绪论 1
一、工业过程自动化发展概况 1
目 录 1
二、本教材特点与要求 2
第一章自动控制系统基本知识 4
第一节 自动控制系统的组成 4
第二节 自动控制系统控制流程图与方框图 5
一、自动控制系统工艺控制流程图 5
第二章被控对象的特性 1 9
二、自动控制系统的方框图和常用术语 9
第三节 自动控制系统的分类 10
一、工业自动化系统的分类 10
二、自动控制系统的分类 11
第四节 自动控制系统的过渡过程与质量指标 12
一、自动控制系统的过渡过程 12
二、自动控制系统的质量指标 14
三、影响控制系统质量指标的因素 16
思考题与习题 17
第一节概述 19
一、工业过程被控对象的类型与特点 19
二、工业过程被控对象的描述方法 20
第二节被控对象数学模型的建立 20
一、一阶对象数学模型 20
二、二阶对象数学模型 22
三、积分对象数学模型 23
一、被控对象的负荷及自衡 24
第三节描述被控对象特性的参数 24
二、放大系数K 25
三、时间常数T 26
四、滞后时间τ 28
第四节被控对象特性的实验测定方法 30
一、阶跃扰动法 31
二、矩形脉冲扰动法 32
思考题与习题 33
第三章工业过程参数的检测仪表 35
第一节工业自动化仪表概述 35
一、工业自动化仪表的分类 35
二、工业自动化仪表的主要性能指标 39
一、压力检测方法及仪表类型 42
第二节压力检测仪表 42
二、弹性式压力仪表 43
三、电气式压力仪表 46
四、压力检测仪表的选用与安装 50
第三节温度检测仪表 54
一、温度的表示方法及测量仪表的分类 54
二、热电偶温度计 57
三、热电阻温度计 66
四、温度检测仪表的选用与安装 70
第四节流量检测仪表 72
一、流量的表示方法及仪表的分类 72
二、差压式流量计 73
三、转子流量计 78
四、电磁流量计 83
五、涡轮流量计 85
六、椭圆齿轮流量计 86
七、流量检测仪表的选用 87
第五节物位检测仪表 89
一、物位测量方法及仪表的分类 89
二、浮力式液位计 91
三、静压式液位计 93
四、差压式液位计 94
五、超声波式物位计 97
六、物位检测仪表的选用 98
思考题与习题 98
一、气动仪表的基本气动元件及组件 101
第四章变送仪表 101
第一节压力变送器 101
二、气动压力变送器（QBY） 104
第二节差压变送器 106
一、DBC型电动差压变送器的工作原理 106
二、电动差压变送器的实际应用 108
第三节温度变送器 110
一、DDZ-Ⅱ型电动温度变送器主要性能指标 110
二、DDZ-Ⅱ型电动温度变送器组成与原理分析 110
思考题与习题 113
第五章显示仪表 114
第一节动圈式显示仪表 114
一、配热电偶的XCZ-101型动圈式显示仪表 115
二、配热电阻的XCZ-102型动圈式显示仪表 119
第二节 自动平衡式显示仪表 120
一、自动平衡式电子电位差计 121
二、自动平衡式电子电桥 124
第三节数字式显示仪表 126
一、数字式显示仪表的组成与原理 126
二、A/D转换 127
三、非线性补偿 130
四、信号的标准化及标度变换 130
五、普通数字化显示仪表组成举例 131
六、带微机的数字显示仪表 131
思考题与习题 132
第一节概述 134
第六章自动控制仪表 134
第二节基本控制规律及其对控制过程的影响 135
一、双位控制规律 135
二、比例控制规律 136
三、积分控制规律 139
四、微分控制规律 141
五、比例积分微分控制规律 143
第三节气动控制器 144
一、QTL-500型比例积分控制器 144
二、膜片式微分控制器 148
第四节电动控制器 149
一、DTL-121型电动控制器的组成及原理 151
二、DDZ-Ⅲ型电动控制器 156
第五节可编程控制器 164
一、概述 164
二、KMM可编程控制器 168
三、KMM可编程控制器应用举例 175
