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上篇 自动化仪表 1

自动化仪表概述 3

0.1自动化仪表及其发展概况 3

0.2电动单元组合仪表及其控制系统的组成 4

0.3仪表的基本技术指标 6

复习思考题 7

第1章 检测仪表 8

1.1温度检测仪表 8

1.1.1测量温度的主要方法 8

1.1.2热电偶 9

1.1.3热电阻 11

1.1.4半导体热敏电阻 13

1.1.5热电偶温度变送器的基本结构 13

1.1.6 DDZ—Ⅲ型热电偶温度变送器的实际线路 17

1.2压力检测仪表 19

1.2.1弹性式压力测量元件 20

1.2.2力平衡式压力（差压）变送器 21

1.2.3位移式差压（压力）变送器 23

1.2.4固态测压仪表 26

1.3流量检测仪表 27

1.3.1节流式流量计 28

1.3.2容积式流量计 31

1.3.3涡轮流量计 32

1.3.4电磁流量计 33

1.3.5旋涡式流量计 34

1.4液位检测仪表 36

1.4.1浮力式液位计和静压式液位计 36

1.4.2电容式液位计 37

1.4.3超声波液位计 38

1.5成分分析仪表 39

1.5.1热导式气体分析仪 39

1.5.2红外线气体分析仪 41

1.5.3色谱分析仪 43

1.5.4氧化锆氧分析仪 46

复习思考题 48

第2章 调节器 49

2.1调节器的调节规律 49

2.2PID运算电路 50

2.2.1比例积分运算电路 51

2.2.2比例微分运算电路 53

2.2.3 PID运算电路 55

2.3 PID调节器的阶跃响应和频率特性 57

2.3.1 PID调节器的阶跃响应 57

2.3.2 PID调节器的频率特性 58

2.4 PID调节器的完整结构 60

2.4.1输入电路 60

2.4.2 PID运算电路 62

2.4.3输出电路 62

2.4.4手动操作电路及自动—手动切换 63

2.5数字控制算法 65

2.5.1基本PID的离散表达式 65

2.5.2采样周期的选择 67

2.5.3变形的PID控制算法 68

2.5.4混合过程PID算法 70

2.5.5字长的考虑 72

2.6可编程序调节器 72

2.6.1可编程序调节器的电路 72

2.6.2数字调节器的工作时序 77

2.6.3用户程序结构及数据格式 79

2.6.4运算模块 80

2.6.5控制模块及编程 88

2.6.6程序的写入和调试 98

2.6.7数字调节器的通信 100

复习思考题 101

第3章 集散控制系统与现场总线控制系统 102

3.1集散控制系统的发展及其组成 102

3.1.1集散控制系统的发展 102

3.1.2 CENTUM CS3000基本组成 107

3.1.3 CENTUM CS3000的现场总线网络 110

3.1.4 CENTUM CS3000子系统的一体化功能 113

3.2 DCS现场控制站的功能 114

3.2.1反馈控制功能 115

3.2.2顺序控制功能 124

3.3 DCS操作站的功能 133

3.4现场总线通信技术 139

3.4.1现场总线技术的发展 140

3.4.2开放系统互连参考模型 141

3.4.3 HART通信技术 142

3.4.4基金会现场总线通信技术 143

3.5基金会现场总线的用户应用 152

3.5.1用户应用模块 152

3.5.2系统管理 163

3.5.3设备信息文件 164

3.5.4现场总线控制系统的设计 166

3.6典型现场总线控制系统举例 168

3.6.1现场总线控制系统System 302的组成 168

3.6.2系统System 302中现场设备与网络的组态 172

3.6.3系统System 302中人机界面的组态 174

3.7过程控制系统的其他结构 174

小结 175

复习思考题 175

第4章 执行器和防爆栅 177

4.1执行器 177

4.1.1气动执行器 177

4.1.2电—气转换器 182

4.1.3阀门定位器 183

