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绪论 1

一、学习本课程的意义 1

二、生产过程自动化的基本概念 1

三、自动化仪表的分类 4

四、自动化仪表的发展概况 5

五、单元组合仪表的统一信号、分类和命名 6

二、测量方法 8

一、测量的概念 8

第一节 测量过程 8

概述 8

第一篇 测量仪表 8

三、测量仪表 9

第二节 仪表的测量误差及性能指标 9

一、测量误差 9

二、仪表的性能指标 10

习题与思考题 14

第一节 概述 15

一、压力单位 15

第一章 压力测量及变送 15

二、压力的表示方法 16

三、测压仪表 16

第二节 弹性式压力计 17

一、弹性元件 17

二、弹簧管压力表 17

三、压力计的选用、安装与校验 18

第三节 压力、差压变送器 22

一、气动仪表的基本元部件 22

二、气动压力变送器 25

三、差压变送器 28

四、电容式差压变送器 32

五、智能式压力变送器 34

第四节 其它压力检测仪表 34

一、应变片式压力变送器 34

二、振弦式压力计 35

三、压阻式压力传感器 36

习题与思考题 37

四、电磁式物位仪表 38

二、浮力式物位仪表 38

三、差压式物位仪表 38

第一节 概述 38

第二章 物位测量及变送 38

一、直读式物位仪表 38

五、核幅射式物位仪表 39

六、声波式物位计 39

七、光学式物位仪表 39

第二节 浮力式液位计 39

一、恒浮力液位计 39

二、变浮力式液位计 43

一、工作原理 47

第三节 差压式液位计 47

二、零点迁移问题 48

三、法兰式差压变送器 50

四、吹气法测量液位 50

第四节 储罐液体称量仪 52

第五节 其它物位计 54

一、电容式物位计 54

二、超声波物位计 57

三、核辐射物位计 59

四、钢带式液位计 60

五、锅炉汽包水位的测量 63

习题与思考题 66

第三章 流量测量及变送 67

第一节 引言 67

一、流量的定义和单位 67

二、流量测量仪表的分类 68

第二节 差压式流量计 68

一、节流原理与流量基本方程式 68

二、标准节流装置 70

三、差压计 72

四、差压式流量计的安装 72

一、测量原理 74

第三节 靶式流量计 74

二、靶式流量计的结构 75

三、安装和使用 77

第四节 容积式流量计 77

一、椭圆齿轮流量计 78

二、腰轮流量计 80

三、刮板流量计 80

四、容积式流量计的特性 81

第五节 转子流量计 82

一、工作原理 82

二、远传式转子流量计 84

三、转子流量计示值的修正 86

第六节 其它流量计 88

一、电磁流量计 88

二、涡街流量计 89

三、涡轮流量计 91

四、弯管流量计 93

五、质量流量计 94

习题与思考题 100

一、温标 102

第一节 引言 102

第四章 温度测量及变送 102

二、温度测量仪表的分类 103

第二节 膨胀式温度计 104

一、玻璃管液体温度计 104

二、压力式温度计 105

三、双金属温度计 106

第三节 热电偶温度计 107

一、热电偶的测温原理 107

二、常用热电偶 110

三、热电偶的结构 111

四、热电偶冷端温度的处理方法 113

第四节 热电阻温度计 116

一、热电阻的测温原理 116

二、常用金属热电阻 117

三、半导体热电阻 119

第五节 热辐射温度计 120

一、物体热辐射能与温度的关系 120

二、辐射高温计 120

第六节 测温元件的安装 121

一、接触式测温元件的安装 122

二、非接触式测温元件的安装 123

第七节 温度变送器 123

一、输入桥路 124

二、反馈电路 125

三、比较和放大电路 126

习题与思考题 126

附录Ⅰ 常用热电偶分度表 127

附录Ⅱ 常用热电阻分度表 143

第一节 色带指示仪 146

一、气动色带指示仪（QXZ型） 146

第五章 显示仪表 146

二、电子色带指示仪（GHY型） 148

第二节 自动电子电位差计 148

一、手动电位差计 148

二、自动电子电位差计 150

第三节 自动电子平衡电桥 153

一、平衡电桥工作原理 153

二、自动平衡电桥 154

一、数字式显示仪表 155

第四节 微机化显示仪表 155

二、微机化显示仪表简介 159

习题与思考题 161

第六章 成分分析仪表 162

第一节 氧量分析仪 162

一、磁性氧分析仪 162

二、氧化锆式氧分析仪 166

第二节 含水分析仪 171

一、电容式原油低含水分析仪 171

二、微波式原油高含水分析仪 173

一、气相色谱分离原理 176

第三节 气相色谱分析仪 176

二、气相色谱检测器 178

三、工业气相色谱仪 181

第四节 密度的自动测量 183

一、浮力式密度计 183

二、振动式密度计 185

习题与思考题 188

第二篇 过程控制仪表 189

第七章 调节规律 189

第一节 比例调节规律（P） 190

第二节 积分（I）和比例积分（PI）调节规律 191

第三节 微分（D）和比例微分（PD）调节规律 192

第四节 比例积分微分三作用调节规律（PID） 193

习题与思考题 194

第八章 调节器 195

第一节 气动集装式调节器 195

一、测量值的显示机构 196

二、给定机构 197

三、微分先行单元 198

四、比例积分单元 199

六、手自动切换装置 200

五、手操器 200

第二节 电动Ⅲ型调节器 201

一、外形及操作 201

二、结构原理 202

第三节 可编程序控制器、单回路调节器 205

一、可编程序控制器PC（PLC） 205

二、单回路调节器 209

第四节 集散控制系统简介 217

一、集散控制系统的概念 217

二、集散控制系统的发展过程 217

三、集散控制系统的基本特点 218