思考题与习题 176
第七章执行器 178
第一节气动执行器 178
一、气动执行器的组成和类型 178
二、控制阀的流量特性 182
三、控制阀的选择与计算 186
四、控制阀的安装与使用 191
一、气动阀门定位器 192
第二节阀门定位器 192
二、电－气阀门定位器 193
三、阀门定位器的用途 194
四、气动执行器的型号 194
第三节电动执行器 195
一、概述 195
二、电动执行机构的组成及工作原理 195
第四节 自控系统的其它单元仪表 197
一、计算单元仪表 198
二、转换单元仪表 199
三、辅助单元仪表 200
思考题与习题 202
一、直接指标控制和间接指标控制 204
第一节被控变量的选择 204
第八章简单控制系统 204
二、被控变量的选择原则 207
第二节操纵变量的选择 207
一、被控对象的特性分析 207
二、操纵变量的选择原则 209
第三节测量变送环节对控制系统的影响 209
一、检测元件安装引起的纯滞后问题 210
二、检测元件本身测量滞后的问题 210
三、测量信号传递滞后的影响 211
第四节控制器控制规律的选择 211
一、根据对象特性和控制器特性选择控制规律 211
三、控制器正、反作用的确定 212
二、根据对象的τ0/T0比值来选择控制规律 212
第五节执行器的选择 213
第六节控制器参数的工程整定 213
一、经验整定法 214
二、临界比例度法 216
三、衰减曲线法 217
四、参数整定时应注意的问题 218
第七节简单控制系统的投运 219
一、用电动仪表组成自动控制系统方案的实施 219
二、简单控制系统的投运 222
第八节控制系统运行过程中常见故障分析 224
一、系统故障的基本分析方法 224
二、工业过程控制系统的故障分析 224
思考题与习题 226
第九章复杂控制系统 228
第一节串级控制系统 228
一、串级控制系统的组成与工作原理 228
二、串级控制系统的特点 230
三、串级控制系统的应用场合 231
四、串级控制系统的设计原则 234
五、串级控制系统的投运 237
六、串级控制系统的参数整定 239
第二节比值控制系统 240
一、基本概念 240
二、常见的比值控制系统 241
三、比值控制系统比值系数的折算 243
四、比值控制系统的实施方案 244
五、比值控制系统控制器参数整定 246
第三节前馈控制系统 247
一、前馈控制系统结构与原理 247
二、前馈控制系统常见的型式 248
三、前馈控制系统的特点与应用 251
第四节均匀控制系统 252
一、均匀控制的概念与原理 252
二、均匀控制系统的类型 253
三、均匀控制系统控制器的选择 255
四、均匀控制系统控制器参数的工程整定 255
第五节分程控制系统 255
一、基本原理与结构 255
二、分程控制系统的应用 257
三、分程控制系统实施时的几个问题 258
第六节选择性控制系统 259
一、选择性控制的基本概念 259
二、选择性控制系统的类型 260
三、选择性控制系统设计和实施时的几个问题 262
思考题与习题 264
第十章计算机控制系统 266
第一节计算机控制系统简介 266
一、概述 266
二、计算机控制系统的一般组成 266
第二节工业计算机控制系统的类型 270
一、直接数字控制系统（DDC） 270
三、计算机控制系统的特点 270
二、计算机监督控制系统（SCC或SPC） 274
三、分级计算机控制系统 276
四、集散型计算机控制系统（DCS） 277
五、DDC系统的应用实例 278
思考题与习题 281
参考文献 282
附录一常用压力表规格型号 283
附录二气动压力变送器规格型号 284
附录三差压变送器的主要技术性能 284
附录四 动圈式仪表型号中各节、各位的代号及所表示的意义 286
附录五 自动平衡显示仪表型号中各节、各位的代号及所表示的意义 286
附录六各种调节阀特性比较 287