2025年輪機自動化考試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某船舶主機缸套水溫度控制系統(tǒng)采用Pt100熱電阻作為溫度傳感器，當傳感器接線端子因鹽霧腐蝕出現(xiàn)接觸電阻增大時，系統(tǒng)顯示溫度會（）。A.偏高B.偏低C.不變D.波動加劇答案：A解析：Pt100熱電阻通過測量電阻值反映溫度，接觸電阻增大相當于在測量回路中串聯(lián)額外電阻，導致測量電路總電阻增加，系統(tǒng)會將其誤判為熱電阻本身電阻增大，因此顯示溫度偏高。2.船舶輔鍋爐水位控制系統(tǒng)中，若采用雙沖量控制方案，其輸入信號通常為（）。A.水位、蒸汽流量B.水位、給水流量C.蒸汽流量、給水流量D.水位、爐膛壓力答案：A解析：雙沖量控制通過引入蒸汽流量（前饋信號）補償“虛假水位”現(xiàn)象，主信號為水位，輔助信號為蒸汽流量，可提前調(diào)節(jié)給水量，避免水位劇烈波動。3.某PLC控制系統(tǒng)中，輸入模塊型號為SM321DI32×DC24V，其含義是（）。A.32點直流24V數(shù)字量輸入模塊B.32點直流24V模擬量輸入模塊C.32點交流24V數(shù)字量輸入模塊D.32點交流24V模擬量輸入模塊答案：A解析：SM321為西門子S7-300系列輸入模塊，DI表示數(shù)字量輸入（DigitalInput），32×DC24V表示32個通道，每個通道支持直流24V信號。4.船舶電站自動并車裝置中，同步表指針順時針快速旋轉(zhuǎn)時，說明待并機（）。A.頻率高于電網(wǎng)頻率B.頻率低于電網(wǎng)頻率C.電壓高于電網(wǎng)電壓D.電壓低于電網(wǎng)電壓答案：B解析：同步表指針旋轉(zhuǎn)方向反映頻率差：順時針旋轉(zhuǎn)表示待并機頻率低于電網(wǎng)頻率（ω待<ω網(wǎng)），逆時針則相反；旋轉(zhuǎn)速度反映頻率差大小，快速旋轉(zhuǎn)說明頻率差大。5.關(guān)于CAN總線在船舶自動化系統(tǒng)中的應用，下列描述錯誤的是（）。A.支持多主通信模式B.采用差分信號傳輸，抗干擾能力強C.通信速率固定為500kbpsD.可實現(xiàn)傳感器與控制器的高速數(shù)據(jù)交換答案：C解析：CAN總線通信速率可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)長度調(diào)整（如短距離可達1Mbps，長距離降低至5kbps），并非固定值；多主模式、差分傳輸是其典型優(yōu)勢。6.主機遙控系統(tǒng)中，當駕駛臺與集控室同時發(fā)出車令時，系統(tǒng)應優(yōu)先執(zhí)行（）。A.駕駛臺指令B.集控室指令C.按時間先后順序D.自動切換至應急模式答案：A解析：根據(jù)SOLAS公約要求，駕駛臺指令優(yōu)先級高于集控室，確保航行安全；集控室指令僅在駕駛臺未發(fā)令時有效。7.某壓力傳感器輸出信號為4-20mA，當測量范圍為0-1MPa時，輸出12mA對應的壓力值為（）。A.0.5MPaB.0.6MPaC.0.7MPaD.0.8MPa答案：A解析：4mA對應0MPa，20mA對應1MPa，電流增量16mA對應壓力增量1MPa。12mA-4mA=8mA，8mA/16mA×1MPa=0.5MPa。8.下列屬于開關(guān)量輸入信號的是（）。A.燃油溫度（0-100℃）B.分油機運行狀態(tài)（運行/停止）C.主機轉(zhuǎn)速（0-1000rpm）D.氣缸壓力（0-20MPa）答案：B解析：開關(guān)量信號為離散狀態(tài)（如通/斷、運行/停止），模擬量信號為連續(xù)變化的物理量（溫度、轉(zhuǎn)速、壓力等）。9.自動舵系統(tǒng)中，比例（P）控制環(huán)節(jié)的主要作用是（）。