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绪论 1

一、化工自动化意义及目的 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

第一篇 化工测量仪表 5

第一章 测量仪表基本知识 5

一、测量过程与测量误差 5

二、测量仪表的品质指标 6

三、测量系统中的常见信号类型 9

四、测量系统中信号的传递形式 9

五、测量仪表与测量方法的分类 10

六、化工检测的发展趋势 11

例题分析 11

习题与思考题 13

第二章 压力测量 14

第一节 压力单位及测压仪表 14

第二节 弹性式压力计 15

一、弹性元件 15

二、弹簧管压力表 16

第三节 电气式压力计 17

一、应变片式压力传感器 18

二、压阻式压力传感器 19

三、电容式压力传感器 19

第四节 压力计的选用及安装 19

一、压力计的选用 19

二、压力计的安装 20

例题分析 21

习题与思考题 22

附录 常用弹簧管压力表型号与规格 23

第三章 流量测量 25

第一节 差压式流量计 26

一、节流现象与流量基本方程式 26

二、标准节流装置 27

三、力平衡差压变送器 28

四、差压式流量计的测量误差 30

第二节 转子流量计 33

一、工作原理 33

二、电远传式转子流量计 34

第三节 漩涡流量计 36

第四节 质量流量计 37

一、直接式质量流量计 37

二、补偿式质量流量计 38

第五节 其他流量计 39

一、靶式流量计 39

二、椭圆齿轮流量计 40

三、涡轮流量计 41

四、电磁流量计 42

例题分析 43

习题与思考题 43

第四章 物位测量 45

第一节 物位测量的意义及主要类型 45

第二节 差压式液位计 46

一、工作原理 46

二、零点迁移问题 46

三、用法兰式差压变送器测量液位 48

第三节 其他物位计 49

一、电容式物位计 49

二、核辐射物位计 50

三、称重式液罐计量仪 51

例题分析 52

习题与思考题 54

第五章 温度测量 56

第一节 概述 56

一、测温仪表的分类 56

二、温度测量的基本原理 56

第二节 热电偶温度计 58

一、热电偶 58

二、补偿导线与冷端温度补偿 64

三、XCZ-101型动圈式仪表 67

四、电位差计 69

第三节 热电阻温度计 74

一、热电阻 74

二、XCZ-102型动圈式仪表 76

三、电子自动平衡电桥 78

第四节 测温仪表的选用与安装 80

一、工业温度计的选用 80

二、测温元件的安装 80

三、连接导线与补偿导线的安装 81

第五节 电动温度变送器 82

一、测量桥路 82

二、电压-电流转换器 84

第六节 数字式显示仪表 85

一、数字式显示仪表的原理及其特点 85

二、模-数变换器 86

三、电子计数器 88

四、显示器 88

五、数字式显示仪表的基本组成 89

例题分析 90

习题与思考题 92

附录一 铂铑10-铂热电偶分度表 93

附录二 镍铬-铜镍热电偶分度表 97

附录三 镍铬-镍硅热电偶分度表 97

附录四 铂电阻分度表 100

附录五 铜电阻分度表(Ro=50Ω) 103

附录六 铜电阻分度表(Ro=100Ω) 104

第二篇 化工自动化基础 105

第六章 自动控制系统概述 105

第一节 自动控制系统的组成 105

第二节 自动控制系统的方块图 108

一、信号和变量 108

二、自动控制系统方块图 108

三、反馈 110

四、自动控制系统的分类 112

第三节 过渡过程和品质指标 112

一、控制系统的静态与动态 112

二、控制系统的过渡过程 113

三、控制系统的控制指标 115

四、影响控制指标的主要因素 118

例题分析 118

习题与思考题 119

第七章 对象特性和建模 121

第一节 数学模型及描述方法 121

一、被控对象数学模型 121

二、数学模型的主要形式 122

第二节 机理建模 125

一、一阶对象 125

二、积分对象 126

三、时滞对象 127

四、二阶对象 128

第三节 描述对象特性的参数 130

一、放大系数K 130

二、时间常数T 132

三、滞后时间τ 134

第四节 实测建模 137

例题分析 139

习题与思考题 139

第八章 基本控制规律 141

第一节 位式控制 141

一、双位控制 141

二、具有中间区的双位控制 142

三、多位控制 144

第二节 比例控制 145

一、比例控制规律及其特点 145

二、比例度及其对控制过程的影响 147

第三节 积分控制 150

一、积分控制规律及其特点 150

