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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

第一篇 化工检测仪表 5

第一章 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、检测系统中的常见信号类型 9

四、检测系统中信号的传递形式 9

五、检测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 12

习题与思考题 13

第二章 压力检测 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 18

三、电容式压力传感器 19

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 20

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 22

例题分析 23

习题与思考题 24

附录 常用弹簧管压力表型号与规格 25

第三章 流量检测 26

第一节 差压式流量计 27

一、节流现象与流量基本方程式 27

二、标准节流装置 28

三、力矩平衡式差压变送器 29

四、差压式流量计的测量误差 31

第二节 转子流量计 34

一、工作原理 34

二、电远传式转子流量计 35

第三节 漩涡流量计 37

第四节 质量流量计 38

一、直接式质量流量计 38

二、补偿式质量流量计 39

第五节 其他流量计 40

一、靶式流量计 40

二、椭圆齿轮流量计 41

三、涡轮流量计 42

四、电磁流量计 43

例题分析 44

习题与思考题 45

第四章 物位检测 46

第一节 物位检测的意义及主要类型 46

第二节 差压式液位计 47

一、工作原理 47

二、零点迁移问题 47

三、用法兰式差压变送器测量液位 49

第三节 其他物位计 50

一、电容式物位计 50

二、核辐射物位计 51

三、雷达式液位计 52

四、称重式液罐计量仪 53

例题分析 54

习题与思考题 57

第五章 温度检测 58

第一节 概述 58

一、测温仪表的分类 58

二、温度检测的基本原理 58

第二节 热电偶温度计 60

一、热电偶 60

二、补偿导线与冷端温度补偿 65

第三节 热电阻温度计 68

一、测温原理 68

二、常用热电阻 68

第四节 温度变送器 69

一、电动温度变送器 69

二、一体化温度变送器 70

三、智能式温度变送器 70

例题分析 71

习题与思考题 73

附录一 铂铑10－铂热电偶分度表 74

附录二 镍铬－铜镍热电偶分度表 76

附录三 镍铬－镍硅热电偶分度表 76

附录四 铂电阻分度表 78

附录五 铜电阻分度表（一） 80

附录六 铜电阻分度表（二） 80

第六章 显示仪表 82

第一节 模拟式显示仪表 82

一、自动平衡电子电位差计 82

二、电子自动平衡电桥 85

第二节 数字式显示仪表 87

一、数字式显示仪表的原理及其特点 87

二、模－数变换器 88

三、电子计数器 88

四、显示器 89

五、数字式显示仪表的基本组成 90

六、数字模拟混合记录仪 90

第三节 新型显示仪表 91

一、无纸记录仪 91

二、虚拟显示仪表 92

例题分析 93

习题与思考题 93

第二篇 化工自动化基础 94

第七章 自动控制系统概述 94

第一节 自动控制系统的组成 94

第二节 自动控制系统的方块图 97

一、信号和变量 97

二、自动控制系统方块图 97

三、反馈 99

四、自动控制系统的分类 100

第三节 过渡过程和品质指标 101

一、控制系统的静态与动态 101

二、控制系统的过渡过程 102

三、控制系统的控制指标 103

四、影响控制指标的主要因素 107

例题分析 107

习题与思考题 108

第八章 对象特性和建模 110

第一节 数学模型及描述方法 110

一、被控对象数学模型 110

二、数学模型的主要形式 111

第二节 机理建模 113

一、一阶对象 114

二、积分对象 115

三、时滞对象 116

第三节 描述对象特性的参数 117

一、放大系数K 118

二、时间常数T 119

三、滞后时间τ 121

第四节 实测建模 123

例题分析 125

习题与思考题 125

第九章 基本控制规律 127

第一节 位式控制 127

一、双位控制 127

二、具有中间区的双位控制 128

三、多位控制 129

第二节 比例控制 129

一、比例控制规律及其特点 130

二、比例度及其对控制过程的影响 131

第三节 积分控制 134

一、积分控制规律及其特点 134

二、比例积分控制规律与积分时间 136

三、积分时间对系统过渡过程的影响 136

第四节 微分控制 137

一、微分控制规律及其特点 137

二、实际的微分控制规律及微分时间 138

三、比例微分控制系统的过渡过程 139