A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.抑制高頻干擾C.加快響應速度D.防止超調(diào)答案：C解析：比例控制輸出與偏差成正比，偏差越大，輸出越大，可快速減小偏差，加快系統(tǒng)響應；積分（I）消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分（D）抑制超調(diào)。10.船舶冷藏集裝箱控制系統(tǒng)中，若蒸發(fā)器溫度傳感器故障（斷路），系統(tǒng)最可能的表現(xiàn)是（）。A.壓縮機持續(xù)運行B.壓縮機不啟動C.溫度顯示負值D.冷凝器風扇停轉(zhuǎn)答案：A解析：蒸發(fā)器溫度傳感器斷路時，測量電路電流為0（或超出量程下限），系統(tǒng)誤判為溫度遠低于設(shè)定值，會持續(xù)啟動壓縮機以降低溫度，導致壓縮機過載。二、填空題（每空1分，共20分）1.船舶自動化系統(tǒng)中，常用的溫度傳感器有______（如Pt100）、______（如K型）和熱敏電阻。答案：熱電阻；熱電偶2.PLC的工作周期分為______、______和輸出刷新三個階段，其中______階段的掃描時間直接影響系統(tǒng)響應速度。答案：輸入采樣；用戶程序執(zhí)行；用戶程序執(zhí)行3.主機遙控系統(tǒng)的安全保護功能通常包括______（如超速保護）、______（如滑油低壓保護）和倒車啟動保護。答案：轉(zhuǎn)速限制；參數(shù)限制4.船舶電網(wǎng)自動調(diào)頻調(diào)載裝置的主要任務是維持電網(wǎng)______穩(wěn)定和______合理分配。答案：頻率；有功功率5.氣動執(zhí)行器的氣開式結(jié)構(gòu)是指當控制信號增大時，閥門______（打開/關(guān)閉）；氣關(guān)式則相反。答案：打開6.柴油機電子調(diào)速器的核心部件是______，其輸入信號包括______、設(shè)定轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速。答案：控制器（或微處理器）；柴油機實際轉(zhuǎn)速7.船舶火災自動報警系統(tǒng)中，煙霧傳感器可分為______（利用煙霧遮擋光線）和______（利用煙霧顆粒電離空氣）兩類。答案：光電式；離子式8.分油機自動控制系統(tǒng)中，常見的排渣控制邏輯有______（按時間周期排渣）和______（按雜質(zhì)積累量排渣）。答案：定時排渣；差壓排渣9.船舶壓載水自動控制系統(tǒng)的主要功能包括______、______和壓載水置換。答案：壓載；排水10.工業(yè)以太網(wǎng)在船舶自動化中的應用優(yōu)勢包括______、______和支持遠程監(jiān)控。答案：高傳輸速率；強擴展性三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述電動執(zhí)行器的組成及各部分作用。答案：電動執(zhí)行器主要由執(zhí)行機構(gòu)、伺服放大器和位置反饋裝置組成。（1）執(zhí)行機構(gòu)：將電信號轉(zhuǎn)換為機械位移（如閥桿升降或旋轉(zhuǎn)），直接控制閥門開度；（2）伺服放大器：接收控制器輸出的控制信號（如4-20mA），放大后驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作；（3）位置反饋裝置：檢測執(zhí)行機構(gòu)的實際位置（如電位器或編碼器），反饋至控制器形成閉環(huán)控制，確保閥門開度與控制信號一致。2.說明PID控制中比例（P）、積分（I）、微分（D）環(huán)節(jié)的作用及參數(shù)調(diào)整對系統(tǒng)性能的影響。