鍋爐自動控制技術

鍋爐自動控制技術，對工業(yè)鍋爐的燃燒狀況及關鍵運行參數(shù)，采用電子技術進行自動控制，以保證鍋爐經(jīng)濟可靠運行的技術措施。

第 1章 自動控制技術概述

1.1 引言............................................................................................................................................ 1

1.2 高技術和新技術基本特征......................................................................................................... 1

1.3 實用自動控制特點及內(nèi)容......................................................................................................... 4

1.3.1 特點................................................................................................................................. 4

1.3.2 內(nèi)容................................................................................................................................. 4

1.4 習題............................................................................................................................................ 8

第2 章 傳感器的結構原理

2.1 傳感器概述................................................................................................................................ 9

2.1.1 傳感器概念...................................................................................................................... 9

2.1.2 傳感器的應用.................................................................................................................. 9

2.2 電阻式傳感器........................................................................................................................... 10

2.2.1 原理............................................................................................................................... 10

2.2.2 結構類型........................................................................................................................ 11

2.3 電感式傳感器........................................................................................................................... 14

2.3.1 原理............................................................................................................................... 15

2.3.2 電感式傳感器的主要形式............................................................................................ 15

2.4 電容式傳感器........................................................................................................................... 18

2.4.1 原理............................................................................................................................... 18

2.4.2 結構類型........................................................................................................................ 18

2.4.3 電容式傳感器的優(yōu)缺點................................................................................................ 20

2.5 光電式傳感器........................................................................................................................... 20

2.5.1 光電元件........................................................................................................................ 20

2.5.2 光電傳感器的應用實例................................................................................................ 24

2.6 光纖傳感器............................................................................................................................... 26

2.6.1 工作原理........................................................................................................................ 26

2.6.2 結構類型........................................................................................................................ 28

2.7 霍爾傳感器............................................................................................................................... 31

2.7.1 原理............................................................................................................................... 31

2.7.2 霍爾元件的基本結構.................................................................................................... 33

2.7.3 霍爾元件的使用方法.................................................................................................... 33

2.8 溫度傳感器............................................................................................................................... 34

2.8.1 熱電偶測溫原理............................................................................................................ 36

2.8.2 熱電偶結構.................................................................................................................... 36

2.8.3 熱電偶的使用................................................................................................................ 37

2.8.4 熱電偶的補償導線........................................................................................................ 38

2.8.5 熱電偶使用注意事項.................................................................................................... 40

2.8.6 熱電偶故障及其修復方法............................................................................................ 41

2.8.7 熱敏電阻溫度傳感器性能參數(shù).................................................................................... 41

2.8.8 集成溫度傳感器............................................................................................................ 42

2.9 氣體傳感器............................................................................................................................... 43

2.9.1 半導體氣體傳感器結構................................................................................................ 43

2.9.2 應用舉例........................................................................................................................ 44

2.10 磁性傳感器............................................................................................................................. 46

2.10.1 壓磁式傳感器.............................................................................................................. 46

2.10.2 磁電式傳感器.............................................................................................................. 49

2.11 其他形式傳感器..................................................................................................................... 52

2.11.1 渦流傳感器.................................................................................................................. 53

2.11.2 壓電式傳感器.............................................................................................................. 55

2.11.3 振弦式傳感器.............................................................................................................. 57

2.11.4 濕度傳感器.................................................................................................................. 58

2.11.5 等強度應變梁傳感器.................................................................................................. 62

2.11.6 商業(yè)電子秤用傳感器.................................................................................................. 65

2.12 傳感器的現(xiàn)狀及存在問題..................................................................................................... 67

2.13 習題........................................................................................................................................ 72

第3 章 參數(shù)檢測

3.1 力參數(shù)檢測............................................................................................................................... 73

3.1.1 扭轉(zhuǎn)力矩檢測................................................................................................................ 73

3.1.2 壓（拉）力檢測............................................................................................................ 83

3.1.3 張力檢測........................................................................................................................ 86

3.1.4 應力檢測........................................................................................................................ 88

3.2 熱參數(shù)檢測............................................................................................................................... 94

3.2.1 熱敏電阻檢測法............................................................................................................ 94

3.2.2 熱電偶檢測法................................................................................................................ 96

3.3 聲參數(shù)檢測............................................................................................................................... 97

3.3.1 聲強測定原理................................................................................................................ 98

3.3.2 測定方法........................................................................................................................ 99

3.4 光參數(shù)檢測............................................................................................................................. 100

