緒論1
一、化工自動化的意義及目的1
二、化工自動化的發(fā)展概況1
三、化工儀表及自動化系統(tǒng)的分類2

第一篇化工檢測儀表
第一章檢測儀表基本知識5
一、測量過程與測量誤差5
二、檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)6
三、檢測儀表的分類8
四、現(xiàn)代檢測技術(shù)與傳感器的發(fā)展9
例題分析10
習(xí)題與思考題12

第二章壓力檢測13
第一節(jié)壓力單位及測壓儀表13
第二節(jié)彈性式壓力計(jì)14
一、彈性元件14
二、彈簧管壓力表15
第三節(jié)電氣式壓力計(jì)16
一、應(yīng)變片式壓力傳感器17
二、壓阻式壓力傳感器17
三、電容式壓力傳感器18
第四節(jié)智能式變送器19
一、智能變送器的特點(diǎn)19
二、智能變送器的結(jié)構(gòu)原理19
三、HART475手持通信器21
第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝21
一、壓力計(jì)的選用21
二、壓力計(jì)的安裝23
例題分析24
習(xí)題與思考題25
附錄常用彈簧管壓力表型號與規(guī)格26

第三章流量檢測28
第一節(jié)概述28
一、流量和總量28
二、流量測量儀表28
第二節(jié)差壓式流量計(jì)29
一、節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式29
二、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置31
三、差壓變送器32
四、差壓式流量計(jì)的測量誤差33
第三節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)35
一、工作原理35
二、電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)37
三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值修正38
第四節(jié)漩渦流量計(jì)40
第五節(jié)質(zhì)量流量計(jì)41
一、直接式質(zhì)量流量計(jì)41
二、間接式質(zhì)量流量計(jì)42
第六節(jié)其他流量計(jì)43
一、靶式流量計(jì)43
二、橢圓齒輪流量計(jì)44
三、渦輪流量計(jì)45
四、電磁流量計(jì)46
第七節(jié)流量測量儀表的選型47
例題分析48
習(xí)題與思考題49

第四章物位檢測51
第一節(jié)概述51
一、物位檢測的意義51
二、物位檢測儀表的主要類型51
第二節(jié)差壓式液位計(jì)52
一、工作原理52
二、零點(diǎn)遷移問題53
三、用法蘭式差壓變送器測量液位54
第三節(jié)其他物位計(jì)54
一、電容式物位計(jì)55
二、核輻射物位計(jì)56
三、雷達(dá)式液位計(jì)57
四、稱重式液罐計(jì)量儀58
五、光纖式液位計(jì)59
第四節(jié)物位測量儀表的選型62
例題分析63
習(xí)題與思考題66

第五章溫度檢測67
第一節(jié)概述67
一、測溫儀表的分類67
二、溫度檢測的基本原理67
第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)69
一、熱電偶69
二、補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償74
第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)77
一、測溫原理77
二、常用熱電阻77
第四節(jié)光纖溫度傳感器78
第五節(jié)溫度變送器80
一、電動溫度變送器80
二、一體化溫度變送器80
三、智能式溫度變送器81
第六節(jié)溫度測量儀表的選用及安裝82
一、溫度測量儀表的選用82
二、測溫元件的安裝82
例題分析84
習(xí)題與思考題86
附錄一鉑銠10-鉑熱電偶分度表87
附錄二鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表90
附錄三鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表90
附錄四鉑電阻分度表93
附錄五銅電阻分度表95

第六章顯示儀表96
第一節(jié)數(shù)字式顯示儀表96
一、數(shù)字式顯示儀表的類型96
二、數(shù)字式顯示儀表的主要技術(shù)指標(biāo)97
三、數(shù)字式顯示儀表的結(jié)構(gòu)組成97
第二節(jié)新型顯示儀表99
一、無紙記錄儀99
二、虛擬顯示儀表100
例題分析100
習(xí)題與思考題101

