化工仪表及自动化

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

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8

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10

例题分析11

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17

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20

二、智能变送器的结构原理20

三、HART375智能终端21

第五节 压力计的选用及安装26

一、压力计的选用26

二、压力计的安装27

例题分析28

习题与思考题29

附录常用弹簧管压力表型号与规格30

第三章 流量检测31

第一节 差压式流量计31

一、节流现象与流量基本方程式32

二、标准节流装置33

三、差压变送器34

四、差压式流量计的测量误差35

第二节 转子流量计37

一、工作原理37

二、电远传式转子流量计38

第三节 漩涡流量计39

第四节 质量流量计40

一、直接式质量流量计41

二、补偿式质量流量计42

第五节 其他流量计43

一、靶式流量计43

二、椭圆齿轮流量计43

三、涡轮流量计45

四、电磁流量计45

例题分析46

习题与思考题47

第四章 物位检测48

第一节 物位检测的意义及主要类型48

第二节 差压式液位计49

一、工作原理49

二、零点迁移问题49

三、用法兰式差压变送器测量液位50

第三节 其他物位计51

一、电容式物位计51

二、核辐射物位计53

三、雷达式液位计54

四、称重式液罐计量仪55

例题分析56

习题与思考题58

第五章 温度检测60

第一节 概述60

一、测温仪表的分类60

二、温度检测的基本原理60

第二节 热电偶温度计62

一、热电偶62

二、补偿导线与冷端温度补偿67

第三节 热电阻温度计70

一、测温原理70

二、常用热电阻70

第四节 温度变送器71

一、电动温度变送器71

二、一体化温度变送器72

三、智能式温度变送器72

例题分析73

习题与思考题75

附录一 铂铑10-铂热电偶分度表75

附录二 镍铬-铜镍热电偶分度表78

附录三 镍铬-镍硅热电偶分度表78

附录四 铂电阻分度表81

附录五 铜电阻分度表（一）83

附录六 铜电阻分度表（二）84

第六章 显示仪表85

第一节 模拟式显示仪表85

一、自动平衡电子电位差计85

二、电子自动平衡电桥87

第二节 数字式显示仪表89

一、数字式显示仪表的原理及其特点89

二、模数变换器90

三、电子计数器90

四、显示器90

五、数字式显示仪表的基本组成91

第三节 新型显示仪表92

一、无纸记录仪92

二、虚拟显示仪表93

例题分析94

习题与思考题94

第二篇 化工自动化基础

第七章 自动控制系统概述96

第一节 自动控制系统的组成96

第二节 自动控制系统的方块图98

一、信号和变量98

二、自动控制系统方块图99

三、反馈100

四、自动控制系统的分类101

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104

四、影响控制指标的主要因素106

第四节 工艺管道及控制流程图107

一、图形符号107

二、字母代号108

三、仪表位号108

例题分析109

习题与思考题110

第八章 对象特性和建模112

第一节 数学模型及描述方法112

一、被控对象数学模型112

二、数学模型的主要形式113

第二节 机理建模115

一、一阶对象115

二、积分对象117

三、时滞对象118

第三节 描述对象特性的参数119

一、放大系数Ｋ119

二、时间常数Ｔ121

三、滞后时间τ123

第四节 实测建模124

例题分析126

习题与思考题127

第九章 基本控制规律128

第一节 位式控制128

一、双位控制128

二、具有中间区的双位控制129

三、多位控制130

第二节 比例控制130

一、比例控制规律及其特点131

二、比例度及其对控制过程的影响132

第三节 积分控制135

一、积分控制规律及其特点135

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137

第四节 微分控制138

一、微分控制规律及其特点138

二、实际的微分控制规律及微分时间139

三、比例微分控制系统的过渡过程140

四、比例积分微分控制141

例题分析142

习题与思考题143

第十章 控制器145

第一节 模拟式控制器145

一、概述145

二、DDZⅢ型电动调节器145

第二节 数字式控制器147

一、数字式控制器的主要特点148

二、数字式控制器的基本构成148

三、KMM型可编程序调节器150

四、C3000数字控制器151

例题分析160

习题与思考题160

第十一章 执行器162

第一节 气动执行器163

一、气动执行器的组成与分类163

二、控制阀的流量特性165

三、控制阀的选择169

四、控制阀的安装和维护171

第二节 阀门定位器与电气转换器171

一、电气阀门定位器172

