绪论 1
0.1 过程装备控制的内容 1
0.2 过程装备控制的举例 2
0.3 过程装备控制的目的 3
第1章 自动控制系统 4
1.1 自动控制系统的组成及分类 4
1.1.1 人工控制与自动控制 4
1.1.2 自动控制系统的基本方式 5
1.1.3 自动控制系统的组成 6
1.1.4 自动控制系统的分类 8
1.2 自动控制系统运行的基本要求 8
1.3 自动控制系统的过渡过程及控制性能指标 9
1.3.1 自动控制系统的静态与动态 9
1.3.2 自动控制系统的过渡过程 10
1.3.3 自动控制系统的控制性能指标 11
1.4 被控对象的特性 13
1.4.1 被控对象的数学描述 13
1.4.2 描述被控对象的特性参数 16
1.4.3 被控对象特性的实验测定 18
1.5 自动控制系统的方框图及其化简 20
1.5.1 系统方框图 20
1.5.2 方框图的等效变换与化简 21
1.6 常规控制规律及其对系统控制质量的影响 23
1.6.1 位式控制 23
1.6.2 比例控制（P） 25
1.6.3 积分控制（I） 28
1.6.4 微分控制（D） 30
1.7 控制器参数的工程整定方法 32
1.7.1 临界比例度法 32
1.7.2 衰减曲线法 32
1.7.3 响应曲线法 33
1.7.4 经验试凑法 34
思考与练习 34
第2章 顺序控制系统 37
2 1 顺序控制的基本概念 37
2.1.1 顺序控制 37
2.1.2 顺序控制方式 37
2.1.3 顺序控制分类 38
2.1.4 顺序控制系统的组成 38
2.2 顺序控制规律 39
2.2.1 概述 39
2.2.2 基本逻辑概念 39
2.2.3 基本逻辑运算 39
2.2.4 复合逻辑运算 42
2.3 顺序控制器 43
2.3.1 顺序控制器 43
2.3.2 继电器顺序控制器 44
2.3.3 晶体管顺序控制器 44
2.3.4 可编程顺序控制器 44
2.3.5 计算机顺序控制系统 44
2.3.6 顺序控制系统的应用 44
思考与练习 45
第3章 过程检测技术 46
3.1 过程检测的基本概念 46
3.1.1 检测 46
3.1.2 检测的基本方法 46
3.1.3 检测仪表的组成 47
3.1.4 检测仪表的性能指标 47
3.1.5 检测仪表的分类 49
3.2 测量误差及处理方法 49
3.2.1 测量误差 49
3.2.2 误差分类 50
3.2.3 系统误差的分析与处理 50
3.2.4 粗大误差的分析与处理 51
3.2.5 随机误差的分析和处理 53
3.3 温度测量 54
3.3.1 概述 54
3.3.2 温度测量的分类 55
3.3.3 热电阻 55
3.3.4 热电偶 58
3.3.5 精密集成电路温度传感器LM35 63
3.3.6 数字温度传感器 64
3.4 压力测量 67
3.4.1 概述 67
3.4.2 液柱式压力表 68
3.4.3 弹性式压力表 69
3.4.4 电容式压力传感器 70
3.4.5 扩散硅压力传感器 71
3.4.6 压力测量仪表的选择和使用 72
3.5 流量测量 73
3.5.1 概述 73
3.5.2 差压式流量计 73
3.5.3 容积式流量计 76
3.5.4 浮子式流量计 77
3.5.5 电磁流量计 78
3.5.6 流量计选用 79
3.6 液位测量 79
3.6.1 概述 79
3.6.2 静压式液位计 80
3.6.3 浮子式液位计 81
3.6.4 电容式物位计 82
3.6.5 其他液位（物位）测量仪表 83
3.6.6 液位测量仪表的选用 83
3.7 湿度测量 84
3.7.1 概述 84
3.7.2 湿度测量方法 84
3.7.3 氯化锂湿敏电阻 85
3.7.4 半导体陶瓷湿敏电阻 86
3.7.5 湿度测量方案的选择 87
3.8 成分分析仪器 88
3.8.1 概述 88
3.8.2 热导式气体分析器 88
3.8.3 红外线气体分析仪 90
3.8.4 氧化锆氧量分析仪 92
3.9 工业pH计 94
3.9.1 pH值测量原理 94
3.9.2 pH发送器 95
3.9.3 测量仪器原理 95
3.10 接近开关 96
3.10.1 概述 96
3.10.2 无源接近开关 96
3.10.3 电感式接近开关 97
3.10.4 电容式接近开关 97
3.10.5 霍尔接近开关 97
3.10.6 光电式接近开关 98
3.10.7 接近开关的术语 98
3.11 仪表防爆技术 99
3.11.1 概述 99
3.11.2 仪表防爆原理 99
3.11.3 爆炸性危险场所的分级 99
3.11.4 爆炸性物质的分类、分级与分组 100
3.11.5 仪表设备的常用防爆型式及适用范围 101
3.11.6 防爆仪表设备 101
思考与练习 104
第4章 执行器与控制器 106
4.1 调节阀 106
4.1.1 概述 106
4.1.2 气动执行机构 106
4.1.3 电动执行机构 108
4.1.4 调节机构 109
4.1.5 常用调节机构及特点 110
4.2 步进电机 112