第二篇化工自動化基礎(chǔ)
第七章自動控制系統(tǒng)概述102
第一節(jié)自動控制系統(tǒng)的組成102
第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的方塊圖103
一、信號和變量103
二、自動控制系統(tǒng)方塊圖104
三、反饋105
四、自動控制系統(tǒng)的分類106
第三節(jié)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)107
一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)107
二、控制系統(tǒng)的過渡過程108
三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)109
四、影響控制品質(zhì)的主要因素112
第四節(jié)工藝管道及控制流程圖112
一、圖形符號113
二、字母代號114
三、儀表位號115
例題分析115
習(xí)題與思考題116

第八章對象特性和建模119
第一節(jié)數(shù)學(xué)模型及描述方法119
一、被控對象數(shù)學(xué)模型119
二、數(shù)學(xué)模型的主要形式120
第二節(jié)機(jī)理建模121
一、一階對象121
二、積分對象123
三、時滯對象123
第三節(jié)描述對象特性的參數(shù)124
一、放大系數(shù)Ｋ124
二、時間常數(shù)Ｔ126
三、滯后時間τ128
第四節(jié)實(shí)驗(yàn)建模130
一、階躍反應(yīng)曲線法130
二、矩形脈沖法131
例題分析131
習(xí)題與思考題132

第九章基本控制規(guī)律133
第一節(jié)位式控制133
一、雙位控制133
二、具有中間區(qū)的雙位控制134
第二節(jié)比例控制135
一、比例控制規(guī)律及其特點(diǎn)135
二、比例度及其對控制過程的影響136
第三節(jié)積分控制138
一、積分控制規(guī)律及其特點(diǎn)138
二、比例積分控制規(guī)律與積分時間140
三、積分時間對系統(tǒng)過渡過程的影響141
第四節(jié)微分控制142
一、微分控制規(guī)律及其特點(diǎn)142
二、實(shí)際的微分控制規(guī)律及微分時間142
三、比例微分控制系統(tǒng)的過渡過程143
四、比例積分微分控制144
例題分析145
習(xí)題與思考題147

第十章控制器148
第一節(jié)控制器概述148
第二節(jié)數(shù)字式控制器148
一、數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)148
二、數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成149
三、KMM型可編程序調(diào)節(jié)器150
四、C3000數(shù)字控制器151
例題分析155
習(xí)題與思考題155

第十一章執(zhí)行器156
第一節(jié)氣動執(zhí)行器156
一、氣動執(zhí)行器的組成與分類156
二、控制閥的流量特性158
三、控制閥的選擇163
四、氣動執(zhí)行器的安裝和維護(hù)164
第二節(jié)閥門定位器與電-氣轉(zhuǎn)換器165
一、電-氣閥門定位器165
二、智能式閥門定位器166
三、電-氣轉(zhuǎn)換器166
第三節(jié)電動執(zhí)行器167
一、概述167
二、角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)167
三、直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)168
第四節(jié)數(shù)字閥與智能控制閥168
一、數(shù)字閥168
二、智能控制閥168
例題分析169
習(xí)題與思考題170

第十二章簡單控制系統(tǒng)171
第一節(jié)概述171
第二節(jié)被控變量的選擇172
第三節(jié)操縱變量的選擇174
第四節(jié)控制器控制規(guī)律的選擇及參數(shù)整定175
一、控制規(guī)律的選擇175
二、控制器參數(shù)的工程整定176
第五節(jié)控制系統(tǒng)的投運(yùn)及操作中的常見問題179
一、控制系統(tǒng)的投運(yùn)179
二、控制系統(tǒng)操作中的常見問題182
例題分析185
習(xí)題與思考題186

第十三章復(fù)雜控制系統(tǒng)188
第一節(jié)串級控制系統(tǒng)188
一、串級控制系統(tǒng)概述188
二、串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用190
三、主、副控制器控制規(guī)律的選擇193
四、主、副控制器正反作用的選擇193
五、控制器參數(shù)整定與系統(tǒng)投運(yùn)194
第二節(jié)其他復(fù)雜控制系統(tǒng)195
一、均勻控制系統(tǒng)195
二、比值控制系統(tǒng)197
三、前饋控制系統(tǒng)199
四、選擇性控制系統(tǒng)200
五、分程控制系統(tǒng)201
六、多沖量控制系統(tǒng)203
例題分析204
習(xí)題與思考題206

