化工自動(dòng)化及儀表（工藝類(lèi)專(zhuān)業(yè)適用 第二版）

1自動(dòng)控制系統(tǒng)概述1
1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1
1.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)2
1.2.1定值控制系統(tǒng) 2
1.2.2隨動(dòng)控制系統(tǒng)3
1.2.3程序控制系統(tǒng)3
1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)3
1.3.1系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)3
1.3.2系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3
1.3.3描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)4
1.4傳遞函數(shù)和方塊圖6
1.4.1問(wèn)題的引入6
1.4.2拉普拉斯變換7
1.4.3傳遞函數(shù)9
1.4.4方塊圖9
1.5管道及儀表流程圖13
1.5.1圖形符號(hào)14
1.5.2字母代號(hào)15
1.5.3儀表位號(hào)16
思考題與習(xí)題16
2控制系統(tǒng)基本組成環(huán)節(jié)特性分析18
2.1被控對(duì)象特性及其對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響18
2.1.1被控對(duì)象的數(shù)學(xué)描述方法18
2.1.2對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立方法19
2.1.3對(duì)象機(jī)理數(shù)學(xué)模型的建立19
2.1.4描述對(duì)象特性的參數(shù)及其對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響23
2.1.5被控對(duì)象特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法26
2.2測(cè)量、變送環(huán)節(jié)特性及其對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響27
2.2.1測(cè)量元件28
2.2.2變送器29
2.3執(zhí)行器特性及其對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響29
2.4控制規(guī)律及其對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響31
2.4.1雙位控制31
2.4.2比例控制（P）33
2.4.3比例積分控制（PI）36
2.4.4比例微分控制（PD）38
2.4.5比例積分微分控制（PID）40
思考題與習(xí)題41
3過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)43
3.1概述43
3.1.1檢測(cè)過(guò)程與測(cè)量誤差43
3.1.2過(guò)程參數(shù)的一般檢測(cè)原理47
3.1.3變送器的基本特性和構(gòu)成原理48
3.1.4變送器的若干共性問(wèn)題50
3.2壓力檢測(cè)52
3.2.1壓力的表示方法52
3.2.2壓力檢測(cè)概述53
3.2.3彈性式壓力檢測(cè)53
3.2.4電氣式壓力檢測(cè)58
3.2.5智能式壓力/差壓變送器60
3.2.6壓力檢測(cè)儀表的選用和安裝61
3.3溫度檢測(cè)65
3.3.1溫度檢測(cè)概述65
3.3.2熱電偶及其測(cè)溫原理66
3.3.3熱電阻及其測(cè)溫原理72
3.3.4溫度變送器簡(jiǎn)介73
3.3.5其他溫度檢測(cè)儀表簡(jiǎn)介78
3.3.6溫度檢測(cè)儀表的選用和安裝78
3.4流量檢測(cè)79
3.4.1流量檢測(cè)概述80
3.4.2節(jié)流式流量計(jì)80
3.4.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)83
3.4.4電磁流量計(jì)85
3.4.5渦輪流量計(jì)85
3.4.6旋渦流量計(jì)86
3.4.7容積式流量計(jì)87
3.4.8其他流量檢測(cè)方法87
3.4.9流量檢測(cè)儀表的選用和安裝89
3.5物位檢測(cè)90
3.5.1物位檢測(cè)概述90
3.5.2差壓式液位計(jì)91
3.5.3浮筒式液位計(jì)91
3.5.4電容式物位計(jì)92
3.5.5核輻射式物位計(jì)93
3.5.6物位檢測(cè)儀表的選用和安裝93
3.6成分和物性參數(shù)的檢測(cè)94
3.6.1熱導(dǎo)式氣體成分檢測(cè)94
3.6.2紅外式氣體成分檢測(cè)95
3.6.3溶解氧的檢測(cè)95
3.6.4pH值的檢測(cè)97
3.6.5濁度的檢測(cè)97
3.7軟測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介97
3.8安全儀表系統(tǒng)100
3.8.1安全儀表系統(tǒng)的基本概念100
3.8.2安全儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)101
3.8.3安全儀表系統(tǒng)(SIS)集成設(shè)計(jì)101
3.8.4安全儀表系統(tǒng)中傳感器設(shè)計(jì)原則102
思考題與習(xí)題103
4控制器106
4.1控制器概述106
4.2數(shù)字式控制器106
4.2.1數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)106
4.2.2數(shù)字式控制器的構(gòu)成原理107
4.2.3SLPC可編程調(diào)節(jié)器110
思考題與習(xí)題116
