过程测控技术及仪表装置

第1章绪论

1.1过程测控仪表在自动控制系统中的作用和发展状况1

1.1.1过程测控仪表在自动控制系统中的作用1

1.1.2过程测控仪表发展状况2

1.2测控仪表主要相关基础知识4

1.2.1仪表主要性能指标5

1.2.2测量误差6

1.2.3测量误差与仪表精度等级的关系7

1.3化工过程生产安全防爆技术简介8

思考题与习题9

第2章温度检测

2.1温度检测方法10

2.2热电偶11

2.2.1热电偶工作原理11

2.2.2热电偶种类12

2.2.3热电偶结构13

2.2.4补偿导线14

2.2.5热电偶参比端温度补偿14

2.2.6热电偶串、并联线路16

2.3热电阻16

2.3.1金属热电阻16

2.3.2半导体热敏电阻17

2.4热电偶、热电阻的选用18

2.4.1选择18

2.4.2安装18

2.4.3使用19

2.5辐射式测温仪表19

2.6光纤温度传感器21

思考题与习题21

第3章压力检测

3.1压力单位和压力检测方法22

3.1.1压力的单位22

3.1.2压力的表示方法23

3.1.3压力的检测方法23

3.2常用压力检测仪表23

3.2.1弹性式压力表23

3.2.2液柱式压力计25

3.2.3负荷式压力计25

3.2.4压力传感器25

3.2.5压力开关28

3.3压力表的选用29

思考题与习题29

第4章流量检测

4.1流量基本概念和检测方法30

4.1.1流量基本概念30

4.1.2流量检测的主要方法31

4.2体积式流量计32

4.2.1差压流量计32

4.2.2电磁流量计42

4.2.3转子流量计45

4.2.4涡轮流量计47

4.2.5旋涡流量计47

4.2.6超声流量计48

4.2.7容积流量计48

4.3质量流量计50

4.3.1科里奥利质量流量计50

4.3.2热式质量流量计52

4.3.3间接式质量流量计54

4.4流量测量仪表现场校验54

4.4.1零点校验55

4.4.2示值校验55

4.5流量检测仪表的选用57

4.5.1仪表选型步骤57

4.5.2按仪表性能方面选用59

4.5.3按流体特性方面选用60

4.5.4安装条件方面61

4.5.5环境条件方面62

4.5.6经济方面63

思考题与习题64

第5章物位检测

5.1物位检测方法65

5.2常用物位检测仪表66

5.2.1浮力式液位计66

5.2.2差压式液位计66

5.2.3电容式物位计68

5.2.4超声波物位计69

5.2.5核辐射式物位计70

5.2.6雷达物位计70

5.2.7伺服液位计71

5.2.8磁致伸缩液位计72

5.2.9物位开关72

5.3物位检测仪表的选用73

思考题与习题74

第6章成分分析仪表

6.1成分分析方法75

6.1.1热导式气体成分检测75

6.1.2磁导式含氧量检测76

6.1.3氧化锆分析器77

6.1.4红外线成分检测77

6.1.5电导式浓度监测78

6.1.6色谱分析78

6.1.7酸度（pH）检测80

6.1.8湿度检测81

6.1.9密度检测81

6.1.10水质浊度计82

6.1.11溶解氧分析仪82

6.1.12微量氧分析仪83

6.1.13可燃气体及有毒气体报警器84

6.2成分、物性检测的静态特性84

6.3成分、物性检测的动态特性85

思考题与习题86

第7章显示仪表

7.1模拟式显示仪表88

7.1.1电子电位差计88

7.1.2电子自动平衡电桥90

7.2数字式显示仪表91

7.2.1数显仪表的分类91

7.2.2数显仪表的主要技术指标91

7.2.3数显仪表的基本组成92

7.3新型显示仪表95

7.3.1显示仪表发展动态96

7.3.2无纸记录仪97

7.3.3虚拟显示仪表97

思考题与习题98

第8章变送器

8.1变送器的构成99

8.1.1模拟变送器的构成99

8.1.2智能变送器的构成100

8.1.3量程调整、零点调整和零点迁移101

8.2差压变送器102

8.2.1电容式差压变送器102

8.2.2压阻式差压变送器111

8.2.3智能式差压变送器113

8.3温度变送器114

8.3.1模拟式温度变送器114

8.3.2一体化温度变送器126

8.3.3智能式温度变送器127

思考题与习题128

第9章执行器

9.1执行器的基本概念129

9.1.1执行器的组成129

9.1.2执行器的作用方式129

9.2电动执行机构130

9.3气动执行机构130

9.3.1薄膜式131

9.3.2活塞式132

9.4控制阀133

9.4.1控制阀结构133

9.4.2控制阀类型133

9.4.3控制阀的流量特性135

9.5阀门定位器139

9.5.1气动阀门定位器139

9.5.2电气阀门定位器140

9.5.3智能阀门定位器141

9.6控制阀的选用142

9.6.1控制阀结构形式及材质的选择142

9.6.2控制阀流量特性的选择144

9.6.3控制阀口径的确定145

9.7自力式调节阀 146

9.7.1自力式压力调节阀146

9.7.2自力式温度调节阀147

9.7.3自力式流量调节阀148

9.8数字阀和智能控制阀148

9.8.1数字阀148

9.8.2智能控制阀149

思考题与习题149

第10章控制器

10.1控制器的基本概念150

10.1.1控制规律150

10.1.2PID控制规律及其特点151

10.2PID算法实现156

10.2.1模拟PID算法实现156

10.2.2离散PID算法实现157

10.2.3采用离散PID算法与连续PID算法的性能比较158

10.3基型控制器158

10.3.1原理方框图159

10.3.2线路分析159

10.3.3基型控制器的使用168

10.4数字式控制器169

10.4.1数字式控制器的主要特点169

10.4.2数字式控制器的基本构成170

思考题与习题173

第11章可编程控制器

11.1概述174

11.1.1可编程控制器174

11.1.2可编程控制器基本结构175

11.1.3可编程控制器工作原理177

11.1.4可编程控制器的编程语言178

11.2常见可编程控制器及其应用185

11.2.1西门子S7系列PLC概述185

11.2.2西门子S7系列PLC的应用举例187

思考题与习题189

第12章计算机监督控制系统

12.1计算机监督控制系统组成结构191

12.1.1计算机监督控制系统硬件组成191

12.1.2计算机监督控制系统软件组成195

12.2典型的组态软件197

12.2.1iFix组态软件197

12.2.2组态王200

思考题与习题203

第13章集散控制系统和现场总线

13.1概述204

13.2集散控制系统205

13.2.1集散控制系统组成205

13.2.2集散控制系统通信网络207

13.2.3典型集散控制系统及其应用210

13.3现场总线219

13.3.1几种常见的现场总线219

13.3.2实时工业以太网技术223

13.3.3现场总线控制系统227

思考题与习题229

第14章现代测控技术与仪表

14.1软测量技术230

14.1.1软测量的概念230

14.1.2软测量技术的实现方法231

14.1.3软测量建模技术232

14.2多传感器数据融合技术233

14.2.1概述233

14.2.2多传感器数据融合结构234

14.2.3多传感器数据融合方法235

14.3虚拟仪器236

14.3.1概述236

14.3.2虚拟仪器结构和硬件模块237

14.3.3虚拟仪器的软件技术238

14.4无线传感器网络技术239

14.4.1无线传感器网络的概念和特点239

14.4.2无线传感器网络的结构240

14.4.3无线传感器网络的关键技术241

思考题与习题242

参考文献