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1 过程控制系统 1

1.1 过程控制系统概述 1

1.1.1 过程控制系统基本组成 1

1.1.2 过程控制系统常用术语 2

1.1.3 过程控制系统方框图 3

1.1.4 管道及仪表流程图 4

1.2 过程控制系统的分类 7

1.2.1 开环控制系统与闭环控制系统 7

1.2.2 按设定值变化规律分类 9

1.3 过渡过程和品质指标 9

1.3.1 过渡过程的基本形式 9

1.3.2 控制系统品质指标 10

本章小结 12

习题 13

2 检测仪表的基本知识 14

2.1 测量过程与测量误差 14

2.1.1 测量过程 14

2.1.2 测量误差 15

2.2 检测仪表的品质指标 18

2.3 测量系统中常见的信号类型 21

2.4 化工检测的发展趋势 22

本章小结 23

习题 23

3 压力检测 25

3.1 压力的单位及测量仪表 25

3.1.1 压力的概述 25

3.1.2 压力表的分类 27

3.2 弹性式压力表 28

3.2.1 弹性元件 28

3.2.2 弹簧管式压力表 29

3.3 应变片式压力表 31

3.4 压力（差压）变送器 32

3.4.1 电容式压力（差压）变送器 32

3.4.2 扩散硅压力（差压）变送器 34

3.4.3 智能型压力（差压）变送器 34

3.5 典型压力表的选用与安装 36

本章小结 37

习题 38

4 流量检测 39

4.1 流量概述 39

4.1.1 流量的基本概念 39

4.1.2 流量计的分类 40

4.2 差压式流量计 40

4.2.1 测量原理 41

4.2.2 节流装置 43

4.2.3 差压式流量计的安装 44

4.3 转子流量计 47

4.3.1 测量原理 47

4.3.2 转子流量计的特点 48

4.3.3 转子流量计的安装 48

4.4 电磁流量计 49

4.4.1 电磁流量计的工作原理 49

4.4.2 电磁流量计的特点 50

4.4.3 电磁流量计的安装 51

4.5 涡街流量计 51

4.5.1 涡街流量计的工作原理 51

4.5.2 涡街流量计的选型与安装 52

4.6 涡轮流量计 53

4.6.1 涡轮流量计的工作原理 53

4.6.2 涡轮流量计的安装 53

4.7 超声波流量计 54

4.7.1 超声波的基本知识 54

4.7.2 超声波流量计的工作原理 55

4.7.3 超声波流量计的选型与应用 57

4.8 椭圆齿轮流量计 57

4.9 质量流量计 59

本章小结 61

习题 61

5 物位检测 63

5.1 物位测量的意义及主要类型 63

5.1.1 物位测量概述 63

5.1.2 物位测量仪表主要类型 64

5.2 差压式液位计 65

5.2.1 差压式液位计测量原理 65

5.2.2 零点迁移问题 66

5.2.3 法兰式差压变送器 67

5.3 电容式物位计 68

5.3.1 电容式液位计 68

5.3.2 电容式料位计 70

5.3.3 电容式物位计选型和使用 70

5.4 超声波液位计 71

5.5 雷达液位计 73

5.5.1 雷达液位计工作原理 73

5.5.2 雷达液位计特点 74

5.5.3 雷达液位计的安装注意事项 74

本章小结 74

习题 75

6 温度检测 76

6.1 温度概述 76

6.2 热电偶温度计 79

6.3 热电阻温度计 88

6.4 温度计的选型 91

6.5 温度变送器 91

本章小结 92

习题 93

7 对象特性与建模 94

7.1 被控对象数学模型 94

7.1.1 微分方程的建立 94

7.1.2 拉氏与拉氏反变换 96

7.1.3 传递函数 98

7.2 过程控制系统典型对象特性 100

7.2.1 一阶对象特性 100

7.2.2 积分对象 101

7.2.3 时滞对象 103

本章小结 104

习题 105

8 基本控制规律 106

8.1 过程控制系统基本控制规律 106

8.1.1 比例控制规律 106

8.1.2 积分控制规律 108

