2025年高职（化工自动化技术）DCS控制系统调试模拟试题及解析.doc

2025年高职（化工自动化技术）DCS控制系统调试模拟试题及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
每题有4个选项，其中只有1个选项是正确的，请将正确选项填在括号内。(总共20题，每题2分，每题只有一个正确答案，请认真审题后作答)
1. DCS控制系统中，现场控制站的主要功能不包括（ ）
A. 数据采集 B. 控制算法执行 C. 与操作员站通信 D. 系统组态
2. 以下哪种信号类型不属于DCS控制系统中常用的现场信号（ ）
A. 4-20mA B. 0-10V C. 开关量信号 D. 光纤信号
3. 在DCS系统中，用于实现控制回路的核心部件是（ ）
A. 控制器 B. 输入输出模块 C. 操作站 D. 通信网络
4. DCS控制系统的接地要求中，信号接地的目的是（ ）
A. 保障人身安全 B. 抑制干扰 C. 提高系统稳定性 D. 降低设备功耗
5. 对于DCS系统的控制算法，PID控制中积分作用的主要目的是（ ）
A. 消除稳态误差 B. 加快响应速度 C. 抑制超调 D. 提高系统增益
6. 在DCS系统中，历史数据的存储方式通常不包括（ ）
A. 硬盘存储 B. 磁带存储 C. 光盘存储 D. 云端存储
7. DCS控制系统中，操作员站的主要作用是（ ）
A. 进行系统组态 B. 执行控制算法 C. 显示监控画面和操作 D. 连接现场设备
8. 以下关于DCS系统通信网络的说法，错误的是（ ）
A. 采用冗余设计提高可靠性 B. 传输速率越高越好 C. 支持多种通信协议 D. 负责数据传输
9. DCS系统中，模拟量输入模块的主要功能是（ ）
A. 将数字信号转换为模拟信号 B. 将模拟信号转换为数字信号 C. 处理开关量信号 D. 实现控制算法
10. 对于DCS系统的调试，首先要进行的是（ ）
A. 硬件检查 B. 软件组态 C. 系统联调 D. 回路测试
11. 在DCS控制系统中，控制策略的组态是在（ ）中完成的。
A. 现场控制站 B. 操作员站 C. 工程师站 D. 通信网络
12. DCS系统中，数字量输出模块的作用是（ ）
A. 输出模拟控制信号 B. 输出开关量控制信号 C. 采集模拟量信号 D. 采集开关量信号
13. 以下哪种情况可能导致DCS系统通信故障（ ）
A. 网络线缆连接松动 B. 控制器参数设置错误 C. 输入输出模块损坏 D. 控制算法不合理
14. DCS控制系统的可靠性指标通常不包括（ ）
A. 平均无故障时间 B. 系统响应时间 C. 故障恢复时间 D. 冗余率
15. 在DCS系统中，用于显示实时数据的画面类型不包括（ ）
A. 趋势图 B. 流程图 C. 报表 D. 控制回路图
16. DCS系统调试过程中，对控制回路进行测试时，需要检查的内容不包括（ ）
A. 控制精度 B. 响应速度 C. 系统安全性 D. 画面显示效果
17. 对于DCS系统中的联锁保护功能，其作用是（ ）
A. 防止系统误操作 B. 提高系统控制精度 C. 加快系统响应速度 D. 降低系统功耗
18. DCS控制系统中，过程变量的采集频率主要取决于（ ）
A. 控制器性能 B. 系统组态要求 C. 现场设备变化速度 D. 操作员站性能
19. 在DCS系统调试中，检查系统接地电阻的目的是（ ）
A. 确保系统正常运行 B. 防止设备损坏 C. 保障人身安全 D. 以上都是
20. 以下关于DCS系统升级的说法，正确的是（ ）
A. 升级过程中不需要备份数据 B. 升级后不需要进行调试 C. 应谨慎评估升级风险 D. 随意升级不会影响系统性能

第II卷（非选择题，共60分）
填空题(总共10题，每题2分，将答案填在横线上)
1. DCS控制系统是一种______、______、______的控制系统。
2. DCS系统的硬件主要包括______、______、______、______等部分。
3. 在DCS系统中，常用的控制算法有______、______、______等。
4. DCS系统的通信网络主要采用______、______、______等通信协议。
5. 操作员站通过______与现场控制站进行数据交互。
6. DCS系统的接地方式主要有______、______、______。
7. 模拟量信号的传输方式有______和______两种。
8. 在DCS系统调试中，硬件检查包括检查设备的______、______、______等。
9. DCS系统中，历史数据的存储时间可根据用户需求进行______。
10. 对于DCS系统的控制回路，其组成部分包括______、______、______、______。