4.1.4电动执行器 185

4.2防爆栅 187

4.2.1安全火花防爆系统的概念 187

4.2.2安全火花防爆的等级 188

4.2.3防爆栅的基本工作原理 189

4.2.4隔离式防爆栅 190

复习思考题 194

下篇 过程控制 195

第5章 过程控制对象动态特性及其数学模型 197

5.1单容对象动态特性及其数学描述 198

5.1.1水槽水位的动态特性 198

5.1.2对象的自衡特性 200

5.2多容对象的特性、容量滞后、纯滞后 201

5.2.1双容对象的特性 201

5.2.2纯滞后 202

5.3对象特性的实验测定、时域法 203

5.3.1实验测定方法描述 203

5.3.2测定动态特性的时域方法 204

5.4测定动态特性的频域方法 207

5.4.1正弦波方法 207

5.4.2频率特性的相关测试法 208

5.4.3闭路测定法 210

5.5测定动态特性的统计方法 211

5.5.1相关分析法识别对象动态特性的原理 211

5.5.2基于M序列信号测定对象的动态特性 213

复习思考题 225

第6章 单回路调节系统的设计及调节器参数整定方法 226

6.1概述 226

6.2对象动态特性对调节质量的影响及调节方案的确定 228

6.2.1干扰通道动态特性对调节质量的影响 228

6.2.2调节通道动态特性对调节质量的影响 229

6.2.3调节方案的确定 231

6.3调节规律对系统动态特性的影响、调节规律的选择 233

6.3.1在干扰作用下双容对象的比例调节 233

6.3.2系统调节性能指标、PI、 PD调节作用分析 237

6.3.3调节规律的选择 242

6.4调节器参数的实验整定方法 243

6.4.1稳定边界法 243

6.4.2反应曲线法 244

6.4.3衰减曲线法 246

6.4.4三种整定方法的比较 247

复习思考题 248

第7章 常用过程控制系统 249

7.1串级调节系统 249

7.1.1串级调节系统的组成 249

7.1.2串级调节系统的特点和效果分析 251

7.1.3调节器的选型和整定方法 253

7.2比值调节系统 254

7.2.1比值调节系统的组成原理 255

7.2.2比值调节系统的整定 256

7.3均匀调节系统 258

7.3.1均匀调节系统的组成 258

7.3.2调节器的选型和参数整定 259

7.4前馈调节系统 261

7.4.1前馈控制的工作原理 262

7.4.2扰动补偿规律及其局限性 263

7.4.3复合调节系统的特性分析 264

7.4.4复合调节系统参数的选择 266

7.4.5自治调节系统 268

7.4.6自治调节系统解耦装置的综合 270

复习思考题 272

第8章 复杂过程控制系统 273

8.1多变量解耦控制系统 273

8.1.1多变量过程的基本描述 273

8.1.2相对增益与相对增益矩阵 274

8.1.3解耦控制系统的设计 277

8.1.4解耦控制中的一些问题 279

8.2推理控制系统 280

8.2.1推理控制的基本原理 280

8.2.2推理—反馈控制系统 282

8.2.3辅助控制量的选择 283

8.2.4控制作用的限幅 283

8.3预测控制系统 284

8.3.1预测模型 284

8.3.2参考轨迹 286

8.3.3控制算法 287

8.3.4预测控制的优点及存在问题 288

复习思考题 290

第9章 自动调节系统在生产过程中的应用举例 291

9.1石油加工蒸馏装置的仪表控制系统 291

9.1.1石油加工中的仪表控制系统概要 291

9.1.2蒸馏塔的仪表控制系统 291

9.2钢铁工业中加热炉的控制系统 297

9.2.1钢铁生产过程概要 297

9.2.2加热炉的燃烧控制 298

9.2.3燃烧控制的串级比值调节系统 300

9.2.4交叉限幅并联副回路的串级调节 301

9.3锅炉的自动调节系统 304

9.3.1汽包水位的调节 305

9.3.2燃烧过程的调节 308

9.3.3锅炉控制系统举例 310

复习思考题 312

参考文献 313