2025年大学第四学年（自动化）工业自动化综合试题及答案.doc

2025年大学第四学年（自动化）工业自动化综合试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第 I 卷（选择题 共30分）
本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下哪种控制算法常用于工业自动化中实现对系统的精确控制？
A. 比例控制
B. 积分控制
C. 微分控制
D. 以上都是

2. 工业自动化中常用的传感器类型不包括以下哪一项？
A. 温度传感器
B. 压力传感器
C. 视觉传感器
D. 情感传感器

3. 可编程逻辑控制器（PLC）的编程语言中，哪种语言类似于继电器控制电路？
A. 梯形图
B. 指令表
C. 功能块图
D. 结构化文本

4. 工业自动化系统中，用于实现设备之间通信的协议是？
A. HTTP协议
B. TCP/IP协议
C. Modbus协议
D. FTP协议

5. 自动化生产线中，用于搬运物料的常见设备是？
A. 机器人
B. 输送带
C. 数控机床
D. 传感器

6. 以下哪种技术可以提高工业自动化系统的可靠性和稳定性？
A. 冗余设计
B. 云计算技术
C. 大数据分析
D. 人工智能算法

7. 工业自动化中，对电机进行调速控制的常用方法是？
A. 改变电源电压
B. 改变电机极对数
C. 变频调速
D. 以上都对

8. 自动化控制系统中，反馈环节的作用是？
A. 检测输入信号
B. 对输出信号进行修正
C. 放大输入信号
D. 产生控制信号

9. 工业自动化领域中，常用于监控系统运行状态的软件是？
A. 办公软件
B. 组态软件
C. 图像处理软件
D. 音频编辑软件

10. 以下哪种设备不属于工业自动化中的执行机构？
A. 电磁阀
B. 接触器
C. 传感器
D. 气缸

第 II 卷（非选择题 共70分）

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 工业自动化系统主要由______、______、______和______四部分组成。
2. 自动化控制系统按其结构可分为______控制系统和______控制系统。
3. 常用的PID控制器参数有______、______和______。
4. 工业以太网的传输介质主要有______、______和______。
5. 机器人的编程方式主要有______编程和______编程。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述工业自动化的发展趋势。
2. 说明PLC的工作原理。
3. 阐述传感器在工业自动化中的作用。

四、分析题（共15分）
材料：某自动化生产线在运行过程中出现产品质量不稳定的情况。经过检查发现，生产线中的某个传感器信号出现波动，导致后续的控制环节出现偏差。已知该传感器用于检测产品的某个关键尺寸，当尺寸超出规定范围时，传感器会发出信号给PLC进行处理。
问题：请分析可能导致传感器信号波动的原因，并提出相应的解决措施。

五、设计题（共20分）
设计一个简单的工业自动化控制系统，用于控制一个水箱的水位。要求：当水位低于下限值时，水泵启动向水箱注水；当水位高于上限值时，水泵停止注水。画出控制系统的原理图，并说明各部分的作用。

答案：
第 I 卷答案
1. D
2. D
3. A
4. C
5. B
6. A
7. D
8. B
9. B
10. C

第 II 卷答案
二、填空题答案
1. 控制器、执行机构、检测装置、被控对象
2. 开环、闭环
3. 比例系数、积分时间常数、微分时间常数
4. 双绞线、光纤、同轴电缆
5. 示教、离线

三、简答题答案
1. 工业自动化的发展趋势包括智能化，利用人工智能、大数据等技术实现更智能的控制与决策；网络化，工业以太网等网络技术应用更广泛，实现设备互联互通；集成化，将多种自动化技术和系统深度集成；绿色化，注重节能降耗与环保。
2. PLC的工作原理是通过周期性循环扫描方式工作。首先读取输入信号状态，然后根据用户编写的程序进行逻辑运算，最后将运算结果输出到相应的输出端，驱动外部设备。在每个扫描周期中，依次执行输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
3. 传感器在工业自动化中的作用有检测各种物理量、化学量等，为控制系统提供准确的输入信号，如检测温度、压力、位置等，以便对生产过程进行监测；用于产品质量检测，保证产品质量符合标准；实现自动化生产中的物料检测、计数等功能，提高生产效率和自动化水平。

四、分析题答案
可能导致传感器信号波动的原因有：传感器本身故障，如内部元件老化、损坏等；安装位置不当，受到外界干扰，如振动、电磁干扰等；检测环境变化，如温度、湿度变化影响传感器性能。解决措施：更换故障传感器；重新调整传感器安装位置，避免干扰；对检测环境进行优化，如采取减振措施、屏蔽电磁干扰，控制温湿度在合适范围。

五、设计题答案
控制系统原理图：水箱上安装液位传感器，将水位信号传至PLC。PLC根据水位信号控制中间继电器，中间继电器控制交流接触器，进而控制水泵电机。当水位低于下限值，液位传感器给PLC低电平信号，PLC输出使中间继电器吸合，交流接触器吸合，水泵电机启动注水；当水位高于上限值，液位传感器给PLC高电平信号，PLC输出使中间继电器断开，交流接触器断开，水泵电机停止注水。