3.4.1 測定原理...................................................................................................................... 100

3.4.2 檢測方法...................................................................................................................... 101

3.5 電參數(shù)檢測............................................................................................................................. 103

3.5.1 直流電流和直流電壓的檢測...................................................................................... 103

3.5.2 直流電功率檢測.......................................................................................................... 106

3.5.3 交流電流和交流電壓的檢測...................................................................................... 107

3.5.4 交流電功率檢測.......................................................................................................... 107

3.5.5 電參數(shù)測量注意事項.................................................................................................. 109

3.6 習題........................................................................................................................................ 110

第4 章 自動控制理論基礎

4.1 系統(tǒng)動態(tài)過程分析基礎......................................................................................................... 112

4.1.1 過渡過程及微分方程算子法...................................................................................... 112

4.1.2 結構圖及傳遞函數(shù)...................................................................................................... 117

4.1.3 電路的導納阻抗及傳遞函數(shù)表示方法...................................................................... 122

4.2 常用控制系統(tǒng)的基本類型..................................................................................................... 126

4.2.1 單回路系統(tǒng).................................................................................................................. 126

4.2.2 多回路系統(tǒng).................................................................................................................. 126

4.2.3 串級系統(tǒng)...................................................................................................................... 127

4.2.4 比值系統(tǒng)...................................................................................................................... 128

4.2.5 復合系統(tǒng)...................................................................................................................... 129

4.3 自動控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)......................................................................................................... 130

4.3.1 慣性環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 130

4.3.2 比例環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 131

4.3.3 積分環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 132

4.3.4 滯后環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 134

4.3.5 振蕩環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 135

4.3.6 微分環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 136

4.4 PID 調(diào)節(jié)器.............................................................................................................................. 137

4.4.1 比例（P）調(diào)節(jié)器........................................................................................................ 139

4.4.2 積分（I）調(diào)節(jié)器......................................................................................................... 140

4.4.3 微分（D）調(diào)節(jié)器....................................................................................................... 141

4.4.4 比例積分（PI）調(diào)節(jié)器............................................................................................... 141

4.4.5 比例微分（PD）調(diào)節(jié)器............................................................................................. 144

4.4.6 比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器.................................................................................... 146

4.4.7 反饋網(wǎng)路帶有電位計的調(diào)節(jié)器及慣性環(huán)節(jié).............................................................. 151

4.5 最佳控制系統(tǒng)的標準及校正方法......................................................................................... 157

4.5.1 評價系統(tǒng)的主要指標.................................................................................................. 157

4.5.2 二階閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最佳標準.................................................................................. 158

4.5.3 三階閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最佳標準.................................................................................. 159

4.5.4 二階或三階最佳標準應用舉例.................................................................................. 161

4.5.5 校正方法...................................................................................................................... 171

4.6 控制系統(tǒng)常用參數(shù)（公式）圖表及符號說明..................................................................... 173

4.6.1 調(diào)節(jié)器的二階最佳與三階最佳比較.......................................................................... 173

4.6.2 電氣傳動常用調(diào)節(jié)對象的計算.................................................................................. 174

4.6.3 常用電氣網(wǎng)路的復數(shù)阻抗.......................................................................................... 178

4.6.4 常用電子調(diào)節(jié)器的線路及特性.................................................................................. 180

4.6.5 符號說明...................................................................................................................... 183

4.7 習題........................................................................................................................................ 184

第5 章 計算機控制

5.1 結構特性................................................................................................................................ 189

5.2 指令功能................................................................................................................................ 193

5.2.1 指令符號的意義.......................................................................................................... 193

5.2.2 指令及地址.................................................................................................................. 194

5.3 應用舉例................................................................................................................................ 203

5.3.1 工業(yè)順序控制.............................................................................................................. 204

5.3.2 步進電機控制.............................................................................................................. 207

5.3.3 警報音變控制.............................................................................................................. 208

5.3.4 彩燈花樣控制.............................................................................................................. 209

5.3.5 用單片機控制測量系統(tǒng).............................................................................................. 210

5.4 習題........................................................................................................................................ 212

第6 章 接口技術

6.1 電平變換接口......................................................................................................................... 213

6.2 各類半導體器件間的接口..................................................................................................... 215

6.2.1 晶體管驅(qū)動TTL 電路的接口..................................................................................... 215

6.2.2 運算放大器與CMOS電路間的接口......................................................................... 216