第十四章高級控制系統(tǒng)207
第一節(jié)自適應(yīng)控制系統(tǒng)207
一、參考模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)207
二、具有被控對象數(shù)學(xué)模型在線辨識的自適應(yīng)控制系統(tǒng)208
第二節(jié)預(yù)測控制系統(tǒng)209
一、預(yù)測控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)209
二、預(yù)測控制的特點(diǎn)及應(yīng)用210
第三節(jié)智能控制系統(tǒng)210
第四節(jié)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制212
第五節(jié)模糊控制系統(tǒng)213
第六節(jié)最優(yōu)控制系統(tǒng)214
習(xí)題與思考題216

第十五章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)217
第一節(jié)概述217
一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成217
二、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)218
三、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類218
第二節(jié)集散控制系統(tǒng)概述221
一、集散控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成221
二、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)222
第三節(jié)CENTUM-CS集散控制系統(tǒng)222
一、CENTUM-CS系統(tǒng)的構(gòu)成223
二、基本操作方法223
三、顯示畫面及操作224
第四節(jié)JX-300XP集散控制系統(tǒng)226
一、JX-300XP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)226
二、現(xiàn)場控制站認(rèn)識與安裝227
三、操作站認(rèn)識與安裝229
四、通信網(wǎng)絡(luò)及安裝229
五、機(jī)柜內(nèi)安裝230
六、系統(tǒng)軟件及系統(tǒng)組態(tài)230
第五節(jié)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)232
一、 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的產(chǎn)生和特征232
二、現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)化233
三、幾種有影響的現(xiàn)場總線技術(shù)233
第六節(jié)安全儀表系統(tǒng)235
一、安全儀表系統(tǒng)的基本概念235
二、安全儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)236
三、安全儀表系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)236
四、安全儀表系統(tǒng)中傳感器設(shè)計(jì)原則237
例題分析238
習(xí)題與思考題239

第十六章可編程控制器240
第一節(jié)概述240
一、可編程控制器的基本組成240
二、可編程控制器的編程語言242
三、可編程控制器的分類243
第二節(jié)OMRON C系列PLC244
一、簡介245
二、OMRON PLC指令245
第三節(jié)SIEMENS S7-200249
一、S7-200系列的基本構(gòu)成249
二、 S7-200指令應(yīng)用250
三、編程軟件STEP7-Micro/WIN252
第四節(jié)應(yīng)用示例253
一、水箱液位控制253
二、變量越限報(bào)警控制254
三、送料小車自動控制256
習(xí)題與思考題260

第十七章典型化工單元的控制方案261
第一節(jié)流體輸送設(shè)備的自動控制261
一、離心泵的自動控制方案261
二、往復(fù)泵的自動控制方案262
三、壓縮機(jī)的自動控制方案263
第二節(jié)傳熱設(shè)備的自動控制265
一、兩側(cè)均無相變化的換熱器控制方案265
二、載熱體進(jìn)行冷凝的加熱器自動控制267
三、冷卻劑進(jìn)行汽化的冷卻器自動控制269
第三節(jié)精餾塔的自動控制270
一、精餾塔的干擾因素及對自動控制的要求270
二、精餾塔的控制方案271
第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)器的自動控制274
一、化學(xué)反應(yīng)器的控制要求274
二、釜式反應(yīng)器的溫度自動控制275
三、固定床反應(yīng)器的自動控制275
四、流化床反應(yīng)器的自動控制277
第五節(jié)生化過程的控制278
一、常用生化過程控制278
二、青霉素發(fā)酵過程控制280
三、啤酒發(fā)酵過程控制280
例題分析281
習(xí)題與思考題283

參考文獻(xiàn)284