答案：（1）比例環(huán)節(jié)（P）：輸出與偏差成正比，加快響應速度；比例系數(shù)Kp過大易導致超調(diào)甚至振蕩，過小則響應緩慢。（2）積分環(huán)節(jié)（I）：消除穩(wěn)態(tài)誤差；積分時間Ti過?。ǚe分作用強）會加劇超調(diào)，過大則消除誤差速度慢。（3）微分環(huán)節(jié)（D）：預測偏差變化趨勢，抑制超調(diào)；微分時間Td過大易引入高頻噪聲，過小則對快速變化的偏差抑制效果差。3.船舶主機遙控系統(tǒng)中“臨界轉(zhuǎn)速回避”功能的作用及實現(xiàn)方式。答案：作用：避免主機在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域（軸系固有頻率附近）長期運行，防止機械共振導致設(shè)備損壞。實現(xiàn)方式：系統(tǒng)預先存儲主機臨界轉(zhuǎn)速范圍（如n1~n2），當車令轉(zhuǎn)速進入該區(qū)間時，自動將轉(zhuǎn)速限制為臨界區(qū)上限或下限（如n2+5%或n1-5%），直至車令轉(zhuǎn)速離開臨界區(qū)；若車令需穿越臨界區(qū)（如從n1-10%加速至n2+10%），則以最快速度通過，減少停留時間。4.簡述船舶電站自動并車的條件及并車成功后的功率分配原則。答案：并車條件：（1）待并機電壓與電網(wǎng)電壓幅值相等（誤差≤5%）；（2）待并機頻率與電網(wǎng)頻率相等（誤差≤0.5Hz）；（3）待并機電壓與電網(wǎng)電壓相位相同（相位差≤10°）。功率分配原則：并車成功后，自動調(diào)頻調(diào)載裝置根據(jù)各發(fā)電機的容量比例分配有功功率（如兩臺同容量發(fā)電機均分負載），同時通過自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）分配無功功率，確保電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。5.分析船舶自動化系統(tǒng)中電磁干擾（EMI）的主要來源及抑制措施。答案：主要來源：（1）電氣設(shè)備運行（如電機啟動、開關(guān)通斷產(chǎn)生的脈沖干擾）；（2）高頻設(shè)備（如無線通信設(shè)備、變頻器的載波信號）；（3）接地不良導致的地電位差干擾。抑制措施：（1）屏蔽：傳感器信號線采用屏蔽電纜，金屬外殼接地；（2）濾波：在電源輸入端加裝濾波器，抑制高頻噪聲；（3）隔離：使用信號隔離器或光電耦合器，阻斷干擾信號傳遞；（4）接地：系統(tǒng)采用單點接地，避免地環(huán)路；（5）合理布線：強電與弱電線路分開敷設(shè)，減少平行長度。四、分析題（每題10分，共20分）1.某船舶燃油粘度控制系統(tǒng)采用電-氣轉(zhuǎn)換器將4-20mA信號轉(zhuǎn)換為0.02-0.1MPa氣壓信號，控制氣動調(diào)節(jié)閥。運行中發(fā)現(xiàn)：當設(shè)定粘度增大時，調(diào)節(jié)閥開度增大（燃油流量增加），但實際粘度上升緩慢，甚至出現(xiàn)下降現(xiàn)象。試分析可能的故障原因及排查步驟。答案：可能故障原因及排查步驟：（1）粘度傳感器故障：傳感器測量滯后或誤差大（如檢測元件污染），導致反饋粘度值不準確。排查：用標準粘度計比對傳感器輸出，清潔或更換傳感器。（2）電-氣轉(zhuǎn)換器故障：轉(zhuǎn)換特性偏移（如4mA對應氣壓高于0.02MPa），導致調(diào)節(jié)閥實際開度小于控制信號要求。排查：輸入4mA、12mA、20mA信號，測量輸出氣壓是否對應0.02MPa、0.06MPa、0.1MPa，校準或更換轉(zhuǎn)換器。（3）氣動調(diào)節(jié)閥卡阻：閥桿因結(jié)垢或密封老化卡頓，無法隨氣壓信號靈活動作。排查：手動操作調(diào)節(jié)閥，檢查是否靈活；拆卸清理或更換密封件。