5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)117
5.1概述117
5.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成117
5.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程118
5.1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展特征120
5.1.4離散化PID控制和數(shù)字濾波算法121
5.2可編程序控制器123
5.2.1概述123
5.2.2PLC基本組成124
5.2.3PLC的基本工作原理125
5.2.4PLC的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介126
5.3集散控制系統(tǒng)131
5.3.1概述131
5.3.2DCS的硬件體系結(jié)構(gòu)132
5.3.3DCS的軟件系統(tǒng)136
5.3.4DCS的組態(tài)（開(kāi)發(fā)與生成）137
5.4現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)140
5.4.1現(xiàn)場(chǎng)總線的概述140
5.4.2基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線143
5.4.3Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線146
5.4.4幾個(gè)具體問(wèn)題的分析150
5.5工業(yè)以太網(wǎng)151
5.5.1以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議151
5.5.2以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)152
5.5.3工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用153
思考題與習(xí)題154
6執(zhí)行器157
6.1概述157
6.1.1執(zhí)行器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用157
6.1.2執(zhí)行器的構(gòu)成157
6.1.3執(zhí)行器的分類(lèi)157
6.1.4執(zhí)行器的作用方式158
6.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)158
6.2.1氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)158
6.2.2電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)159
6.2.3智能式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)159
6.3調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)160
6.4調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)和流量特性162
6.4.1流量系數(shù)162
6.4.2流量特性163
6.4.3調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比165
6.5閥門(mén)定位器166
6.5.1電/氣閥門(mén)定位器166
6.5.2氣動(dòng)閥門(mén)定位器167
6.5.3智能式閥門(mén)定位器167
6.6執(zhí)行器的選擇、計(jì)算和安裝168
6.6.1執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇168
6.6.2調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇169
6.6.3調(diào)節(jié)閥的口徑選擇170
6.6.4氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的安裝171
思考題與習(xí)題172
7簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)173
7.1簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成173
7.2自動(dòng)控制的目的及被控變量的選擇174
7.3對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及控制變量的選擇176
7.3.1控制變量與干擾變量176
7.3.2對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響176
7.3.3控制變量的選擇原則與選擇方法178
7.4測(cè)量滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及測(cè)量信號(hào)的處理181
7.4.1測(cè)量滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響181
7.4.2克服測(cè)量滯后的幾種方法182
7.4.3測(cè)量信號(hào)的處理182
7.5負(fù)荷變化對(duì)控制質(zhì)量的影響及調(diào)節(jié)閥的選擇183
7.6控制規(guī)律的選擇184
7.6.1控制規(guī)律的選擇184
7.6.2控制器正、反作用的選擇184
7.7控制系統(tǒng)的投運(yùn)與參數(shù)整定186
7.7.1控制系統(tǒng)的投運(yùn)186
7.7.2控制器參數(shù)的工程整定186
思考題與習(xí)題190
8復(fù)雜控制系統(tǒng)192
8.1串級(jí)控制系統(tǒng)192
8.1.1概述192
