化工仪表及自动化

第一章绪论

第一节化工过程自动化概述

一、化工过程自动化的目的及学习意义

二、化工过程自动化的主要内容

第二节化工过程自动化发展概况

第三节过程控制系统的组成及分类

一、过程控制系统的组成

二、过程控制系统的分类

第四节过程控制系统性能指标

一、单项控制性能指标

二、综合控制性能指标

思考题与习题

第二章过程参数的检测方法与仪表

第一节概述

一、检测过程及误差

二、检测仪表的基本技术性能指标

第二节压力检测方法及仪表

一、压力检测的基本知识

二、主要压力检测方法及分类

三、压力检测仪表

四、压力计的选用

第三节物位检测方法及仪表

一、物位检测的主要方法及分类

二、静压式液位计

三、电容式物位计

四、超声式物位计

五、磁致伸缩式液位计

第四节流量检测方法及仪表

一、流量检测方法及分类

二、差压式流量计

三、电磁式流量计

第五节温度检测方法及仪表

一、温度检测的基本知识

二、温度检测方法

三、热电偶温度计

四、热电阻温度计

五、测温元件的选用和安装

第六节成分量的检测

一、pH值的检测

二、氧含量的检测

第七节数字式显示记录仪表

一、数字式显示仪表

二、无笔无纸记录仪

思考题与习题

实验一检测系统设计实验

实验二Pt100铂电阻测温特性实验

实验三K热电偶测温特性实验

第三章过程控制仪表与装置

第一节过程控制仪表的基础知识

一、过程控制仪表的分类

二、过程控制仪表的型号命名

三、过程控制仪表的信号制式

四、安全防爆的基本知识

第二节变送器

一、变送器的基本概念

二、差压变送器

三、温度变送器

第三节控制器

一、控制器的控制规律

二、模拟式控制器

第四节执行器

一、气动执行器

二、电动执行器

三、控制机构

四、电-气转换器及电-气阀门定位器

第五节常用低压电器

一、低压电器的作用与分类

二、常用电磁式低压电器

三、常用其他低压电器

四、继电接触式电气控制

思考题与习题

实验一变送器校验系统设计实验

实验二三相异步电动机正反转运行控制实验

第四章简单控制系统

第一节简单控制系统的组成

第二节过程的特性及建模方法

一、过程特性及基本类型

二、过程动态模型的建立方法

三、过程参数对过程动态特性的影响

第三节简单控制系统的设计

一、被控变量的选择

二、操纵变量的选择

三、系统设计中的测量变送问题

四、控制器控制规律的选择

五、简单控制系统设计实例

第四节简单控制系统的投运及参数整定

一、简单控制系统的投运

二、控制器参数的工程整定

思考题与习题

实验简单控制系统实验

第五章复杂控制系统

第一节串级控制系统

一、串级控制系统的基本概念

二、串级控制系统的特点

三、串级控制系统的设计

四、串级控制系统的应用场合

五、串级控制系统应用中的问题

第二节比值控制系统

一、概述

二、常用的比值控制方案

三、比值控制系统的设计

第三节前馈控制系统

一、前馈控制系统的基本概念

二、前馈控制系统的几种结构形式

三、前馈控制系统的应用场合

第四节均匀控制系统

一、均匀控制的概念

二、均匀控制方案

第五节分程控制系统

一、分程控制系统的基本概念

二、分程控制系统的应用

三、分程控制应用中的几个问题

第六节选择性控制系统

一、选择性控制系统基本概念

二、选择性控制系统的应用

三、积分饱和及其防止措施

思考题与习题

第六章过程计算机控制系统

第一节概述

一、过程计算机控制系统的组成

二、过程计算机控制系统的分类

第二节数据通信技术

一、异步传送与同步传送

二、并行与串行传输

三、RS-232C/RS-485接口及应用

第三节工业网络技术

一、工业网络概述

二、网络协议及其层次结构

三、工业网络的性能评价和选型

第四节集散控制系统

一、集散控制系统概述

二、现场控制站

三、操作员站及工程师站

四、集散控制系统的工程设计

五、集散控制系统的应用

第五节可编程控制器控制系统

一、PLC概述