二、智能式阀门定位器172

三、电气转换器173

第三节 电动执行器173

一、概述174

二、角行程电动执行机构174

三、直行程电动执行机构175

例题分析175

习题与思考题175

第十二章 简单控制系统176

第一节 概述176

第二节 被控变量的选择177

第三节 操纵变量的选择179

第四节 控制器控制规律的选择及参数

整定180

一、控制规律的选择180

二、控制器参数的工程整定180

第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题184

一、控制系统的投运184

二、控制系统操作中的常见问题186

例题分析189

习题与思考题190

第十三章 复杂控制系统192

第一节 串级控制系统192

一、串级控制系统概述192

二、串级控制系统的特点及应用194

三、主、副控制器控制规律的选择197

四、主、副控制器正反作用的选择197

五、控制器参数整定与系统投运197

第二节 其他复杂控制系统199

一、均匀控制系统199

二、比值控制系统201

三、前馈控制系统202

四、取代控制系统203

五、分程控制系统204

六、多冲量控制系统205

例题分析206

习题与思考题208

第十四章 高级控制系统209

第一节 自适应控制系统209

一、参考模型自适应控制系统209

二、具有被控对象数学模型在线辨识的

自适应控制系统210

第二节 预测控制系统211

第三节 智能控制系统212

第四节 神经元网络控制213

第五节 模糊控制系统214

第六节 最优控制系统215

第七节 控制管理一体化217

习题与思考题218

第十五章 计算机控制系统219

第一节 计算机控制概述219

一、过程计算机控制系统的组成219

二、过程计算机控制系统的分类220

第二节 集散控制系统概述223

一、集散控制系统的基本构成223

二、集散控制系统的特点224

第三节 CENTUMCS集散控制系统225

一、CENTUMCS系统的构成225

二、ICS的组成及功能226

三、CRT显示画面的显示格式228

四、CENTUMCS系统中的字母代号229

五、基本操作方法229

六、显示画面及操作231

第四节 现场总线控制系统235

一、现场总线系统的产生和特征235

二、现场总线国际标准化237

三、几种有影响的现场总线技术237

四、以现场总线为基础的控制系统239

例题分析241

习题与思考题241

第十六章 可编程控制器242

第一节 可编程控制器概述242

一、可编程控制器（PLC）的发展过程242

二、可编程控制器的功能与特点242

第二节 可编程控制器的基本构成及工作原理243

一、可编程控制器的基本组成243

二、可编程控制器的软件系统245

三、可编程控制器的分类247

第三节 OMRONC系列PLC248

一、简介248

二、OMRONPLC指令249

第四节 应用示例252

一、水箱液位控制252

二、变量越限报警控制252

三、自动包装机控制254

习题与思考题256

第十七章 典型化工单元的控制方案257

第一节 流体输送设备的自动控制257

一、离心泵的自动控制方案257

二、往复泵的自动控制方案258

三、压气机的自动控制方案259

第二节 传热设备的自动控制260

一、两侧均无相变化的换热器控制方案261

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制263

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制264

第三节 精馏塔的自动控制265

一、精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求265

二、精馏塔的控制方案267

第四节 化学反应器的自动控制269

一、化学反应器的控制要求269

二、釜式反应器的温度自动控制270

三、固定床反应器的自动控制271

四、流化床反应器的自动控制272

例题分析273

习题与思考题274

参考文献276

《化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第4版)》是在基本保持第三版的体系结构基础上，对其内容进行除旧添新，适当修改而成的。《化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第4版)》内容分为两篇。第一篇是化工检测仪表，讲述检测仪表的基本知识，重点介绍工业生产过程中的压力、流量、物位、温度的检测原理及相应的仪表结构选用，并介绍了工厂中常用的显示仪表。第二篇是化工自动化基础，除介绍工业生产过程中的自动控制系统方面的知识，还分别介绍了构成自动控制系统的被控对象、控制仪表及装置，在简单、复杂控制系统的基础上，介绍了高级控制系统与计算机控制系统，最后结合生产过程介绍了典型化工单元操作的控制方案。 .
　　《化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第4版)》可作为高等职业技术学院、大专和成人继续教育的化工类专业相关课程的教材，也可作为化工、炼油、冶金、轻工、林业等院校及有关企业、单位的职工教育学校、函大、夜大等的教材，并可供广大化工行业中的工艺技术人员参考。