二、比例积分控制规律与积分时间 152

三、积分时间对系统过渡过程的影响 153

第四节 微分控制 153

一、微分控制规律及其特点 153

二、实际的微分控制规律及微分时间 154

三、比例微分控制系统的过渡过程 155

四、比例积分微分控制 156

例题分析 157

习题与思考题 159

第九章 自动控制仪表 161

第一节 控制仪表的作用与分类 161

一、控制仪表的能源形式 161

二、控制仪表的结构形式 161

第二节 电动单元组合式仪表 163

一、DDZ-Ⅲ型电动控制器 163

二、DDZ=Ⅱ型电动控制器 173

第三节 可编程调节器 178

一、可编程调节器的主要特点 178

二、可编程调节器的基本构成及原理 178

三、KMM可编程调节器 180

例题分析 184

习题与思考题 185

第十章 执行器 187

第一节 气动热行器 188

一、气动执行器的组成与分类 188

二、控制阀的流量特性 191

三、控制阀的选择 195

四、控制阀的安装和维护 196

第二节 阀门定位器与电-气转换器 197

一、气动阀门定位器 197

二、电-气阀门定位器 198

三、电-气转换器 198

第三节 电动执行器 199

一、概述 199

二、角行程电动执行机构 199

三、直行程电动执行机构 201

例题分析 201

习题与思考题 201

第十一章 简单控制系统 203

第一节 概述 203

第二节 被控变量的选择 204

第三节 操纵变量的选择 206

第四节 控制器控制规律的选择及参数整定 208

一、控制规律的选择 208

二、控制器参数的工程整定 208

第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题 212

一、控制系统的投运 212

二、控制系统操作中的常见问题 215

例题分析 218

习题与思考题 219

第十二章 复杂控制系统 221

第一节 串级控制系统 221

一、串级控制系统概述 221

二、串级控制系统的特点及应用 223

三、主、副控制器控制规律的选择 226

四、主、副控制器正反作用的选择 226

五、控制器参数整定与系统投运 227

第二节 其他复杂控制系统 228

一、均匀控制系统 228

二、比值控制系统 231

三、前馈控制系统 232

四、取代控制系统 233

五、分程控制系统 234

六、多冲量控制系统 235

例题分析 237

习题与思考题 239

第十三章 高级控制系统 240

第一节 自适应控制系统 240

一、参考模型自适应控制系统 240

二、具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统 241

第二节 预测控制系统 242

第三节 智能控制系统 243

第四节 模糊控制系统 244

第五节 最优控制系统 246

第六节 控制管理一体化 247

习题与思考题 248

第十四章 计算机控制系统 250

第一节 概述 250

第二节 实时计算机控制系统的基本组成 251

第三节 计算机在控制中的典型应用方式 254

一、数据采集和处理系统 254

二、操作指导控制系统 255

三、直接数字控制系统 255

四、计算机监督控制系统 256

五、集散控制系统 256

第四节 直接数字控制系统 258

一、基本构成 258

二、DDC中的PID算式 259

第五节 集散控制系统 263

一、概述 263

二、集散控制系统的特点 263

三、基本构成 266

例题分析 269

习题与思考题 269

第十五章 典型化工单元的控制方案 270

第一节 流体输送设备的自动控制 270

一、离心泵的自动控制方案 270

二、往复泵的自动控制方案 271

三、压气机的自动控制方案 272

第二节 传热设备的自动控制 274

一、两侧均无相变化的换热器控制方案 274

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制 276

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 278

第三节 精馏塔的自动控制 279

一、精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求 279

二、精馏塔的控制方案 280

第四节 化学反应器的自动控制 283

一、化学反应器的控制要求 283

二、釜式反应器的温度自动控制 284

三、固定床反应器的自动控制 285

四、流化床反应器的自动控制 286

例题分析 288

习题与思考题 289

参考书目 290