二、PLC的结构及工作原理

三、可编程控制器的硬件资源

四、PLC的编程语言

五、PLC应用系统设计实例

第六节现场总线及现场总线控制系统

一、现场总线概述

二、几种有影响的现场总线技术

三、以现场总线为基础的控制系统

思考题与习题

实验一S7-200基本操作及位逻辑指令应用实验

实验二自动往返的小车控制编程实验

第七章典型生产过程控制

第一节流体输送设备的控制方案

一、离心泵的控制方案

二、往复泵的控制方案

三、压气机的控制方案

四、离心式压缩机的防喘振控制

第二节传热设备的自动控制

一、两侧均无相变化的换热器控制方案

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制

第三节精馏塔的自动控制

一、工艺要求

二、精馏塔的扰动因素

三、精馏塔的控制方案

四、精馏塔控制系统实例

第四节化学反应器的自动控制

一、化学反应器的控制要求

二、釜式反应器的温度自动控制

三、固定床反应器的自动控制

四、流化床反应器的自动控制

第五节锅炉设备的自动控制

一、概述

二、锅炉汽包水位控制系统

三、锅炉燃烧控制系统

四、过热蒸汽控制系统

五、采用集散系统的锅炉控制实例

六、采用常规仪表的锅炉控制实例

第六节生化过程控制

一、常用生化过程控制

二、青霉素发酵过程控制

三、啤酒发酵过程控制

思考题与习题

第八章过程控制系纺工程设计

第一节过程控制系统工程设计概述

一、工程设计的基本任务

二、工程设计的基本内容

三、工程设计基本程序

四、控制方案设计

第二节过程控制系统工程设计符号

一、常用工程设计符号

二、管道及仪表流程图

第三节控制装置及仪表选型

一、选型原则

二、温度测量仪表的选型

三、压力测量仪表的选型

四、流量测量仪表的选型

五、物位测量仪表的选型

六、过程分析仪表的选型

七、控制阀的选型

第四节过程控制系统工程设计实例

一、设计任务书

二、设计相关技术文件

三、控制方案设计

四、管道及仪表流程图

附录

附录一铂铑10-铂热电偶分度表

附录二镍铬-镍硅(镍镉-镍铝)热电偶分度表

附录三镍铬-铜镍热电偶分度表

附录四铂电阻(Pt1oo)分度表

附录五铜电阻(Cu50)分度表

附录六铜电阻(Cu100)分度表

参考文献

　　全书共分八章。第一章绪论，介绍化工过程自动化所包含的主要内容、发展概况、控制系统组成与分类。第二章过程参数的检测方法与仪表，介绍化工过程常用参数的检测方法和检测仪表原理、选用。第三章过程控制仪表与装置，除介绍常用变送器、控制器、执行器的结构、原理及选用外，还为PLC(可编程控制器)系统的学习特别增加了常用低压电器方面的知识。第四章简单控制系统，介绍简单控制系统的典型结构、过程模型的建立方法、简单控制系统的设计及实例。第五章复杂控制系统，介绍串级、比值、前馈、均匀、分程和选择性控制系统的特性及设计方法。第六章过程计算机控制系统，对DCS(集散控制系统)、PLC、FCS(现场总线控制系统)等系统的结构、特点、功能进行了较详细介绍，并给出了应用实例。第七章典型生产过程控制，分别对传热设备、精馏塔、化学反应器、锅炉设备、生化过程控制进行了分析和讨论。第八章过程控制系统工程设计，介绍工程设计的基本概念和基本内容，相关的设计标准和设计实例。为便于读者学习，各章后面均配有思考题与习题。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。　　本书为满足应用型本科院校的教学要求，全面系统地介绍了化工过程控制系统的基本概念、过程检测与控制仪表、控制系统的设计方法等基础知识，并配有典型的应用实例。　　全书共分八章。内容包括：绪论、过程参数的检测方法与仪表、过程控制仪表与装置、简单控制系统、复杂控制系统、过程计算机控制系统、典型生产过程控制和过程控制系统工程设计。　　本书可作为应用型本科院校石油、化工、制药、冶金、轻工、机械、生物、环境等专业仪表及自动控制课程的教材，也可作为高职高专院校相关专业同类课程的教材，还可供工程技术人员参考。