1 概论 1
1.1 控制仪表与装置总体概述 1
1.1.1 自动控制系统和控制仪表 1
1.1.2 控制仪表与装置的分类及特点 1
1.1.3 信号制 4
1.2 仪表防爆的基本知识 5
1.2.1 防爆仪表的标准 6
1.2.2 控制仪表的防爆措施 7
1.2.3 控制系统的防爆措施 8
1.3 仪表的分析方法 9
1.3.1 采用单个放大器的仪表分析方法 9
1.3.2 采用运算放大器的仪表分析方法 11
1.3.3 仪表的分析步骤 17
思考题与习题 17
2 控制器 19
2.1 控制规律 19
2.1.1 控制规律的表示方法 19
2.1.2 控制器的基本控制规律 20
2.2 模拟控制器 32
2.2.1 控制器的功能 32
2.2.2 基本我成环节的特性 33
2.2.3 DDZ-III型电动调节器 37
2.2.4 DDZ-II型电动调节器PID运算电路分析 51
2.2.5 微分先行PID运算电路分析 54
2.2.6 气动仪表PID运算分析 55
2.3 数字式控制器 57
2.3.1 数字式控制器构成原理 58
2.3.2 SLPC或编程调节器 63
思考题与习题 78
3 变送器 80
3.1 概述 80
3.1.1 变送器的构成原理 80
3.1.2 变送器的共性问题 83
3.2 差压变送器 90
3.2.1 膜盒式差压变送器 90
3.2.2 电容式差压变送器 98
3.2.3 扩散硅式差压变送器 109
3.2.4 智能式差压变送器 111
3.3 温度变送器 115
3.3.1 典型模拟式温度变送器 116
3.3.2 一体化温度变送器 127
3.3.3 智能式温度变送器 132
思考题与习题 135
4 其他常用的单元仪表 136
4.1 开方器 136
4.1.1 开方器的作用 136
4.1.2 开方器的构成原理 137
4.1.3 DDZ-III型开方器 139
4.2.1 积算的基本概念与原理 146
4.2 积算器 146
4.2.2 比例积算器 150
4.2.3 开方积算器 155
4.3 辅助单元仪表 155
4.3.1 安全栅 155
4.3.2 操作器 157
4.3.3 电源箱 157
4.3.4 电源分配器 158
4.3.5 信号分配器 158
思考题与习题 159
5.1.2 执行器的构成 160
5.1.3 执行器的分类及特点 160
5 执行器 160
5.1.1 执行器在自动控制系统中的作用 160
5.1 概述 160
5.1.4 执行器的作用方式 161
5.2 执行机构 161
5.2.1 气动执行机构 161
5.2.2 电动执行机构 163
5.2.3 智能式电动执行机构 166
5.3 调节机构 166
5.3.1 调节机构的结构和特点 166
5.3.2 调节机构的工作原理 169
5.3.3 调节阀的流量系数 170
5.3.4 调节阀的可调比 173
5.3.5 调节阀的流量特性 175
5.4 执行器的选择计算 180
5.4.1 执行器结构形式的选择 180
5.4.2 调节阀流量特性的选择 181
5.4.3 调节阀的口径选择 183
5.5 阀门定位器 185
5.5.1 电/气阀门定位器 186
5.5.2 气动阀门定位器 188
5.5.3 智能式阀门定位器 188
思考题与习题 190
6 计算机控制系统的基本知识 191
6.1 计算机控制系统概述 191
6.1.1 什么是计算机控制 191
6.1.2 计算机控制系统的基本组成 192
6.1.3 计算机控制系统的主要设计思想 193
6.1.4 计算机控制系统的发展过程 196
6.2 网络通信基础 202
6.2.1 什么是计算机网络 202
6.2.2 计算机网络的发展 203
6.2.3 计算机网络的拓扑结构 203
6.2.4 网络传输介质 205
6.3.1 层次结构 206
6.3 开放系统互联参考模型 206
6.1.5 计算机控制的发展特征 206
6.3.2 信息流动过程 208
6.3.3 各层的主要功能 208
6.4 TCP/IP协议 212