8.1.2串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程194
8.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍195
8.1.4串級(jí)控制系統(tǒng)主、副回路的選擇195
8.1.5主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇198
8.1.6主、副控制器參數(shù)的工程整定200
8.2均勻控制系統(tǒng)201
8.2.1均勻控制的目的201
8.2.2均勻控制方案202
8.3比值控制系統(tǒng)203
8.3.1概述203
8.3.2比值控制的類(lèi)型203
8.4選擇性控制系統(tǒng)206
8.4.1概述206
8.4.2選擇性控制系統(tǒng)的類(lèi)型206
8.4.3積分飽和及抗積分飽和措施209
8.5分程控制系統(tǒng)210
8.5.1概述210
8.5.2分程控制的應(yīng)用211
8.5.3分程控制系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題213
8.6前饋控制系統(tǒng)213
8.6.1概述213
8.6.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)215
8.6.3前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合216
8.7多沖量控制系統(tǒng)217
思考題與習(xí)題219
9新型控制系統(tǒng)222
9.1解耦控制222
9.1.1系統(tǒng)間的相互關(guān)聯(lián)222
9.1.2解耦控制224
9.2推斷控制226
9.3自適應(yīng)控制227
9.3.1自適應(yīng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能227
9.3.2自適應(yīng)控制系統(tǒng)的類(lèi)型227
9.4預(yù)測(cè)控制228
9.4.1預(yù)測(cè)控制的基本特征228
9.4.2預(yù)測(cè)控制算法的類(lèi)型229
9.5模糊控制232
9.5.1模糊控制的基本原理232
9.5.2模糊控制的幾種方法234
9.6神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制234
9.6.1神經(jīng)元模型234
9.6.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)236
9.6.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)控制中的應(yīng)用237
9.7智能控制與專(zhuān)家系統(tǒng)237
9.7.1智能控制概述237
9.7.2智能控制的主要類(lèi)型238
9.7.3專(zhuān)家控制系統(tǒng)239
9.8故障檢測(cè)與故障診斷240
9.8.1提高控制系統(tǒng)可靠性的主要方法240
9.8.2故障檢測(cè)與診斷的主要方法241
思考題與習(xí)題242
10典型化工單元的控制243
10.1化工單元自動(dòng)控制的一般設(shè)計(jì)原則243
10.2流體輸送設(shè)備的控制244
10.2.1離心泵的控制244
10.2.2容積式泵的控制245
10.2.3壓縮機(jī)的控制245
10.3傳熱設(shè)備的控制247
10.3.1無(wú)相變情況下傳熱設(shè)備的控制248
10.3.2有相變情況下傳熱設(shè)備的控制249
10.4化學(xué)反應(yīng)器的自動(dòng)控制251
10.4.1釜式反應(yīng)器的自動(dòng)控制252
10.4.2固定床反應(yīng)器的自動(dòng)控制252
10.4.3流化床反應(yīng)器的自動(dòng)控制253
10.4.4鼓泡床反應(yīng)器的控制254
思考題與習(xí)題255
11計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用257
11.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)257
11.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則257
11.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)程序257
11.1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)258
11.1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)260
11.2PLC在啤酒發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用260
11.2.1發(fā)酵過(guò)程的生產(chǎn)工藝和控制要求簡(jiǎn)介260
11.2.2S7 PLC的硬件設(shè)計(jì)261
11.2.3軟件設(shè)計(jì)263
11.3DCS在鏈條鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用265
11.3.1工藝簡(jiǎn)介265
11.3.2系統(tǒng)的主要控制要求266
11.3.3系統(tǒng)控制方案分析266
11.3.4控制方案在DCS上的實(shí)現(xiàn)267
11.4FCS在大顆粒尿素裝置中的應(yīng)用簡(jiǎn)介272
11.4.1工藝簡(jiǎn)介272
11.4.2DeltaV系統(tǒng)簡(jiǎn)介273
11.4.3控制要求在FCS上的實(shí)現(xiàn)273
思考題與習(xí)題274
部分習(xí)題參考答案276
附錄280
附錄1部分壓力單位的換算關(guān)系280
附錄2熱電偶分度表280
附錄3熱電阻分度表282
參考文獻(xiàn)284