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绪论 1

第一章 自动控制系统基本概念 3

第一节 化工自动化的主要内容 3

第二节 自动控制系统的基本组成及方块图 4

第三节 自动控制系统的分类 7

第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 8

一、控制系统的静态与动态 8

二、控制系统的过渡过程 8

三、控制系统的品质指标 10

四、影响控制系统过渡过程品质的主要因素 12

第五节 工艺管道及控制流程图 13

一、图形符号 13

二、字母代号 14

习题与思考题 15

三、仪表位号 15

第二章 过程特性及其数学模型 18

第一节 化工过程的特点及其描述方法 18

第二节 对象数学模型的建立 20

一、建模目的 20

二、机理建模 20

三、实验建模 24

第三节 描述对象特性的参数 26

一、放大系数K 26

二、时间常数T 27

三、滞后时间τ 29

习题与思考题 32

二、仪表的性能指标 34

一、测量过程与测量误差 34

第三章 检测仪表与传感器 34

第一节 概述 34

三、工业仪表的分类 37

第二节 压力检测及仪表 38

一、压力单位及测压仪表 38

二、弹性式压力计 39

三、电气式压力计 41

四、智能型压力变送器 46

五、压力计的选用及安装 47

第三节 流量检测及仪表 49

一、概述 49

二、差压式流量计 50

三、转子流量计 55

四、椭圆齿轮流量计 60

五、涡轮流量计 61

六、电磁流量计 61

七、漩涡流量计 62

八、质量流量计 63

第四节 物位检测及仪表 65

一、概述 65

二、差压式液位变送器 66

三、电容式物位传感器 68

四、核辐射物位计 70

五、称重式液罐计量仪 70

第五节 温度检测及仪表 71

一、温度检测方法 72

二、热电偶温度计 74

三、热电阻温度计 81

四、电动温度变送器 83

五、一体化温度变送器 84

六、智能式温度变送器 85

七、测温元件的安装 86

第六节 现代检测技术与传感器的发展 87

一、软测量技术的发展 87

二、现代传感器技术的发展 88

习题与思考题 90

附录一 常用压力表规格及型号 93

附录二 铂铑10-铂热电偶分度表 93

附录四 镍铬-镍硅热电偶分度表 96

附录三 镍铬-铜镍热电偶分度表 96

附录五 铂电阻分度表 98

附录六 铜电阻（Cu50）分度表 100

附录七 铜电阻（Cu100）分度表 101

第四章 显示仪表 102

第一节 模拟式显示仪表 102

一、自动电子电位差计 102

二、自动电子平衡电桥 105

第二节 数字式显示仪表 108

一、数字式显示仪表的特点及分类 108

二、数字式显示仪表的基本组成 108

第三节 新型显示仪表 109

一、无笔、无纸记录仪 110

习题与思考题 111

二、虚拟显示仪表 111

第五章 自动控制仪表 112

第一节 概述 112

第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 112

一、双位控制 113

二、比例控制 114

三、积分控制 117

四、微分控制 118

第三节 模拟式控制器 119

一、基本构成原理及部件 119

二、DDZ-Ⅲ型电动控制器 120

第四节 数字式控制器 122

一、数字式控制器的主要特点 122

二、数字式控制器的基本构成 123

三、KMM型可编程序调节器 125

第五节 可编程序控制器 126

一、概述 126

二、可编程序控制器的基本组成 128

三、可编程序控制器的编程语言 130

四、OMRONC系列PLC 131

五、应用示例 135

习题与思考题 139

第六章 执行器 140

第一节 气动执行器 140

一、气动执行器的结构与分类 140

二、控制阀的流量特性 143

三、控制阀的选择 146

四、气动执行器的安装和维护 148

第二节 电动执行器 148

第三节 电-气转换器及电-气阀门定位器 149

一、电-气转换器 149

二、电-气阀门定位器 150

第四节 数字阀与智能控制阀 150

一、数字阀 150

二、智能控制阀 151

习题与思考题 151

第七章 简单控制系统 153

第一节 简单控制系统的结构与组成 153

一、被控变量的选择 154

第二节 简单控制系统的设计 154

二、操纵变量的选择 156

三、测量元件特性的影响 158

四、控制器控制规律的选择 160

第三节 控制器参数的工程整定 163

一、临界比例度法 163

二、衰减曲线法 164

三、经验凑试法 164

习题与思考题 166

第八章 复杂控制系统 168

第一节 串级控制系统 168

一、概述 168

二、串级控制系统的工作过程 170

四、串级控制系统中副回路的确定 172

三、串级控制系统的特点 172

五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 175

六、控制器参数的工程整定 177

第二节 均匀控制系统 178

一、均匀控制的目的 178

二、均匀控制方案 179

第三节 比值控制系统 180

一、概述 180

二、比值控制系统的类型 181

第四节 前馈控制系统 183

一、前馈控制系统及其特点 183

二、前馈控制的主要形式 185

一、基本概念 187

第五节 选择性控制系统 187

三、前馈控制的应用场合 187

二、选择性控制系统的类型 188

三、积分饱和及其防止 192

第六节 分程控制系统 193

一、概述 193

二、分程控制的应用场合 194

三、分程控制中的几个问题 196

第七节 多冲量控制系统 196

习题与思考题 198

第九章 新型控制系统 200

第一节 自适应控制系统 200

一、变增益自适应控制 200

四、自校正控制系统 201

三、直接优化目标函数的自适应控制系统 201

二、模型参考自适应控制系统 201

第二节 预测控制 202

一、预测控制的基本结构 202

二、预测控制的特点及应用 203

第三节 其他新型控制系统 204

一、智能控制 204

二、专家控制系统 205

三、模糊控制系统 207

四、神经元网络控制 207

五、故障检测与故障诊断 209

六、解耦控制系统 211

八、鲁棒控制 213

七、推断控制系统 213

习题与思考题 214

第十章 计算机控制系统 215

第一节 概述 215

一、计算机控制系统的组成 215

二、计算机控制系统的特点 216

三、计算机控制系统的发展过程 216

第二节 集散控制系统 218

一、集散控制系统的特点 218

二、集散控制系统的基本构成 219

三、CENTUM-CS集散控制系统 219

第三节 现场总线控制系统 226

一、现场总线控制系统的特点 226

三、主要的现场总线系统简介 228

二、现场总线国际标准化 228

习题与思考题 229

第十一章 典型化工单元的控制方案 230

第一节 流体输送设备的控制方案 230

一、离心泵的控制方案 230

二、往复泵的控制方案 231

三、压气机的控制方案 232

四、离心式压缩机的防喘振控制 233

第二节 传热设备的自动控制 235

一、两侧均无相变化的换热器控制方案 235

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制 237

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 238

第三节 精馏塔的自动控制 239

二、精馏塔的干扰因素 240

一、工艺要求 240

三、精馏塔的控制方案 241

第四节 化学反应器的自动控制 244

一、化学反应器的控制要求 245

二、釜式反应器的温度自动控制 245

三、固定床反应器的自动控制 246

四、流化床反应器的自动控制 248

第五节 生化过程的控制 248

一、常用生化过程控制 249

二、青霉素发酵过程控制 250

三、啤酒发酵过程控制 251

习题与思考题 251

参考文献 253