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第1章 绪论 1

1.1 工业过程控制的基本概念 1

1.1.1 过程自动化及仪表发展概述 1

1.1.2 自动控制系统的组成及框图 2

1.1.3 自动控制系统的分类 5

1.1.4 自动控制系统的过渡过程及品质指标 6

1.1.5 工艺管道及控制流程图 9

1.2 过程特性 13

1.2.1 过程特性的类型 13

1.2.2 过程的数学描述 14

1.2.3 过程对象特性的参数 16

思考题与习题 19

第2章 测量仪表及传感器 21

2.1 概述 21

2.1.1 测量过程与测量误差 21

2.1.2 传感器与变送器 22

2.1.3 仪表的性能指标 22

2.1.4 工业仪表的分类 25

2.1.5 仪表防爆的基本知识 26

2.2 压力检测及仪表 29

2.2.1 压力单位及测压仪表 30

2.2.2 弹性式压力计 31

2.2.3 电气式压力计 32

2.2.4 压力计的选用及安装 38

2.3 流量检测及仪表 40

2.3.1 概述 40

2.3.2 差压式流量计 41

2.3.3 转子流量计 44

2.3.4 椭圆齿轮流量计 45

2.3.5 涡轮流量计 46

2.3.6 电磁流量计 47

2.3.7 涡街流量计 48

2.3.8 质量流量计 49

2.3.9 流量仪表的选用 50

2.4 温度检测及仪表 51

2.4.1 温标 51

2.4.2 温度检测的主要方法 53

2.4.3 热电偶温度计 53

2.4.4 热电阻温度计 59

2.4.5 其他温度检测方法及仪表 62

2.4.6 测温元件的安装 63

2.5 物位检测及仪表 64

2.5.1 物位检测的主要方法 64

2.5.2 静压式物位检测 65

2.5.3 浮力式物位检测 68

2.5.4 电气式物位检测 69

2.5.5 核辐射物位计 70

2.5.6 声学式物位检测 71

思考题与习题 71

第3章 显示仪表 73

3.1 模拟显示仪表 73

3.1.1 自动电子电位差计 74

3.1.2 自动电子平衡电桥 76

3.2 数字显示仪表 78

3.2.1 数字显示仪表分类 79

3.2.2 数字显示仪表的主要技术指标 79

3.2.3 数字显示仪表的基本组成 80

3.2.4 XMZ系列单回路数字显示仪表 81

3.3 图像显示仪表 82

3.3.1 无纸记录仪 82

3.3.2 虚拟显示仪表 83

思考题与习题 85

第4章 控制器 86

4.1 概述 86

4.2 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 87

4.2.1 双位控制 87

4.2.2 比例控制 89

4.2.3 积分控制 91

4.2.4 微分控制 92

4.3 模拟式控制器 94

4.3.1 模拟式控制器的基本结构 94

4.3.2 DDZ-Ⅲ型电动单元控制器 94

4.4 数字式控制器 97

4.4.1 数字式控制器的主要特点 97

4.4.2 数字式控制器的基本构成 98

4.5 可编程序控制器 105

4.5.1 概述 105

4.5.2 可编程序控制器的基本组成 107

4.5.3 可编程序控制器的编程语言 110

4.5.4 应用举例 114

思考题与习题 117

第5章 执行器 119

5.1 概述 119

5.1.1 执行器的作用 119

5.1.2 执行器的构成 119

5.1.3 执行器的分类及特点 119

5.1.4 执行器的作用方式 120

5.2 执行机构 120

5.2.1 气动执行机构 120

5.2.2 电动执行机构 122

5.3 控制阀 122

5.3.1 控制阀结构 122

5.3.2 控制阀类型 123

5.4 数字阀和智能控制阀 125

5.4.1 数字阀 125

5.4.2 智能控制阀 126

思考题与习题 126

第6章 控制方法 127

6.1 单回路控制 127

6.1.1 对象特性 127

6.1.2 被控变量及操纵变量的选择 129

6.1.3 滞后对控制系统的影响 129

6.1.4 调节阀流量特性的选择 130

6.1.5 阀门定位器的选用 131

6.1.6 控制器正、反作用的选择 132

6.1.7 一些常见的控制系统分析 132

6.2 串级控制 134

6.2.1 串级控制系统的基本概念及工作过程 134

6.2.2 串级控制系统的特点 135

6.2.3 串级控制系统的设计原则 136

6.3 前馈控制 137

6.3.1 前馈控制的基本概念 137

6.3.2 前馈控制模型 137

6.3.3 前馈-反馈控制 140

6.4 大纯滞后过程的控制 141

6.5 具有反向响应过程特性的控制 142

6.6 比值控制 145

6.6.1 比值控制的目的 145

6.6.2 几种常见的比值控制方案 145

6.6.3 比值控制系统注意事项 147

6.6.4 数字比值控制系统 148

6.7 均匀控制 148

6.7.1 均匀控制的目的和任务 148

6.7.2 均匀控制方案的实施 149

6.8 选择性控制 149

6.8.1 用于设备软保护的选择性控制 149

6.8.2 其他选择性控制系统 151

思考题与习题 152

第7章 计算机控制系统 153

7.1 集散控制系统（DCS） 153

7.1.1 DCS概述 153

7.1.2 DCS的网络结构 154

7.1.3 现场控制站 155

7.1.4 操作站 157

7.1.5 DCS的软件 157

7.2 现场总线控制系统 159

7.2.1 现场总线概述 159

7.2.2 几种主要现场总线简介 161

7.3 监控软件 173

7.3.1 概述 173

7.3.2 DCS监控层应用功能设计 175

思考题与习题 177

第8章 生产过程控制 178

8.1 流体输送设备控制 178

8.1.1 泵的控制 178

8.1.2 压缩机的控制 181

8.1.3 防喘振控制系统 182

8.2 传热设备控制 186

8.2.1 两侧均无相变的换热器控制方案 186

8.2.2 载热体进行冷凝的加热器自动控制 187

8.2.3 冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 188

8.3 精馏塔的自动控制 190

8.3.1 精馏塔的控制要求和扰动分析 190

8.3.2 精馏塔被控变量的选择 192

8.3.3 精馏塔的控制方案 194

8.4 化学反应器的控制 199

8.4.1 反应器的控制要求及被控变量的选择 199

8.4.2 釜式反应器的控制 201

8.4.3 固定床反应器的控制 203

8.4.4 流化床反应器的控制 204

8.4.5 管式裂解反应器的控制 205

8.4.6 鼓泡床反应器的自动调节 210

8.5 生化过程控制 213

8.5.1 常用生化过程控制 213

8.5.2 青霉素发酵过程控制 215

8.5.3 啤酒发酵过程控制 216

8.5.4 合成氨装置过程控制 217

思考题与习题 221

附录 222

附录A 常用压力表规格及型号 222

附录B 铂热电阻分度表 223

附录C 铜热电阻分度表 225

附录D 铂铑10-铂热电偶分度表 226

附录E 镍铬-镍硅热电偶分度表 229

参考文献 232