方便操作人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和監(jiān)控。

4.故障診斷：通過自診斷功能，及時(shí)發(fā)覺并處理系統(tǒng)故障。

答案及解題思路：

1.答案：

基本組成：控制對(duì)象、控制器、傳感器、執(zhí)行器、人機(jī)界面。

作用：提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可靠性，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和能源消耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化。

解題思路：根據(jù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的定義和功能，列出其基本組成部分和作用。

2.答案：

PID控制器的工作原理：P（比例）控制、I（積分）控制、D（微分）控制。

解題思路：解釋PID控制器的基本原理，包括比例、積分和微分控制的作用。

3.答案：

應(yīng)用領(lǐng)域：傳感器和執(zhí)行器的通信、設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換、生產(chǎn)過程監(jiān)控和控制、設(shè)備維護(hù)和診斷。

解題思路：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)，列舉其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用領(lǐng)域。

4.答案：

應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：高速傳輸、穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性強(qiáng)、成本效益高。

解題思路：分析工業(yè)以太網(wǎng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，結(jié)合其技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行闡述。

5.答案：

作用：控制邏輯執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互、故障診斷。

解題思路：根據(jù)PLC的功能和作用，列舉其在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的具體作用。五、論述題1.論述自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用及其意義。

a.自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

流程控制

質(zhì)量控制

安全監(jiān)控

能源管理

b.自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的意義

提高生產(chǎn)效率

保證產(chǎn)品質(zhì)量

降低生產(chǎn)成本

提高生產(chǎn)安全性

2.分析我國化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)。

a.我國化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

技術(shù)水平逐步提高

應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展

政策支持力度加大

b.我國化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)的未來趨勢(shì)

高度集成化

智能化

網(wǎng)絡(luò)化

綠色環(huán)保

3.闡述提高化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制水平的關(guān)鍵技術(shù)及途徑。

a.關(guān)鍵技術(shù)

先進(jìn)控制技術(shù)

傳感器技術(shù)

通信技術(shù)

人工智能技術(shù)

b.提高途徑

加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新

提高人才培養(yǎng)

加強(qiáng)國際合作

完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

答案及解題思路：

答案：

1.自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用包括流程控制、質(zhì)量控制、安全監(jiān)控和能源管理。其意義在于提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)安全性。

2.我國化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀表現(xiàn)為技術(shù)水平逐步提高、應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展和政策支持力度加大。未來趨勢(shì)包括高度集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和綠色環(huán)保。

3.提高化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制水平的關(guān)鍵技術(shù)包括先進(jìn)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)。提高途徑包括加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、提高人才培養(yǎng)、加強(qiáng)國際合作和完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

解題思路：

1.針對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用及其意義，結(jié)合實(shí)際案例，闡述其在提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、成本和安全方面的具體作用。

2.分析我國化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來技術(shù)發(fā)展方向。

3.針對(duì)提高化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制水平的關(guān)鍵技術(shù)及途徑，從技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、國際合作和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行論述，提出具體措施和建議。六、案例分析1.分析某化工企業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的故障原因及解決方法。

1.1故障現(xiàn)象描述

1.2故障原因分析

1.2.1設(shè)備故障

1.2.2系統(tǒng)軟件故障

1.2.3信號(hào)傳輸故障

1.2.4環(huán)境因素

1.3解決方法與措施

1.3.1針對(duì)設(shè)備故障的措施

1.3.2針對(duì)系統(tǒng)軟件故障的措施

1.3.3針對(duì)信號(hào)傳輸故障的措施

1.3.4針對(duì)環(huán)境因素的改進(jìn)措施

2.某自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，請(qǐng)找出原因并提出解決方案。

2.1不穩(wěn)定現(xiàn)象描述

2.2可能原因分析

2.2.1控制算法不合理

2.2.2設(shè)備老化

2.2.3控制信號(hào)干擾

2.2.4操作人員誤操作

2.3解決方案與措施

2.3.1優(yōu)化控制算法

2.3.2更新或更換設(shè)備

2.3.3信號(hào)隔離與過濾

2.3.4操作人員培訓(xùn)與指導(dǎo)

答案及解題思路：

1.案例一解答：

答案：

故障現(xiàn)象描述：某化工企業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行中突然出現(xiàn)溫度控制偏差，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。

故障原因分析：系統(tǒng)軟件版本過低，無法支持當(dāng)前復(fù)雜的生產(chǎn)工藝需求；信號(hào)傳輸線路受到電磁干擾，信號(hào)質(zhì)量不佳。

解決方法與措施：

針對(duì)系統(tǒng)軟件故障：升級(jí)系統(tǒng)軟件，保證其滿足生產(chǎn)需求。

針對(duì)信號(hào)傳輸故障：更換信號(hào)傳輸線路，采用屏蔽電纜，減少電磁干擾。

解題思路：首先明確故障現(xiàn)象，然后逐一分析可能的原因，最后根據(jù)原因提出針對(duì)性的解決措施。在分析原因時(shí)，要考慮到硬件、軟件以及外部環(huán)境因素的綜合影響。

2.案例二解答：

答案：

不穩(wěn)定現(xiàn)象描述：某自動(dòng)化控制系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)流量控制波動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

可能原因分析：控制算法未考慮到生產(chǎn)過程中的非線性動(dòng)態(tài)特性；設(shè)備長期運(yùn)行導(dǎo)致功能下降。

解決方案與措施：

優(yōu)化控制算法：引入自適應(yīng)控制算法，以適應(yīng)生產(chǎn)過程中的非線性動(dòng)態(tài)特性。

更新或更換設(shè)備：定期檢查設(shè)備，更換老舊部件，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

解題思路：同樣首先明確不穩(wěn)定現(xiàn)象，然后分析可能的原因，針對(duì)原因提出優(yōu)化措施。在解決不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)，要從系統(tǒng)控制算法和設(shè)備功能兩個(gè)方面入手，保證自動(dòng)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。七、應(yīng)用題1.根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，設(shè)計(jì)一套化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

1.1系統(tǒng)需求分析

1.1.1生產(chǎn)流程描述

描述所設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)流程的基本步驟和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

1.1.2自動(dòng)化需求

闡述生產(chǎn)過程中需要自動(dòng)化的環(huán)節(jié)，如溫度控制、壓力控制、流量控制等。

1.1.3系統(tǒng)功能要求

列出系統(tǒng)需要滿足的功能指標(biāo)，如響應(yīng)時(shí)間、精度、可靠性等。

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.1控制策略選擇

根據(jù)生產(chǎn)需求，選擇合適的控制策略，如PID控制、模糊控制等。

1.2.2硬件配置

描述所使用的傳感器、執(zhí)行器、控制器等硬件設(shè)備。

1.2.3軟件設(shè)計(jì)

說明軟件架構(gòu)和主要功能模塊的設(shè)計(jì)。

1.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1.3.1硬件安裝與調(diào)試

描述硬件設(shè)備的安裝和調(diào)試過程。

1.3.2軟件編程與測(cè)試

說明軟件編程方法和測(cè)試流程。

2.對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高其穩(wěn)定性和可靠性。

2.1系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

2.1.1故障分析

分析系統(tǒng)現(xiàn)有的故障情況，包括故障類型、發(fā)生頻率等。

2.1.2功能評(píng)估

評(píng)估系統(tǒng)的功能指標(biāo)，如響應(yīng)時(shí)間、精度、可靠性等。

2.2優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

2.2.1控制策略優(yōu)化

針對(duì)現(xiàn)有的控制策略，提出優(yōu)化方案，如調(diào)整參數(shù)、改進(jìn)算法等。

2.2.2硬件升級(jí)

提出硬件