自动化仪表与过程控制

**章 自动化仪表的基本知识 1 1.1 自动化仪表概述 1 1.2 检测技术的基本知识 2 1.2.1 检测的误差及处理 3 1.2.2 检测仪表的分类 7 1.2.3 检测仪表的性能指标 7 1.3 控制仪表的基本知识 11 1.3.1 过程控制仪表的分类 11 1.3.2 仪表的信号制式及信号标准 12 1.3.3 仪表的防爆知识及工程防爆措施 13 1.3.4 仪表的型号命名 15 本章小结 16 习题与思考题 17 实践训练项目一 过程控制系统和仪表的认知 17 第二章 工业生产过程中的变量检测 21 2.1 压力的检测 21 2.1.1 基本知识 21 2.1.2 压力表的分类 22 2.1.3 弹性式压力计 24 2.1.4 霍尔式压力计 28 2.1.5 霍尔片式压力传感器 28 2.1.6 应变式压力计 29 2.1.7 压电式压力计 33 2.1.8 电容式差压变送器 36 2.1.9 智能差压变送器 38 2.2 物位的检测 40 2.2.1 基本知识 40 2.2.2 直读式液位计 41 2.2.3 浮力式液位计 43 2.2.4 静压式液位计 44 2.2.5 电容式液位计 49 2.2.6 超声波式液位计 51 2.2.7 雷达式物位计 53 2.3 流量的检测 55 2.3.1 流量检测的基本知识 55 2.3.2 差压式流量计 56 2.3.3 转子流量计 62 2.3.4 容积式流量计（椭圆齿轮流量计） 66 2.3.5 电磁流量计 68 2.3.6 叶轮式流量计 69 2.4 温度的检测 74 2.4.1 基本概念 74 2.4.2 膨胀式温度计 77 2.4.3 热电偶温度计 80 2.4.4 热电阻温度计 91 2.4.5 非接触式温度计 94 2.5 成分自动检测仪表 96 2.5.1 分析仪表的基本知识 96 2.5.2 热导式气体分析器 97 2.5.3 RD-004型氢分析器 97 2.5.4 氧化锆氧分析仪 98 2.5.5 红外线气体分析器 99 2.5.6 工业气相色谱仪 101 2.5.7 色谱仪的运行 102 本章小结 103 习题与思考题 104 实践训练项目二 压力变送器的认识和使用 105 实践训练项目三 热电偶的使用及校验 108 第三章 工业生产过程的控制仪表及其控制规律 113 3.1 过程控制仪表概述 113 3.2 自动控制系统的过渡过程和品质指标 114 3.2.1 控制系统的过渡过程 114 3.2.2 控制系统的品质指标 115 3.3 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 116 3.3.1 比例控制规律 117 3.3.2 比例积分控制规律 120 3.3.3 比例积分微分控制规律 122 3.4 模拟式控制器 125 3.4.1 DDZ-Ⅲ型仪表的特点 125 3.4.2 DDZ-Ⅲ基型控制器的结构原理 126 3.5 智能控制器 127 3.5.1 智能控制器的基本结构 127 3.5.2 智能控制器示例 129 3.6 执行器 130 3.6.1 执行器的分类及特点 130 3.6.2 气动薄膜控制阀的结构和工作方式 131 3.6.3 控制阀的阀体类型 133 3.6.4 控制阀的流量特性 135 3.6.5 电—气转换器和阀门定位器 136 3.6.6 控制阀的选择、安装和维护 138 本章小结 140 习题与思考题 141 实践训练项目四 调节器、执行器的认识及使用 141 第四章 变量的简单控制系统 145 4.1 过程控制系统概述 145 4.1.1 自动控制系统的组成 145 4.1.2 自动控制系统的分类 147 4.2 简单控制系统的结构组成及工作原理 147 4.3 被控变量与操纵变量的选择 148 4.3.1 被控变量的选择 148 4.3.2 操纵变量的选择 149 4.4 控制器控制规律与正反作用的选择 151 4.4.1 控制器控制规律的选择 151 4.4.2 控制器正、反作用的选择 152 4.5 控制器参数的工程整定 153 4.5.1 临界比例度法 154 4.5.2 衰减曲线法 154 4.5.3 经验凑试法 156 4.6 测量变送器的选择与分析 157 4.6.1 测量过程的误差分析 157 4.6.2 测量过程的动态特性 158 本章小结 159 习题与思考题 159 实践训练项目五 液位单回路控制系统 161 第五章 复杂控制系统的案例及其分析 165 5.1 串级控制系统 165 5.1.1 串级控制系统的结构及工作原理 165 5.1.2 串级控制系统的调试方法 169 5.1.3 串级控制系统的设计分析 171 5.1.4 串级控制系统的工业应用 173 5.2 比值控制系统 175 5.2.1 比值控制系统概述 175 5.2.2 比值控制系统的工业应用 182 5.3 前馈控制系统 184 5.3.1 前馈控制系统的结构 184 5.3.2 前馈控制系统的工业应用 188 本章小结 191 习题与思考题 191 实践训练项目六 液位串级控制系统 192 第六章 多变量过程控制系统的应用 196 6.1 均匀控制系统 196 6.1.1 均匀控制系统的概念 196 6.1.2 均匀控制系统的工业应用 197 6.2 分程控制系统 198 6.2.1 分程控制系统的概念 198 6.2.2 分程控制系统的工业应用 200 6.3 选择性控制系统 203 6.3.1 选择性控制系统的概念 203 6.3.2 选择性控制系统的工业应用 204 本章小结 206 习题与思考题 207 第七章 工业生产过程自动控制的典型案例分析 208 7.1 传热过程的自动控制 208 7.1.1 换热器的温度控制 208 7.1.2 蒸汽加热器的温度控制 209 7.1.3 冷却器的温度控制 210 7.2 精馏塔生产过程的自动控制 211 7.2.1 精馏塔的控制目标 211 7.2.2 精馏塔的干扰因素 212 7.2.3 精馏塔的基本控制方案 212 7.3 锅炉生产过程的自动控制 214 7.3.1 单冲量液位控制系统 215 7.3.2 双冲量液位控制系统 215 7.3.3 三冲量液位控制系统 216 本章小结 216 习题与思考题 216 第八章 过程控制工程设计基础 218 8.1 工程设计的基本知识 218 8.1.1 字母代号 218 8.1.2 图形符号 220 8.1.3 仪表位号及编制方法 220 8.2 工程设计的实例分析 221 本章小结 223 习题与思考题 224 附录 K型镍铬镍硅（镍铬镍铝）热电偶分度表 225 参考文献 230