四、比例积分微分控制 140

例题分析 141

习题与思考题 143

第十章 自动控制仪表 144

第一节 控制仪表的作用与分类 144

一、控制仪表的能源形式 144

二、控制仪表的结构形式 144

三、控制仪表的信号形式 146

第二节 模拟式控制仪表 146

一、概述 146

二、DDZ-Ⅲ型电动调节器 147

第三节 数字式控制仪表 149

一、概述 149

二、可编程调节器的主要特点 149

三、可编程调节器的基本构成及原理 150

四、KMM可编程调节器 151

例题分析 155

习题与思考题 156

第十一章 执行器 157

第一节 气动执行器 158

一、气动执行器的组成与分类 158

二、控制阀的流量特性 160

三、控制阀的选择 165

四、控制阀的安装和维护 166

第二节 阀门定位器与电－气转换器 167

一、气动阀门定位器 167

二、电－气阀门定位器 167

三、电－气转换器 168

第三节 电动执行器 168

一、概述 169

二、角行程电动执行机构 169

三、直行程电动执行机构 170

例题分析 170

习题与思考题 170

第十二章 简单控制系统 171

第一节 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 176

一、控制规律的选择 176

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 180

一、控制系统的投运 180

二、控制系统操作中的常见问题 183

例题分析 186

习题与思考题 186

第十三章 复杂控制系统 188

第一节 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、取代控制系统 200

五、分程控制系统 201

六、多冲量控制系统 202

例题分析 203

习题与思考题 205

第十四章 高级控制系统 206

第一节 自适应控制系统 206

一、参考模型自适应控制系统 206

二、具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统 207

第二节 预测控制系统 208

第三节 智能控制系统 209

第四节 神经元网络控制 210

第五节 模糊控制系统 211

第六节 最优控制系统 213

第七节 控制管理一体化 214

习题与思考题 215

第十五章 计算机控制系统 216

第一节 计算机控制简述 216

一、计算机控制系统的特点 216

二、计算机控制系统的组成 216

三、计算机控制系统的类型 217

四、计算机控制系统的发展 219

第二节 集散控制系统概述 220

一、集散控制系统的基本构成 220

二、集散控制系统的特点 221

第三节 CENTUM-CS集散控制系统 221

一、CENTUM-CS系统的构成 222

二、ICS的组成及功能 222

三、CRT显示画面的显示格式 225

四、CENTUM-CS系统中的字母代号 225

五、基本操作方法 227

六、显示画面及操作 228

第四节 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 234

三、主要的现场总线系统简介 234

例题分析 235

习题与思考题 236

第十六章 可编程控制器 237

第一节 可编程控制器概述 237

一、可编程控制器（PLC）的发展过程 237

二、可编程控制器的功能与特点 237

第二节 可编程控制器的基本构成及工作原理 239

一、可编程控制器的基本组成 239

二、可编程控制器的软件系统 240

三、可编程控制器的分类 242

第三节 OMRON C系列PLC 244

一、简介 244

二、OMRON PLC指令 244

第四节 应用示例 248

一、水箱液位控制 248

二、变量越限报警控制 249

三、自动包装机控制 250

习题与思考题 252

第十七章 典型化工单元的控制方案 253

第一节 流体输送设备的自动控制 253

一、离心泵的自动控制方案 253

二、往复泵的自动控制方案 254

三、压气机的自动控制方案 255

第二节 传热设备的自动控制 257

一、两侧均无相变化的换热器控制方案 257

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制 259

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 260

第三节 精馏塔的自动控制 262

一、精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求 262

二、精馏塔的控制方案 263

第四节 化学反应器的自动控制 266

一、化学反应器的控制要求 266

二、釜式反应器的温度自动控制 267

三、固定床反应器的自动控制 267

四、流化床反应器的自动控制 269

例题分析 270

习题与思考题 271

参考文献 273