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绪论 1

第一篇 工业电器设备 4

1 电工技术基础 4

1.1 直流电路特性 4

1.1.1 电路的组成 4

1.1.2 电流、电压和电阻 4

1.1.3 欧姆定律和基尔霍夫定律 6

1.2.1 电流的磁场 8

1.2 电磁特性 8

1.2.2 描写磁场的几个物理量 9

1.2.3 电磁感应 10

1.2.4 自感、互感、涡流 11

1.3 交流电路特性 12

1.3.1 单相交流电路 12

1.3.2 几种简单参数的交流电路 14

1.3.3 三相交流电路 18

本章小结 21

习题1 22

2 电子技术基础 23

2.1 基本电子元件及特性 23

2.1.1 半导体二极管的特性 23

2.1.2 三极管（晶体管）及其特性 24

2.2 整流与滤波电路 28

2.2.1 单相半波和全波整流电路 28

2.2.2 滤波电路 29

2.3 单管交流放大电路 30

2.3.1 晶体管放大电路结构及原理 31

2.3.2 静态工作点的确定 32

2.3.3 倒相放大及放大倍数的计算 32

2.4 多级放大器 33

2.4.1 级间耦合 33

2.4.2 放大电路中的反馈 34

2.5 直流放大器与稳压电路 34

2.5.1 直流放大器的结构组成 34

2.5.3 直流稳压电源 35

2.5.2 直流放大器的零点漂移及其抑制 35

2.6 线性集成电路与运算放大器 37

2.6.1 线性集成电路及其应用 37

2.6.2 运算放大器的应用 37

2.7 脉冲与数字电路 39

2.7.1 脉冲信号与数字的联系 40

2.7.2 基本逻辑门电路 40

2.7.3 计数器与寄存器 42

2.8.2 D/A转换概念 43

2.8.1 A/D转换概念 43

2.8 模/数与数/模转换 43

本章小结 44

习题2 45

3 异步电动机 46

3.1 三相异步电动机的基本结构 46

3.1.1 定子 46

3.1.2 转子 47

3.2.1 旋转磁场 48

3.2 三相异步电动机的工作原理 48

3.2.2 电磁转矩 49

3.3 三相异步电动机的额定值 50

3.4 三相异步电动机的启动、制动及正反转控制 52

3.4.1 直接启动和降压启动 52

3.4.2 异步电动机的正反转控制 53

3.4.3 调速与制动 54

3.5 单相异步电动机 55

3.6 电动机的运行控制和维护 57

3.6.1 电动机的手动控制设备 57

3.6.2 电动机的低压保护电器 60

3.6.3 电动机轴承的维护和润滑 61

3.6.4 异步电动机的简单故障分析 62

本章小结 63

习题3 63

4 变压器 65

4.1.2 变压器的工作原理 66

4.1 变压器的结构及工作原理 66

4.1.1 变压器的基本结构 66

4.2 变压器的分类与铭牌 68

4.2.1 变压器的分类 68

4.2.2 变压器的铭牌数据 69

本章小结 71

习题4 71

5 电工测量及仪表 73

5.1 电流、电压、功率测量及仪表 73

5.1.1 常用电工测量仪表及分类 73

5.1.2 电流、电压测量与仪表 74

5.1.3 电功率及电能测量仪表 76

5.1.4 功率因数表 77

5.2 万用表 78

5.2.1 指针式万用表的测量原理及特点 78

5.2.2 指针式万用表使用 80

5.2.3 数字式万用表 80

本章小结 81

习题5 82

6 安全用电及节约用电 83

6.1 工业企业供电 83

6.1.1 企业供电特点 83

6.1.2 供电系统及装置 83

6.2 电气安全 84

6.2.1 触电危害及触电方式 84

6.2.2 绝缘、屏护、接地及接零 85

6.2.3 静电的危害与防护 86

6.3 节约用电 87

本章小结 88

习题6 88

第二篇 工业控制及仪表 89

7 过程检测仪表概述 89

7.1 检测过程及检测误差 90

7.1.1 检测过程 90

7.1.2 检测误差分析 90

7.1.3 检测仪表的精度与量程 91

7.2 过程检测仪表的分类 92

7.2.1 检测仪表的系统结构 92

7.2.2 检测仪表的分类 93

本章小结 93

习题7 94

8 压力、物位检测仪表 95

8.1 常用测压方法及仪表 95

8.1.1 常用压力检测仪表及分类 95

8.1.2 压力检测仪表的使用 96

8.2 物位检测的概念与物位检测 99

8.2.1 物位检测的概念 99

8.2.2 物位检测仪表及分类 99

8.2.3 物位检测仪表的使用 99

8.3 压力及物位检测仪表的发展动态 101

8.3.1 压力及物位检测仪表的发展动态 101

8.3.2 新型压力、物位检测仪表简介 101

本章小结 102

习题8 103

9 流量检测仪表 104

9.1 常用流量检测方法及仪表 104

9.1.1 速度式流量检测仪表 104

9.1.2 容积式流量计 107

9.1.3 质量式流量检测仪表 108

9.2 流量信号的转换 109

9.2.1 流量信号的转换与输出 109

9.2.2 电动差压变送器 110

9.2.3 电容式差压变送器 111

9.2.4 差压变送器的使用 111

9.3 流量检测仪表新近发展动态 112

9.3.1 涡轮流量计 112

9.3.2 涡街流量计（卡门漩涡流量计） 112

本章小结 112

习题9 113

10.1.2 实用温标 114

10.1.1 温度检测概述 114

10. 温度检测仪表 114

10.1 温度检测的基本概念 114

10.2 常用测温元件及温度变送器 115

10.2.1 热电偶 115

10.2.2 热电阻 118

10.2.3 温度变送器 119

10.3 显示仪表 120

10.3.1 动圈显示仪表 120

10.2.4 测温仪表的使用 120

