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上篇 自动化仪表2

自动化仪表概述2

0.1 自动化仪表及其发展概况2

0.2 电动单元组合仪表及其控制系统的组成3

0.3 仪表的基本技术指标5

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12

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14

1.1.6 DDZ-Ⅲ型热电偶温度变送器的实际线路18

1.2 压力检测仪表20

1.2.1 弹性式压力测量元件21

1.2.2 力平衡式压力（差压）变送器23

1.2.3 位移式差压（压力）变送器27

1.2.4 固态测压仪表30

1.3 流量检测仪表32

1.3.1 节流式流量计32

1.3.3 涡轮流量计36

1.3.2 容积式流量计36

1.3.4 电磁流量计37

1.3.5 旋涡式流量计38

1.4 液位检测仪表41

1.4.1 浮力式和静压式液位计41

1.4.2 电容式液位计42

1.4.3 超声波液位计44

1.5 成分分析仪表44

1.5.1 热导式气体分析仪45

1.5.2 红外线气体分析仪47

1.5.3 色谱分析仪49

复习思考题53

第2章 调节器54

2.1 调节器的调节规律54

2.2 PID运算电路55

2.2.1 比例积分运算电路56

2.2.2 比例微分运算电路59

2.2.3 PID运算电路62

2.3 PID调节器的阶跃响应和频率特性63

2.3.1 PID调节器的阶跃响应63

2.3.2 PID调节器的频率特性64

2.4 PID调节器的线路实例67

2.4.1 输入电路69

2.4.2 PID运算电路71

2.4.3 输出电路72

2.4.4 手动操作电路及自动—手动切换73

2.4.5 测量及给定指示电路75

2.5 数字控制算法76

2.5.1 基本PID的离散表达式77

2.5.2 采样周期的选择78

2.5.3 变形的PID控制算法80

2.5.4 混合过程PID算法83

2.6 单回路可编程序控制器84

2.5.5 字长的考虑84

2.6.1 SLPC型可编程序控制器的电路85

2.6.2 单回路控制器的工作节拍89

2.6.3 用户程序结构及数据格式91

2.6.4 运算模块92

2.6.5 控制模块及编程102

2.6.6 程序的写入和调试114

复习思考题116

第3章 集散控制系统与现场总线控制系统117

3.1 集散控制系统的发展及其组成117

3.2 DCS现场控制站的功能123

3.2.1 反馈控制功能124

3.2.2 顺序控制功能128

3.3 DCS操作站的功能131

3.4 现场总线技术137

3.4.1 现场总线技术的发展138

3.4.2 开放系统互连参考模型139

3.4.3 HART通信技术140

3.4.4 基金会现场总线通信技术142

3.5 基金会现场总线技术的应用152

3.5.1 用户应用——功能块152

3.5.2 系统管理161

3.5.3 设备信息文件162

3.5.4 现场总线控制系统的设计164

3.6 现场总线控制系统166

3.6.1 现场总线控制系统System302的组成167

3.6.2 系统System302中现场设备与网络的组态171

3.6.3 系统System302中人机界面的组态173

复习思考题174

第4章 执行器和防爆栅175

4.1 执行器175

4.1.1 气动执行器175

4.1.2 电－气转换器180

4.1.3 阀门定位器182

4.1.1 电动执行器184

4.2 防爆栅186

4.2.1 安全火花防爆系统的概念186

4.2.2 安全火花防爆的等级187

4.2.3 防爆栅的基本工作原理188

4.2.4 隔离式防爆栅190

复习思考题194

5.1.1 水槽水位的动特性196

5.1 单容对象动特性及其数学描述196

第5章 调节对象的特性及实验测定196

下篇 过程控制196

5.1.2 对象的自衡特性199

5.2 多容对象的特性、容量滞后、纯滞后200

5.2.1 双容对象的特性200

5.2.2 纯滞后201

5.3 对象特性的实验测定、时域法202

5.3.1 实验测定方法概述202

5.3.2 测定动态特性的时域方法203

5.4 测定动态特性的频域方法210

5.4.1 正弦波方法210

5.4.2 频率特性的相关测试法211

5.4.3 闭路测定法213

5.5 测定动态特性的统计方法214

5.5.1 平衡随机过程、相关函数、功率密度谱214

5.5.2 相关分析法识别对象动态特性的原理217

5.5.3 伪随机信号220

5.5.4 伪随机序列的产生方法及其性质221

5.5.5 用M序列信号测定对象的动态特性224

5.5.6 二位式伪随机序列作为试验信号时对象动态特性的识别225

5.6 测定动态特性的最小二乘法233

5.6.1 概述233

5.6.2 线性系统的差分方程表示234

5.6.3 最小二乘法235

5.6.4 最小二乘法估计的递推算法237

5.6.5 最小二乘估计递推算法的程序设计243

复习思考题244

第6章 单回路调节系统的设计及调节器参数整定方法245

6.1 概述245

6.2 对象动特性对调节质量的影响及调节方案的确定247

6.2.1 干扰通道动特性对调节质量的影响247

6.2.2 调节通道动特性对调节质量的影响249

6.2.3 调节方案的确定251

6.3.1 在干扰作用下双容对象的比例调节253

6.3 调节规律对系统动特性的影响、调节规律的选择253

6.3.2 系统调节性能指标、PI、PD调节作用分析257

6.3.3 调节规律的选择263

6.4 调节器参数的实验整定方法264

6.4.1 稳定边界法265

6.4.2 反应曲线法266

6.4.3 衰减曲线法267

6.4.4 三种整定方法的比较268

复习思考题269

7.1.1 串级调节系统的组成270

7.1 串级调节系统270

第7章 复杂调节系统270

7.1.2 串级调节系统的特点和效果分析272

7.1.3 调节器的选型和整定方法275

7.2 比值调节系统276

7.2.1 比值调节系统的组成原理277

7.2.2 比值调节系统的整定279

7.3 均匀调节系统281

7.3.1 均匀调节系统的组成281

7.3.2 调节器的选型和整定282

7.4 前馈调节系统284

7.4.1 前馈控制的工作原理285

7.4.2 扰动补偿规律及其局限性286

7.4.3 复合调节系统的特性分析287

7.4.4 复合调节系统参数的选择289

7.4.5 自治调节系统291

7.4.6 自治调节系统解耦装置的综合293

复习思考题295

第8章 自动调节系统在生产过程中的应用297

8.1 石油加工蒸馏装置的仪表控制系统297

8.1.1 石油加工中的仪表控制系统概要297

8.1.2 蒸馏塔的仪表控制系统298

8.2.1 钢铁生产过程概要304

8.2 钢铁工业中加热炉的仪表控制系统304

8.2.2 加热炉的燃烧控制305

8.2.3 燃烧控制的串级比值调节系统307

8.2.4 交叉限幅并联副回路的串级调节308

8.3 锅炉的自动调节系统312

8.3.1 汽包水位的调节313

8.3.2 燃烧过程的调节313

8.3.3 锅炉控制系统举例319

复习思考题323

主要参考书323