化工仪表及自动化 化工、食品、制药、环境、轻工、生物等工艺类专业适用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 自动控制系统的组成 1

1.2 自动控制系统的分类 2

1.2.1 按系统的结构特点分类 3

1.2.2 按给定信号的特点分类 4

1.3 自动控制系统的品质指标 4

1.3.1 静态与动态 4

1.3.2 系统的品质指标 4

1.4 工艺管道及控制流程图 7

1.4.1 仪表功能标志 8

1.4.2 仪表位号 8

1.4.3 仪表的图形符号及安装位置 8

1.4.4 测量点与连接线的图形符号 8

1.4.5 常见执行机构及控制阀体的图形符号 9

1.4.6 常规仪表控制系统图形符号示例 9

1.5 化工自动化的发展概况 9

1.5.1 仪表化与局部自动化阶段 9

1.5.2 综合自动化阶段 9

1.5.3 全盘自动化阶段 10

习题与思考题 10

第2章 对象特性及其建模 12

2.1 对象的数学模型 12

2.2 模型形式及参数特性 13

2.2.1 线性系统输入输出模型的表示 13

2.2.2 模型特性参数对被控变量的影响 14

2.3 模型建立的方法 18

2.3.1 机理建模方法 18

2.3.2 实验建模方法 21

2.3.3 混合建模方法 24

习题与思考题 24

第3章 检测变送仪表 25

3.1 检测变送仪表的基本性能与分类 25

3.1.1 检测的基本概念 25

3.1.2 检测仪表的基本性能 26

3.1.3 检测仪表的分类 29

3.1.4 变送器的使用 30

3.2 压力检测仪表 31

3.2.1 压力的基本概念 32

3.2.2 压力检测仪表的分类 32

3.2.3 差压（压力）变送器 35

3.2.4 差动电容差压（压力）变送器 37

3.2.5 微型化压力变送器 38

3.2.6 压力检测仪表的选用和安装 41

3.3 温度检测仪表 43

3.3.1 温度测量的方法 43

3.3.2 热电偶温度检测仪表 44

3.3.3 热电阻温度检测仪表 50

3.3.4 DDZ—Ⅲ型温度变送器 52

3.3.5 微型化温度变送器 53

3.4 流量检测仪表 54

3.4.1 流量的基本概念 54

3.4.2 差压式流量计 55

3.4.3 靶式流量计 59

3.4.4 转子流量计 59

3.4.5 容积式流量计 61

3.4.6 涡轮流量计 62

3.4.7 涡街流量计 63

3.4.8 电磁流量计 64

3.5 物位检测仪表 65

3.5.1 浮力式液位变送器 65

3.5.2 差压式液位计 66

3.5.3 电容式物位计 68

3.5.4 超声波物位计 70

3.5.5 光电式物位计 72

3.6 成分分析仪表 72

3.6.1 pH计 74

3.6.2 红外气体分析仪 75

3.6.3 气相色谱分析仪 76

3.6.4 氧量分析仪 77

习题与思考题 80

第4章 显示仪表 82

4.1 模拟式显示仪表 82

4.1.1 动圈式显示仪表 82

4.1.2 自动平衡式显示仪表 83

4.1.3 声光式显示仪表 85

4.2 数字式显示仪表 86

4.2.1 显示仪表的发展趋势 86

4.2.2 全数字式显示仪表 86

4.2.3 数字模拟混合显示仪表 87

4.3 虚拟显示仪表 89

习题与思考题 90

第5章 自动控制仪表 91

5.1 控制器的发展与分类 91

5.1.1 控制器的发展过程 91

5.1.2 控制器的分类 92

5.2 控制器基本控制规律 92

5.2.1 双位控制 93

5.2.2 比例控制（P） 94

5.2.3 比例积分控制（PI） 97

5.2.4 比例微分控制（PD） 98

5.2.5 比例积分微分控制（PID） 99

5.2.6 PID控制规律总结 100

5.3 模拟式控制器 100

5.4 数字式控制器 102

5.4.1 数字式控制器的组成 102

5.4.2 可编程序控制器 104

5.4.3 专家自整定控制器 107

5.5 执行器 108

5.5.1 执行器的分类及特点 108

5.5.2 执行器的组合方式 109

5.5.3 执行器的基本结构 110

5.6 调节机构 110

5.6.1 调节阀的分类 110

5.6.2 调节阀的流量特性 112

5.7 执行机构 116

5.7.1 电动执行机构 116

5.7.2 气动执行机构 117

5.8 电—气转换器和电—气阀门定位器 118

5.9 执行器的选择 119

5.9.1 执行器结构形式的选择 119

5.9.2 调节阀流量特性的选择 120

5.9.3 调节阀口径的选择 121

习题与思考题 121

第6章 简单控制系统 123

6.1 简单控制系统的基本结构 123

6.2 简单控制系统设计的主要内容 124

6.3 简单控制系统的方案设计 124

6.3.1 被控变量的选择 124

6.3.2 操纵变量的选择 125

6.3.3 放大系数、时间参数和滞后时间对控制质量的影响 126

6.4 元件特性对控制系统的影响 128

6.4.1 测量元件时间常数对控制系统的影响 128

6.4.2 测量元件输出信号传递滞后对控制系统的影响 129

6.4.3 执行元件对控制系统的影响 130

6.5 控制器的设计 130

6.5.1 控制器控制规律的选择 130

6.5.2 控制器正、反作用的确定 131

6.6 控制器参数的工程整定 132

6.6.1 临界比例度法 132

6.6.2 衰减曲线法 134

6.6.3 经验法 135

6.7 单回路控制系统的投运 135

6.8 简单控制系统的分析与设计 136

6.8.1 蒸汽加热、物料温度控制系统的分析与设计 136

6.8.2 喷雾式干燥设备控制系统的分析与设计 137

6.8.3 精馏塔控制系统的分析与设计 138

习题与思考题 142

第7章 复杂控制系统 143

7.1 提高控制品质的控制系统 143

7.1.1 串级控制系统 143

7.1.2 前馈控制系统 152

7.1.3 大延时控制系统 157

7.2 特定要求过程控制系统 159

7.2.1 比值控制系统 159

7.2.2 均匀控制系统 161

7.2.3 分程控制系统 163

7.2.4 选择性控制系统 166

习题与思考题 167

第8章 计算机控制系统 169

8.1 计算机控制系统的组成与特点 169

8.1.1 计算机控制系统的组成 169

8.1.2 计算机控制系统的特点及用途 169

8.2 直接数字控制系统 170

8.3 集散控制系统 171

8.4 现场总线控制系统 173

8.4.1 现场总线的组成 173

8.4.2 现场总线控制系统的结构 173

8.4.3 现场总线控制系统的特点 174

8.5 控制系统实例分析 175

8.5.1 工业水处理pH值的智能控制 175

8.5.2 集散控制系统在火力发电厂中的应用实例 178

8.5.3 现场总线控制系统的应用实例 181

习题与思考题 184

附录 185

附录A 铂铑10-铂热电偶分度表 185

附录B 镍铬-铜镍热电偶分度表 189

附录C 镍铬-镍硅热电偶分度表 190

附录D Pt100热电阻分度表 193

附录E Cu50热电阻分度表 196

附录F Cu100热电阻分度表 196

参考文献 198