8.1.3 微分控制规律 110

8.2 PID参数对过渡过程的影响 113

8.2.1 比例度对过渡过程品质的影响 113

8.2.2 积分时间对过渡过程的影响 114

8.2.3 微分时间对过渡过程的影响 115

本章小结 115

习题 116

9 执行器 117

9.1 执行器概述 117

9.1.1 执行器在自动控制系统中的作用 117

9.1.2 执行器的分类及特点 117

9.1.3 执行器的构成 118

9.2 执行机构 118

9.2.1 气动执行机构 118

9.2.2 电动执行机构 120

9.3 调节机构 121

9.3.1 直行程式的调节机构 122

9.3.2 角行程式的调节机构 123

9.3.3 调节阀的流量特性 123

9.4 阀门定位器 126

9.5 调节阀的选择 127

9.5.1 结构形式的选择 127

9.5.2 气开／气闭形式的选择 128

9.5.3 调节阀口径大小的选择 129

本章小结 129

习题 129

10 简单控制系统 131

10.1 简单控制系统构成 131

10.2 简单控制系统被控变量与操纵变量的选择 131

10.2.1 简单控制系统被控变量的选择 131

10.2.2 简单控制系统操纵变量的选择 133

10.3 简单控制系统控制规律的选取 135

10.4 简单控制系统的投运和工程整定 137

10.4.1 过程控制系统投运前的准备 137

10.4.2 过程控制系统的投运 138

10.4.3 调节器的参数整定及整定中应注意的问题 139

本章小结 144

习题 144

11 复杂控制系统 146

11.1 串级控制系统 146

11.1.1 串级控制系统的构成 146

11.1.2 串级控制系统特点及应用场合 148

11.1.3 串级控制系统的设计 149

11.1.4 串级控制的投运及参数整定 151

11.2 比值控制系统 152

11.2.1 比值控制系统的概念 152

11.2.2 比值控制系统的类型 153

11.2.3 比值系数的计算 156

11.2.4 比值控制系统的投运和参数整定 156

11.3 前馈控制系统 157

11.3.1 前馈控制系统的特点 157

11.3.2 前馈控制系统主要结构形式 159

11.4 分程控制系统 160

11.4.1 分程控制的概念 160

11.4.2 分程控制的应用 161

11.4.3 分程控制应用中的几个问题 163

本章小结 164

习题 165

12 集散控制系统 166

12.1 集散控制系统概述 166

12.1.1 集散控制系统主要特点 166

12.1.2 集散控制系统的发展概况 168

12.1.3 集散控制系统的结构体系 168

12.2 集散控制系统的硬件结构 169

12.2.1 Experion PKS的系统构成 169

12.2.2 现场控制站的组成 171

12.3 软件组态 173

12.3.1 工程组态概述 173

12.3.2 硬件组态 176

12.3.3 配置PM I/0卡件 178

12.3.4 建立CM模块 179

12.3.5 控制策略组态 179

12.3.6 控制策略的下装 181

12.4 操作站 182

12.4.1 操作站概述 182

12.4.2 Station登录 182

12.4.3 Group 184

12.4.4 Trends 186

12.5 流程画面组态 187

12.5.1 概述 187

12.5.2 组态画面 188

本章小结 189

习题 189

13 典型化工单元控制方案 191

13.1 流体输送设备的控制 191

13.1.1 离心泵的控制 191

13.1.2 压缩机的控制 194

13.2 换热器的控制 195

13.2.1 蒸汽加热器的控制 196

13.2.2 加热炉的控制 198

13.3 精馏塔的控制 200

13.3.1 精馏塔的控制目标 200

13.3.2 精馏塔质量指标的选择 202

13.3.3 精馏塔的控制 203

本章小结 208

习题 209

参考文献 210