简答题(总共4题，每题5分，请简要回答问题)
1. 简述DCS控制系统中现场控制站的功能。
2. 说明DCS系统中PID控制算法的原理及各参数的作用。
3. 简述DCS系统通信网络的特点。
4. 阐述DCS系统调试的主要步骤。

分析题(总共2题，每题10分，请根据给定材料进行分析)
材料：在某化工生产过程中，DCS控制系统出现了控制偏差过大的问题。经过检查，发现是现场某温度传感器的输出信号异常。
1. 请分析可能导致温度传感器输出信号异常的原因。
2. 针对该问题，提出相应的解决措施。

材料：DCS系统运行一段时间后，操作员发现部分控制回路的响应速度变慢。经检查，发现通信网络的负载较重。
1. 分析通信网络负载重可能对DCS系统产生的影响。
2. 如何解决通信网络负载重的问题。

设计题(总共1题，每题20分，请根据要求进行设计)
设计一个简单的DCS控制系统，用于控制一个化学反应釜的温度和压力。要求画出系统架构图，并说明各部分的功能及作用。

答案：
第I卷答案
1. D
2. D
3. A
4. B
5. A
6. D
7. C
8. B
9. B
10. A
11. C
12. B
13. A
14. B
15. C
16. D
17. A
18. C
19. D
20. C

第II卷答案
填空题答案
1. 分散控制、集中管理、分级操作
2. 现场控制站、操作员站、工程师站、通信网络
3. PID控制、串级控制、比值控制
4. TCP/IP、Profibus、Modbus
5. 通信网络
6. 信号接地、屏蔽接地、安全接地
7. 电流传输、电压传输
8. 外观、连接、功能
9. 设置
10. 控制器、传感器、执行器、控制算法

简答题答案
1. 现场控制站的功能包括数据采集，采集现场设备的各种信号；控制算法执行，根据设定的控制算法对采集的数据进行处理；与现场设备连接，实现对现场设备的控制；与操作员站通信，上传数据及接收操作指令等。
2. PID控制算法原理为比例（P）、积分（I）、微分（D）作用的线性组合。比例作用用于快速响应偏差，使系统尽快趋近设定值；积分作用消除稳态误差；微分作用预测偏差变化趋势，加快系统响应速度并抑制超调。
3. DCS系统通信网络特点有采用冗余设计提高可靠性；支持多种通信协议，可连接不同设备；传输速率满足系统数据传输要求；负责系统各部分间的数据传输，实现信息共享。
4. DCS系统调试主要步骤：首先进行硬件检查，包括设备外观、连接、功能等；接着进行软件组态，设置控制策略等参数；然后进行系统联调，检查各部分协同工作情况；最后进行回路测试，检查控制回路性能。

分析题答案
1. 可能原因：温度传感器本身损坏；传感器接线松动或断路；现场环境干扰，如电磁干扰、温度变化剧烈等影响传感器输出；传感器与DCS系统的信号匹配问题。
2. 解决措施：更换损坏的温度传感器；检查并紧固接线；采取屏蔽措施减少电磁干扰，改善现场环境温度稳定性；检查信号传输线路及DCS系统中信号输入模块的设置，确保信号匹配。
1. 影响：控制回路响应速度变慢，导致生产过程控制不及时，影响产品质量和生产效率；可能引发系统不稳定，出现控制偏差甚至失控；影响操作员对系统的监控和操作判断。
2. 解决措施：检查通信网络设备，如交换机等，看是否有故障；优化网络拓扑结构，减少不必要的网络节点；合理分配通信带宽，限制非关键数据的传输；对通信网络进行扩容，增加网络设备或升级网络协议。

设计题答案
系统架构图：现场控制站通过传感器采集反应釜的温度和压力信号，经通信网络传至操作员站和工程师站。工程师站用于系统组态。操作员站可显示实时数据、进行操作控制。现场控制站根据采集信号，通过执行器控制反应釜温度和压力。
各部分功能及作用：传感器实时监测反应釜温度和压力；现场控制站进行数据处理并依据控制算法输出控制信号；通信网络传输数据；操作员站实现监控与操作；工程师站完成系统组态设置控制策略等。