6.2.3 CMOS 與TTL 的接口................................................................................................. 216

6.2.4 光敏器件同TTL 匹配的接口..................................................................................... 217

6.3 工業(yè)電氣設備及大負載與低壓半導體器件的接口............................................................. 217

6.3.1 工業(yè)電氣設備與低壓半導體器件的接口.................................................................. 218

6.3.2 大負載與低壓半導體的接口...................................................................................... 218

6.4 阻抗匹配及負荷計算............................................................................................................. 220

6.4.1 阻抗匹配實例.............................................................................................................. 220

6.4.2 負荷計算...................................................................................................................... 223

6.5 D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換及接口..................................................................................................... 224

6.5.1 D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換原理.............................................................................................. 224

6.5.2 D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器及接口...................................................................................... 225

6.6 A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換及接口..................................................................................................... 226

6.6.1 雙積分A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換原理................................................................................. 226

6.6.2 雙積分A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器及接口......................................................................... 227

6.7 微機鍵盤、顯示及通訊接口................................................................................................. 228

6.7.1 鍵盤接口...................................................................................................................... 228

6.7.2 顯示器接口.................................................................................................................. 232

6.7.3 通訊接口...................................................................................................................... 233

6.8 習題........................................................................................................................................ 235

第7 章 執(zhí)行機構

7.1 顯示執(zhí)行機構......................................................................................................................... 236

7.1.1 數(shù)字式.......................................................................................................................... 236

7.1.2 屏幕式.......................................................................................................................... 240

7.2 記錄執(zhí)行機構......................................................................................................................... 241

7.2.1 描筆式記錄儀.............................................................................................................. 241

7.2.2 自動平衡記錄器.......................................................................................................... 244

7.2.3 x-y 記錄器.................................................................................................................... 245

7.2.4 光線示波器.................................................................................................................. 245

7.2.5 各種記錄器的性能比較.............................................................................................. 247

7.3 電機執(zhí)行機構......................................................................................................................... 248

7.3.1 電機的結構及使用...................................................................................................... 248

7.3.2 電機的選擇.................................................................................................................. 251

7.3.3 電機容量計算.............................................................................................................. 255

7.4 開關執(zhí)行機構......................................................................................................................... 257

7.4.1 接觸器.......................................................................................................................... 257

7.4.2 繼電器.......................................................................................................................... 260

7.4.3 半導體開關及機械開關.............................................................................................. 263

7.5 習題........................................................................................................................................ 266

第8 章 整機系統(tǒng)分析

8.1 整機系統(tǒng)設計......................................................................................................................... 267

8.1.1 整機系統(tǒng)設計方法...................................................................................................... 268

8.1.2 整機系統(tǒng)設計步驟...................................................................................................... 270

8.2 整機系統(tǒng)安裝......................................................................................................................... 270

8.2.1 老化篩選...................................................................................................................... 270

8.2.2 結構布局...................................................................................................................... 271

8.2.3 部件安裝...................................................................................................................... 271

8.2.4 整機連接...................................................................................................................... 274

8.3 整機系統(tǒng)調(diào)試和測量............................................................................................................. 276

8.3.1 調(diào)試過程中的測量...................................................................................................... 277

8.3.2 整機系統(tǒng)的調(diào)試.......................................................................................................... 283

8.4 整機系統(tǒng)考核......................................................................................................................... 290

8.5 習題........................................................................................................................................ 291

附錄 A 習題參考答案....................................................................................................... 293

附錄B 幾種MCS-51單片機與其他器件的連接線路圖.................................................... 296

參考文獻............................................................................................................................. 301

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《熱工自動控制技術問答》介紹了溫度、壓力、流量、物位的測量，自動調(diào)節(jié)的原理、調(diào)節(jié)設備及系統(tǒng)，以及熱工保護、計算機應用、巡測等?！稛峁ぷ詣涌刂萍夹g問答》可供從事火電廠生產(chǎn)、建設的熱工儀表與自動化專業(yè)技術工人、技術人員作為培訓教材或自學使用，也可供石油、化工、冶金等行業(yè)從事熱工自動控制工作的技術工人、工程技術人員參考。

本書參照《高等職業(yè)教育電子信息類專業(yè)“雙證課程”培養(yǎng)方案》大綱內(nèi)容的要求編寫而成，可作為高、中等職業(yè)學校自動控制專業(yè)的教材，也可作為自動控制技術崗位從業(yè)人員的技能培訓教材，同時可供電子企業(yè)的生產(chǎn)技術人員及廣大電子愛好者學習參考。

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