四、集散控制系统的基本组成 219

五、集散控制系统的发展趋势 221

第五节 现场总线 222

一、概述 222

二、HART协议 222

三、ISP现场总线 222

四、现场总线结构形式 223

习题与思考题 224

第二节 执行机构 225

第一节 概述 225

第九章 执行器 225

一、气动薄膜执行机构 226

二、气动活塞执行机构 228

三、电动执行机构 228

第三节 调节机构 231

一、调节机构的种类 232

二、调节机构的节流原理 233

三、调节机构的性能指标 236

四、调节机构的工作性能指标 239

第四节 执行器的选择和使用 241

一、执行器气开、气关特性的选择 242

二、执行机构的选择 242

三、调节机构的选择 242

习题与思考题 244

第十章 电气仪表的防爆 246

第一节 防爆基本知识 246

一、爆炸性物质及其类、级、组的划分 246

二、爆炸性环境及其类、级、范围的划分 248

三、防爆电气仪表及其类、级、组 248

二、本质安全设备 251

第二节 本质安全设备和系统 251

一、引爆原理 251

三、本质安全系统 252

习题与思考题 253

第三篇 过程控制系统 254

第十一章 自动调节系统的基本概念 254

第一节 自动调节系统的组成及分类 254

一、自动调节系统的组成 254

二、自动调节系统的方块图 256

三、反馈调节系统 257

四、自动调节系统的分类 258

第二节 自动调节系统的过渡过程及品质指标 258

一、自动调节系统的过渡过程 258

二、自动调节系统的静态与动态 259

三、分析自动调节系统常用的干扰形式——阶跃干扰 259

四、过渡过程的形式 260

五、过渡过程的品质指标 261

习题与思考题 262

二、对象特性的描述方法 264

一、对象特性 264

第一节 对象特性及描述方法 264

第十二章 对象特性对调节质量的影响 264

第二节 描述对象特性的参数 265

一、放大系数K与时间参数T 266

二、纯滞后时间τ 267

第三节 对象特性对调节质量的影响 269

一、Ko、Kf对调节质量的影响 270

二、To、Tf对调节质量的影响 270

三、τo、τf对调节质量的影响 270

习题与思考题 271

第十三章 简单调节系统 272

第一节 简单调节系统的设计 272

一、简单调节系统的组成 272

二、被调参数的选择 272

三、调节参数的选择 273

四、测量变送环节对控制系统的影响 275

五、气动执行器的选择 276

六、调节器调节规律的选取 278

第二节 调节器参数的工程整定 279

一、临界比例度法 279

二、衰减曲线法 280

第三节 调节系统的投运 281

一、投运前的准备工作 281

三、经验凑试法 281

二、投运 282

三、调节器参数的工程整定 283

习题与思考题 283

第十四章 复杂调节系统 284

第一节 串级调节系统 284

一、串级调节系统的基本概念 284

三、串级调节系统副回路的设计 288

二、串级调节系统的特点 288

四、主、副调节器的选择 290

五、串级调节系统的投运及参数整定 291

六、串级调节系统的应用场合 291

第二节 均匀调节系统 293

一、均匀调节的目的 293

二、均匀调节系统的特点 294

三、均匀调节方案 295

四、均匀调节系统应用示例 295

一、比值调节概述 296

第三节 比值调节系统 296

二、比值调节系统的类型 297

三、比值系数的计算 298

四、比值调节系统的参数整定 300

第四节 分程调节系统 301

一、分程调节的基本概念 301

二、分程调节的目的 302

三、实施分程调节的几个问题 303

第五节 前馈调节系统 303

一、基本概念 303

第六节 多冲量调节系统 305

二、前馈调节的主要形式：前馈-反馈调节系统 305

三、前馈调节的应用场合 305

一、单冲量调节系统 306

二、双冲量调节系统 306

三、三冲量调节系统 306

习题与思考题 306

第十五章 典型操作单元的调节方案 309

第一节 精馏塔的自动调节方案 309

一、自动调节必须满足的要求 309

二、精馏塔的干扰因素及可供选择的调节参数 310

三、精馏塔的基本调节方案 311

第二节 调合作业的自动调节 314

一、随动流量比值调节 314

二、由总流量给定的流量比值调节 314

三、由成分分析仪表给定的流量比值调节 315

四、数字式混合配比调合系统 315

第三节 加热炉的自动调节 317

一、加热炉的单回路调节系统 317

二、加热炉的串级调节系统 318

第四节 锅炉的自动调节 319

三、加热炉的安全措施 319

一、汽包水位调节 320

二、锅炉燃烧系统的调节 320

习题与思考题 323

第十六章 计算机控制系统的应用 324

第一节 计算机在控制系统中的典型应用方式 324

一、数据采集和数据处理系统 324

二、直接数字控制系统 324

三、计算机监督控制系统 325

一、微机控制系统的功能 326

四、集散控制系统 326

第二节 热媒炉微机控制系统 326

二、硬件系统结构特点 327

三、热媒炉燃烧控制系统简介 327

第三节 小型工业控制机控制油品自动装车 329

一、对自动装车系统的要求 329

二、自动装车系统的组成 330

第四节 计算机直接数字控制的调合系统 332

一、比值调节系统 332

二、比值调节质量监控调合系统 332

二、自动化系统的组成 334

第五节 采油自动化系统 334

一、工艺及特点简介 334

第六节 DCS在某常减压装置上的应用 335

一、装置概况 335

二、Honeywell S9000 DCS系统的配置情况 336

三、S9000 DCS软件系统 338

四、Honeywell S9000 DCS系统在常减压装置上的应用情况 338

习题与思考题 339

参考文献 340