（4）燃油溫度補償失效：粘度與溫度相關(guān)，若溫度傳感器故障或補償算法錯誤，系統(tǒng)未正確調(diào)整加熱量，導致粘度控制失效。排查：檢查溫度傳感器輸出及控制系統(tǒng)的溫度補償邏輯，修復或重新整定參數(shù)。2.某PLC控制的船舶泵組自動切換系統(tǒng)（3臺泵，1用2備），設(shè)計要求：當運行泵故障（電機電流超上限）時，自動切換至第一備用泵；若備用泵啟動失?。?0秒內(nèi)未反饋運行信號），則切換至第二備用泵；所有泵故障時發(fā)出報警。實際運行中，當運行泵故障后，系統(tǒng)未啟動第一備用泵，試分析可能的電氣及程序原因。答案：可能原因及分析：（1）電氣原因：①備用泵啟動回路故障（如接觸器線圈斷路、熱繼電器保護未復位），導致無法接收啟動信號；②備用泵的運行反饋信號未正確輸入PLC（如行程開關(guān)損壞、信號線斷路），PLC誤判為啟動失敗，提前切換至第二備用泵；③電流檢測模塊故障（如傳感器輸出超量程、模塊通道損壞），PLC未檢測到運行泵的故障信號，未觸發(fā)切換邏輯。（2）程序原因：①故障檢測邏輯錯誤（如電流超上限的判斷條件未設(shè)置，或延遲時間過短/過長）；②備用泵的優(yōu)先級設(shè)置錯誤（第一備用泵未被正確標記為“可用”狀態(tài)）；③互鎖條件未解除（如備用泵處于“檢修”狀態(tài)，程序未跳過該泵）；④輸出繼電器線圈地址錯誤（啟動信號發(fā)送至錯誤的泵控制回路）。五、綜合應用題（20分）設(shè)計一套基于PLC的船舶分油機自動控制系統(tǒng)，要求實現(xiàn)以下功能：（1）啟動前檢查：油箱油位≥15%、冷卻水壓力≥0.3MPa、加熱溫度≥70℃；（2）正常運行：分油機轉(zhuǎn)速達98%額定轉(zhuǎn)速后，開啟進油閥；（3）排渣控制：每運行2小時自動排渣一次，或分離筒差壓≥0.15MPa時強制排渣；（4）保護功能：轉(zhuǎn)速低于90%額定轉(zhuǎn)速時停機，滑油壓力低于0.1MPa時報警并停機。請完成以下設(shè)計內(nèi)容：（1）列出所需檢測的輸入信號（類型及用途）；（2）畫出簡化的控制流程圖；（3）說明PLC輸出信號的控制對象及動作邏輯。答案：（1）輸入信號列表：|信號類型|信號名稱|用途||---------|---------|------||開關(guān)量輸入（DI）|油箱油位低報警信號（油位<15%時斷開）|啟動前油位檢查||模擬量輸入（AI）|冷卻水壓力（0-0.5MPa，4-20mA）|啟動前壓力檢查（≥0.3MPa允許啟動）||模擬量輸入（AI）|加熱溫度（0-100℃，4-20mA）|啟動前溫度檢查（≥70℃允許啟動）||模擬量輸入（AI）|分油機轉(zhuǎn)速（0-3000rpm，4-20mA）|監(jiān)測轉(zhuǎn)速（判斷是否達98%額定轉(zhuǎn)速/是否低于90%）||模擬量輸入（AI）|分離筒差壓（0-0.2MPa，4-20mA）|排渣觸發(fā)條件（≥0.15MPa時強制排渣）||開關(guān)量輸入（DI）|滑油壓力低報警信號（壓力<0.1MPa時斷開）|保護停機觸發(fā)|（2）控制流程圖（文字描述）：啟動條件滿足（油位≥15%、水壓≥0.3MPa、溫度≥70℃）→啟動分油機電機→監(jiān)測轉(zhuǎn)速→轉(zhuǎn)速≥98%額定轉(zhuǎn)速→開啟進油閥（開始分油）→進入運行計時（T=0）→每2小時觸發(fā)排渣（T≥2h）或差壓≥0.15MPa→關(guān)閉進油閥→執(zhí)行排渣程序（開啟排渣閥、沖洗水閥，延時后關(guān)閉）→排渣完成→重新開啟進油閥，T=0→循環(huán)運行。若運行中轉(zhuǎn)速<90%或滑油壓力<0.1MPa→關(guān)閉進油閥→停止分油機電機→發(fā)出報警。（3）PLC輸出信號及控制邏輯：|輸出類型|控制對象|