化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第六版)

绪论1

一、化工自动化的意义及目的1

二、化工自动化的发展概况1

三、化工仪表及自动化系统的分类2



**篇化工检测仪表

**章检测仪表基本知识5

一、测量过程与测量误差5

二、检测仪表的品质指标6

三、检测仪表的分类8

四、现代检测技术与传感器的发展9

例题分析10

习题与思考题12



第二章压力检测13

**节压力单位及测压仪表13

第二节弹性式压力计14

一、弹性元件14

二、弹簧管压力表15

第三节电气式压力计16

一、应变片式压力传感器17

二、压阻式压力传感器17

三、电容式压力传感器18

第四节智能式变送器19

一、智能变送器的特点19

二、智能变送器的结构原理19

三、HART475手持通信器21

第五节压力计的选用及安装21

一、压力计的选用21

二、压力计的安装23

例题分析24

习题与思考题25

附录常用弹簧管压力表型号与规格26



第三章流量检测28

**节概述28

一、流量和总量28

二、流量测量仪表28

第二节差压式流量计29

一、节流现象与流量基本方程式29

二、标准节流装置31

三、差压变送器32

四、差压式流量计的测量误差33

第三节转子流量计35

一、工作原理35

二、电远传式转子流量计37

三、转子流量计的指示值修正38

第四节漩涡流量计40

第五节质量流量计41

一、直接式质量流量计41

二、间接式质量流量计42

第六节其他流量计43

一、靶式流量计43

二、椭圆齿轮流量计44

三、涡轮流量计45

四、电磁流量计46

第七节流量测量仪表的选型47

例题分析48

习题与思考题49



第四章物位检测51

**节概述51

一、物位检测的意义51

二、物位检测仪表的主要类型51

第二节差压式液位计52

一、工作原理52

二、零点迁移问题53

三、用法兰式差压变送器测量液位54

第三节其他物位计54

一、电容式物位计55

二、核辐射物位计56

三、雷达式液位计57

四、称重式液罐计量仪58

五、光纤式液位计59

第四节物位测量仪表的选型62

例题分析63

习题与思考题66



第五章温度检测67

**节概述67

一、测温仪表的分类67

二、温度检测的基本原理67

第二节热电偶温度计69

一、热电偶69

二、补偿导线与冷端温度补偿74

第三节热电阻温度计77

一、测温原理77

二、常用热电阻77

第四节光纤温度传感器78

第五节温度变送器80

一、电动温度变送器80

二、一体化温度变送器80

三、智能式温度变送器81

第六节温度测量仪表的选用及安装82

一、温度测量仪表的选用82

二、测温元件的安装82

例题分析84

习题与思考题86

附录一铂铑10-铂热电偶分度表87

附录二镍铬-铜镍热电偶分度表90

附录三镍铬-镍硅热电偶分度表90

附录四铂电阻分度表93

附录五铜电阻分度表95



第六章显示仪表96

**节数字式显示仪表96

一、数字式显示仪表的类型96

二、数字式显示仪表的主要技术指标97

三、数字式显示仪表的结构组成97

第二节新型显示仪表99

一、无纸记录仪99

二、虚拟显示仪表100

例题分析100

习题与思考题101



第二篇化工自动化基础

第七章自动控制系统概述102

**节自动控制系统的组成102

第二节自动控制系统的方块图103

一、信号和变量103

二、自动控制系统方块图104

三、反馈105

四、自动控制系统的分类106

第三节过渡过程和品质指标107

一、控制系统的静态与动态107

二、控制系统的过渡过程108

三、控制系统的品质指标109

四、影响控制品质的主要因素112

第四节工艺管道及控制流程图112

一、图形符号113

二、字母代号114

三、仪表位号115

例题分析115

习题与思考题116



第八章对象特性和建模119

**节数学模型及描述方法119

一、被控对象数学模型119

二、数学模型的主要形式120

第二节机理建模121

一、一阶对象121

二、积分对象123

三、时滞对象123

第三节描述对象特性的参数124

一、放大系数Ｋ124

二、时间常数Ｔ126

三、滞后时间τ128

第四节实验建模130

一、阶跃反应曲线法130

二、矩形脉冲法131

例题分析131

习题与思考题132



第九章基本控制规律133

**节位式控制133

一、双位控制133

二、具有中间区的双位控制134

第二节比例控制135

一、比例控制规律及其特点135

二、比例度及其对控制过程的影响136

第三节积分控制138

一、积分控制规律及其特点138

二、比例积分控制规律与积分时间140

三、积分时间对系统过渡过程的影响141

第四节微分控制142

一、微分控制规律及其特点142

二、实际的微分控制规律及微分时间142

三、比例微分控制系统的过渡过程143

四、比例积分微分控制144

例题分析145

习题与思考题147



第十章控制器148

**节控制器概述148

第二节数字式控制器148