6.4.1 TCP/IP的基本情况 213
6.4.2 TCP/IP的层次结构 213
6.4.3 TCP/IP的数据传输过程 215
6.4.4 IP协议 215
6.4.5 TCP和UDP协议 220
思考题与习题 223
7.1.1 PLC的产生 224
7.1 概述 224
7 可编程序控制器 224
7.1.2 PLC的特点 225
7.1.3 PLC的分类 226
7.1.4 PLC的发展趋势 227
7.2 PLC基本工作原理 228
7.2.1 PLC的基本组成 228
7.2.2 PLC的基本工作原理 235
7.3 S7-300PLC及指令系统 239
7.3.1 系统组成 241
7.3.2 系统配置 247
7.3.3 指令系统简介 252
7.3.4 程序结构 262
7.3.5 网络通信 267
7.4.1 PLC系统的基本设计内容 271
7.4.2 PLC系统的硬件设计 271
7.4 可编程控制器的应用 271
7.4.3 PLC系统的软件设计 273
7.4.4 应用实例分析 274
思考题与习题 281
8 集散控制系统 283
8.1 概述 283
8.1.1 集散控制系统的基本概念 283
8.1.2 集散控制系统的特点 283
8.1.3 集散控制系统的发展趋势 284
8.2.1 概述 286
8.2 DCS的硬件体系结构 286
8.2.2 现场控制单元 287
8.2.3 操作站 291
8.3 DCS的软件系统 293
8.3.1 概述 293
8.3.2 现场控制单元的软件系统 293
8.3.3 操作站的软件系统 295
8.3.4 DCS的组态(开发与生成) 296
8.3.5 DCS中的先进控制技术 299
8.3.6 OPC概述 303
8.4 集散控制系统的应用 304
8.4.3 系统控制方案 305
8.4.1 工艺简介 305
8.4.2 系统的主要控制要求 305
8.4.4 控制方案在DCS上的实现 307
思考题与习题 315
9 现场总线控制系统 316
9.1 现场总线概述 316
9.1.1 什么是现场总线 316
9.1.2 现场总线的结构特点 317
9.1.3 现场总线的技术特征 318
9.1.4 现场总线国际标准化概况 319
9.2 基金会现场总线 323
9.2.1 FF总线的通信模型 324
9.2.3 FF总线协议 325
9.2.2 H1总线协议数据的构成 325
9.2.4 网络拓扑和设备连接 330
9.3 PROFIBUS现场总线 333
9.3.1 PROFIBUS总线的技术特征 333
9.3.2 PROFIBUS-DP 338
9.3.3 PROFIBUS-PA 341
9.3.4 PROFIBUS-FMS 343
9.3.5 PROFIBUS简介 344
9.3.6 PROFIBUS协议的实现 348
9.4 几个具体问题的分析 350
9.4.1 FCS与DCS的比较 350
9.4.2 现场总线技术与计算机通信技术的比较 351
9.4.3 现场总线技术的发展趋势 352
思考题与习题 353
10 工业以太网 355
10.1 以太网（Ethernet）体系结构简介 356
10.1.1 物理层 356
10.1.2 MAC层 356
10.1.3 介质访问控制协议CSMA/CD 357
10.1.4 冲突退避算法 358
10.1.5 传输介质 358
10.2 工业以太网的通信线缆和连接件 359
10.3.1 工业以太网通信的实时性 362
10.3 以太网应用于工业现场的关键技术 362
10.3.2 工业以太网质量服务 366
10.3.3 工业以太网的网络生存性 369
10.3.4 工业以太网的网络安全 373
10.3.5 总线供电与安全防爆技术 375
10.3.6 互可操作性和远距离传输 376
10.4 工业以太网的应用 377
10.4.1 典型工业以太网系统结构 377
10.4.2 关于Ethernet “e”网到底 377
思考题与习题 379
附录 379
参考文献 382