10.3.2 自动平衡显示仪表 122

10.4 测温仪表新近发展动态 123

10.4.1 ER180显示记录仪 123

10.4.2 数字式显示仪 123

10.4.3 无纸记录仪 123

本章小结 124

习题10 124

11.2.1 成分分析仪表的组成 125

11.2 成分分析仪表的组成与分类 125

11 成分自动检测及仪表 125

11.1 成分分析仪表概述 125

11.2.2 成分分析仪表的分类 126

11.3 常用成分分析仪表 126

11.3.1 热导式气体分析器 126

11.3.2 热磁式氧分析器 128

11.3.3 氧化锆氧分析仪 129

11.3.4 工业电导仪 130

11.3.5 工业酸度计 131

11.3.6 红外线气体分析器 133

11.3.7 工业气相色谱仪 134

本章小结 136

习题11 137

12 过程控制仪表 138

12.1 过程控制仪表概述 138

12.1.1 过程控制仪表的特点与分类 138

12.1.2 过程控制仪表的信号制与传输方式 140

12.2 常规控制规律特性及其作用 141

12.2.1 双位控制 141

12.2.2 比例控制 142

12.2.3 比例积分控制 145

12.2.4 比例微分控制 147

12.2.5 比例积分微分控制 149

12.3 过程控制仪表的使用 150

12.3.1 调节单元仪表 150

12.3.2 其他单元仪表 153

本章小结 154

习题12 154

13 执行器 156

13.1 气动薄膜调节阀的作用及结构组成 156

13.1.1 气动调节阀结构组成及工作原理 156

13.1.2 调节阀的种类 158

13.2 电/气转换器与阀门定位器 158

13.2.1 电/气转换器 158

13.2.2 阀门定位器 159

本章小结 160

习题13 161

14 过程控制系统 162

14.1 控制系统的基本知识 162

14.1.1 自动控制系统的作用 162

14.1.2 自动化系统组成 162

14.1.3 自动控制系统的类型 163

14.1.4 控制系统的控制指标 165

14.1.5 过程控制系统符号与图例 166

14.2 控制对象特性及变量的选择 169

14.2.1 控制对象的特性 169

14.2.2 被控变量与操纵变量的选择 172

14.2.3 广义对象滞后的克服 173

14.3 控制系统中控制器的选择 173

14.3.1 控制器的类型选择 173

14.3.2 控制器的控制规律选择 173

14.3.3 简单控制系统中控制器的正、反作用规律判断 174

14.4.1 控制器参数的工程整定 175

14.4 简单控制系统的投运及参数整定 175

14.4.2 简单控制系统的投运 178

14.5 简单控制系统实例 180

14.5.1 无相变换热器的温度控制 180

14.5.2 载热体冷凝加热器的温度控制 180

14.5.3 精馏塔的控制 181

本章小结 183

习题14 183

15 其他控制系统 184

15.1 复杂控制系统 184

15.1.1 串级控制系统 184

15.1.2 比值控制系统 188

15.1.3 前馈控制系统 190

15.1.4 三冲量控制系统 191

15.1.5 均匀控制系统 192

15.1.6 分程控制系统 192

15.2.1 报警系统 193

15.2 安全保护系统 193

15.2.2 选择性控制系统 194

15.2.3 联锁保护系统 195

本章小结 197

习题15 197

16 集散控制系统简介 198

16.1 计算机控制与计算机控制系统的组成 198

16.1.1 计算机控制简述 198

16.1.2 计算机控制系统的特点与组成 198

16.1.4 计算机控制系统的类型 199

16.1.3 计算机控制系统的组成 199

16.1.5 计算机控制系统的发展 201

16.2 集散控制系统的特点及构成 202

16.2.1 集散控制系统的基本构成 202

16.2.2 集散控制系统的特点 203

16.3 典型集散控制系统的操作 204

16.3.1 日本横河公司的CENTUM-CS 204

16.3.2 TDC-3000集散控制系统 213

16.4.1 现场总线系统的产生和特征 220

16.4 现场总线控制系统 220

16.4.2 主要的现场总线系统简介 221

本章小结 222

习题16 222

17 可编程控制器 223

17.1 可编程控制器概述 223

17.1.1 可编程控制器(PLC)的发展过程 223

17.1.2 可编程控制器的功能与特点 224

17.2 可编程控制器的基本构成及工作原理 225

17.2.1 可编程控制器的基本组成 225

17.2.2 可编程控制器的软件系统介绍 227

17.3 典型PLC的介绍 229

17.3.1 SIMENS的SIMTIC S7系列PLC 230

17.3.2 欧姆龙C系列PLC 233

17.4 应用举例 236

17.4.1 水箱液位控制 236

17.4.2 闪光报警系统 237

习题17 238

本章小结 238

第三篇 应用与实践 239

18 基本实验 239

18.1 直流电路基本特性实验 239

18.2 三相交流电路负载联接演示实验 242

18.3 三相异步电动机的启动及控制实验 246

18.4 电工量检测及万用表使用实验 249

18.5 串级控制系统操作实验 251

18.6 PLC控制器应用实验 253

第19章 综合实验 255

19.1 日光灯电路的安装及功率因数的提高实验 255

19.2 温度检测系统组成实验 259

19.3 控制系统参数整定和投运实验 261

19.4 典型化工单元控制系统（仿真）操作实验 264

附录 280

附录一 常用热电偶分度表 280

附录二 常用热电阻分度表 285

主要参考文献 289