一、数字式控制器的主要特点148

二、数字式控制器的基本构成149

三、KMM型可编程序调节器150

四、C3000数字控制器151

例题分析155

习题与思考题155



第十一章执行器156

**节气动执行器156

一、气动执行器的组成与分类156

二、控制阀的流量特性158

三、控制阀的选择163

四、气动执行器的安装和维护164

第二节阀门定位器与电-气转换器165

一、电-气阀门定位器165

二、智能式阀门定位器166

三、电-气转换器166

第三节电动执行器167

一、概述167

二、角行程电动执行机构167

三、直行程电动执行机构168

第四节数字阀与智能控制阀168

一、数字阀168

二、智能控制阀168

例题分析169

习题与思考题170



第十二章简单控制系统171

**节概述171

第二节被控变量的选择172

第三节操纵变量的选择174

第四节控制器控制规律的选择及参数整定175

一、控制规律的选择175

二、控制器参数的工程整定176

第五节控制系统的投运及操作中的常见问题179

一、控制系统的投运179

二、控制系统操作中的常见问题182

例题分析185

习题与思考题186



第十三章复杂控制系统188

**节串级控制系统188

一、串级控制系统概述188

二、串级控制系统的特点及应用190

三、主、副控制器控制规律的选择193

四、主、副控制器正反作用的选择193

五、控制器参数整定与系统投运194

第二节其他复杂控制系统195

一、均匀控制系统195

二、比值控制系统197

三、前馈控制系统199

四、选择性控制系统200

五、分程控制系统201

六、多冲量控制系统203

例题分析204

习题与思考题206



第十四章高级控制系统207

**节自适应控制系统207

一、参考模型自适应控制系统207

二、具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统208

第二节预测控制系统209

一、预测控制系统的基本结构209

二、预测控制的特点及应用210

第三节智能控制系统210

第四节神经元网络控制212

第五节模糊控制系统213

第六节*优控制系统214

习题与思考题216



第十五章计算机控制系统217

**节概述217

一、计算机控制系统的组成217

二、计算机控制系统的特点218

三、计算机控制系统的分类218

第二节集散控制系统概述221

一、集散控制系统的基本构成221

二、集散控制系统的特点222

第三节CENTUM-CS集散控制系统222

一、CENTUM-CS系统的构成223

二、基本操作方法223

三、显示画面及操作224

第四节JX-300XP集散控制系统226

一、JX-300XP系统结构226

二、现场控制站认识与安装227

三、操作站认识与安装229

四、通信网络及安装229

五、机柜内安装230

六、系统软件及系统组态230

第五节现场总线控制系统232

一、 现场总线系统的产生和特征232

二、现场总线国际标准化233

三、几种有影响的现场总线技术233

第六节安全仪表系统235

一、安全仪表系统的基本概念235

二、安全仪表系统的结构236

三、安全仪表系统集成设计236

四、安全仪表系统中传感器设计原则237

例题分析238

习题与思考题239



第十六章可编程控制器240

**节概述240

一、可编程控制器的基本组成240

二、可编程控制器的编程语言242

三、可编程控制器的分类243

第二节OMRON C系列PLC244

一、简介245

二、OMRON PLC指令245

第三节SIEMENS S7-200249

一、S7-200系列的基本构成249

二、 S7-200指令应用250

三、编程软件STEP7-Micro/WIN252

第四节应用示例253

一、水箱液位控制253

二、变量越限报警控制254

三、送料小车自动控制256

习题与思考题260



第十七章典型化工单元的控制方案261

**节流体输送设备的自动控制261

一、离心泵的自动控制方案261

二、往复泵的自动控制方案262

三、压缩机的自动控制方案263

第二节传热设备的自动控制265

一、两侧均无相变化的换热器控制方案265

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制267

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制269

第三节精馏塔的自动控制270

一、精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求270

二、精馏塔的控制方案271

第四节化学反应器的自动控制274

一、化学反应器的控制要求274

二、釜式反应器的温度自动控制275

三、固定床反应器的自动控制275

四、流化床反应器的自动控制277

第五节生化过程的控制278

一、常用生化过程控制278

二、青霉素发酵过程控制280

三、啤酒发酵过程控制280

例题分析281

习题与思考题283



参考文献284