4.2.1 概述 112
4.2.2 步进电机分类 112
4.2.3 工作原理 113
4.2.4 驱动器 114
4.2.5 步进电机的指标 115
4.2.6 步进电机的特点 116
4.2.7 步进电机和驱动器的选型 116
4.2.8 步进电机的应用场合 117
4.2.9 步进电机与交流伺服电机的性能比较 117
4.3 滚珠丝杆与直线导轨 118
4.3.1 滚珠丝杆 118
4.3.2 直线导轨 120
4.3.3 滑台模组 123
4.4 气动执行器 123
4.4.1 概述 123
4.4.2 气动系统的组成 124
4.4.3 空气压缩机 125
4.4.4 冷却器 126
4.4.5 储气罐 126
4.4.6 压缩空气净化装置 127
4.4.7 气动执行元件 127
4.4.8 气动控制元件 134
4.4.9 气动的基本回路 141
4.5 继电器与接触器 143
4.5.1 继电器概述 143
4.5.2 电磁继电器 143
4.5.3 固态继电器 144
4.5.4 时间继电器 145
4.5.5 磁簧继电器 146
4.5.6 光继电器 147
4.5.7 接触器 147
4.5.8 继电器与接触器的区别 148
4.6 控制器 148
4.6.1 概述 148
4.6.2 DDZ-Ⅲ型电动控制器 148
4.6.3 数字控制器 150
思考与练习 151
第5章 计算机控制系统 152
5.1 计算机控制系统概述 152
5.2 计算机控制系统的组成和类型 153
5.2.1 计算机控制系统的组成 153
5.2.2 计算机控制系统的类型 154
5.3 计算机控制系统的输入输出通道 158
5.3.1 数字量输入通道 158
5.3.2 模拟量输入通道 158
5.3.3 数字量输出通道 160
5.3.4 模拟量输出通道 161
5.3.5 多功能IO模板 161
5.3.6 采样定理 162
5.4 数字PID控制算法 163
5.4.1 模拟PID控制器控制规律 163
5.4.2 基本数字PID控制 164
5.4.3 改进的数字PID算法 165
5.4.4 数字PID算法中的参数整定和采样周期的选择 168
5.5 计算机控制系统的基本设计原则与方法 169
5.5.1 设计原则 169
5.5.2 设计方法 170
5.6 提高计算机控制系统可靠性的措施 174
5.6.1 计算机控制系统的干扰源分析 174
5.6.2 计算机控制系统的抗干扰措施 175
5.6.3 提高计算机控制系统可靠性的措施 179
思考与练习 180
第6章 可编程控制器（PLC） 182
6.1 可编程控制器概述 182
6.1.1 可编程控制器的产生 182
6.1.2 可编程控制器的特点 183
6.1.3 可编程控制器生产厂家 184
6.1.4 可编程控制器发展趋势 185
6.1.5 可编程控制器的类型 185
6.1.6 PLC的基本结构 186
6.1.7 PLC的工作原理 187
6.1.8 PLC的编程语言 188
6.2 西门子S7-200系列可编程控制器 188
6.2.1 概述 188
6.2.2 西门子S7-200中央处理器（CPU）和扩展模块 189
6.2.3 西门子S7-200系列PLC系统连接 191
6.3 西门子S7-200系列PLC内部资源及寻址方式 193
6.3.1 S7-200系统中的数据类型及其格式 193
6.3.2 S7-200CPU存储区域的直接寻址 194
6.3.3 用指针对S7-200CPU存储区域的间接寻址 195
6.3.4 S7-200CPU的集成I/O和扩展I/O寻址 196
6.4 西门子S7-200系列可编程控制器指令系统 197
6.4.1 位操作指令 197
6.4.2 数据处理指令 204
6.4.3 运算指令 207
6.4.4 转换指令 210
6.4.5 程序控制指令 210
6.5 STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 212
6.5.1 STEP 7-Micro/WIN的窗口组件 212
6.5.2 简单PLC控制程序例子 213
思考与练习 217
第7章 过程装备控制系统实例 219
7 1 双容液位槽液位控制 219
7.1.1 概述 219
7.1.2 系统硬件设计 219
7.1.3 系统软件设定 222
7.1.4 参数整定 222
7.1.5 运行效果 222
7 2 啤酒发酵工艺控制系统设计 223
7.2.1 概述 223
7.2.2 系统总体方案的设计 223
7.2.3 系统硬件设计 224
7.2.4 系统软件设计 225
7.2.5 系统的安装调试运行及控制效果 226
7.3 物料输送控制系统设计 226
7.3.1 概述 226
7.3.2 总体方案设计 226
7.3.3 硬件设计 227
7.3.4 软件设计 230
思考与练习 232
附录A ART2005数据采集卡使用说明书 233
附录B ART2003数据采集卡使用说明书 238
参考文献 245