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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K118

二、时间常数T119

三、滞后时间τ121

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PLC244

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