化工儀表及自動(dòng)控制

緒論/001

第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)/003

第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容003

第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和分類004

一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成004

二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類006

第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的表示方法007

一、方框圖007

二、工藝管道及控制流程圖009

第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和評(píng)價(jià)方法011

一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程011

二、過渡過程的形式012

三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)013

四、過渡過程品質(zhì)的影響因素016

習(xí)題016

第二章對(duì)象特性及數(shù)學(xué)建模/019

第一節(jié)化工過程的對(duì)象特性及描述方法019

第二節(jié)對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立020

一、機(jī)理建模021

二、實(shí)驗(yàn)建模023

第三節(jié)描述對(duì)象特性的參數(shù)025

一、放大系數(shù)K025

二、時(shí)間常數(shù)T027

三、滯后時(shí)間τ029

習(xí)題030

第三章檢測(cè)儀表及傳感器/032

第一節(jié)化工檢測(cè)儀表基礎(chǔ)知識(shí)032

一、化工檢測(cè)儀表的分類032

二、測(cè)量過程及誤差033

三、儀表的品質(zhì)指標(biāo)034

第二節(jié)壓力檢測(cè)儀表036

一、壓力檢測(cè)儀表的分類036

二、彈性式壓力計(jì)038

三、電氣式壓力計(jì)040

四、壓力檢測(cè)儀表的選用及安裝043

第三節(jié)流量檢測(cè)儀表046

一、流量檢測(cè)儀表的分類046

二、速度式流量計(jì)048

三、容積式流量計(jì)060

四、質(zhì)量式流量計(jì)061

五、流量檢測(cè)儀表的選用原則062

第四節(jié)溫度測(cè)量?jī)x表064

一、溫度測(cè)量?jī)x表的分類064

二、熱電偶溫度計(jì)067

三、熱電阻溫度計(jì)073

四、新型溫度傳感器及變送器074

五、溫度測(cè)量?jī)x表的選用及安裝077

第五節(jié)物位測(cè)量?jī)x表078

一、物位測(cè)量?jī)x表的分類078

二、差壓式液位計(jì)080

三、電容式物位傳感器083

四、磁致伸縮液位計(jì)085

五、其它非接觸式物位計(jì)085

六、物位測(cè)量?jī)x表的選用原則087

第六節(jié)顯示儀表088

一、數(shù)字式顯示儀表089

二、智能顯示儀表090

習(xí)題091

第四章自動(dòng)控制儀表/094

第一節(jié)概述094

一、控制器的發(fā)展094

二、控制器的分類096

第二節(jié)控制器的基本控制規(guī)律097

一、控制器的控制規(guī)律097

二、雙位控制098

三、比例控制（P）099

四、比例積分控制（PI）102

五、比例微分控制（PD）104

六、比例積分微分控制（PID）105

第三節(jié)模擬式控制器106

一、控制器的基本結(jié)構(gòu)及原理107

二、DDZ-Ⅲ型電動(dòng)控制器107

第四節(jié)數(shù)字式控制器110

一、可編程調(diào)節(jié)器110

二、可編程序控制器115

習(xí)題117

第五章執(zhí)行器/119

第一節(jié)概述119

一、執(zhí)行器的分類119

二、執(zhí)行器的組成120

三、執(zhí)行器的工作原理121

四、執(zhí)行器的作用方式121

第二節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)122

一、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)122

二、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)123

三、電-氣轉(zhuǎn)換器及閥門定位器124

第三節(jié)控制機(jī)構(gòu)128

一、控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)128

二、控制閥的流量特性131

第四節(jié)執(zhí)行器的選擇和維護(hù)136

一、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇136

二、控制閥流量特性的選擇137

三、控制閥口徑的選擇139

四、氣動(dòng)執(zhí)行器的安裝和維護(hù)139

第五節(jié)數(shù)字閥與智能控制閥140

一、數(shù)字閥140

二、智能控制閥141

習(xí)題141

第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)/143

第一節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本組成143

第二節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)144

一、被控變量的選擇145

二、操縱變量的選擇147

三、測(cè)量元件特性的影響150

四、執(zhí)行器的選擇152

五、控制器的設(shè)計(jì)152

第三節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)例160

一、貯槽液位過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)160

二、蒸汽加熱物料溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)161

三、噴霧式干燥設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)161

習(xí)題164

第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)/167

第一節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)167

一、串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)167

二、串級(jí)控制的抗干擾過程170

三、串級(jí)控制的特點(diǎn)172

四、串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)172

五、串級(jí)控制分析與設(shè)計(jì)實(shí)例179

第二節(jié)前饋控制系統(tǒng)181

一、前饋控制的工作原理182

二、前饋控制的特點(diǎn)183

三、前饋控制的結(jié)構(gòu)184

四、前饋控制適用的場(chǎng)合186

五、前饋控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例186

第三節(jié)均勻控制系統(tǒng)187

一、均勻控制的工作原理187

二、均勻控制的特點(diǎn)188

三、均勻控制的結(jié)構(gòu)189

第四節(jié)比值控制系統(tǒng)190

一、比值控制的工作原理190

二、比值控制的結(jié)構(gòu)191

三、比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)195

第五節(jié)分程控制系統(tǒng)196

一、分程控制的工作原理196

二、分程控制的結(jié)構(gòu)197

三、分程控制的特點(diǎn)198

四、分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)201

第六節(jié)選擇性控制系統(tǒng)202

一、選擇性控制系統(tǒng)工作原理202

二、選擇性控制的結(jié)構(gòu)203

三、選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)207

習(xí)題209

第八章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)/211

第一節(jié)概述211

一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成211

二、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類212

第二節(jié)集散控制系統(tǒng)213

一、集散控制系統(tǒng)的組成213

二、集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用215

第三節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)219

一、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)技術(shù)的特征219

二、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化220

三、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介220

習(xí)題222

第九章典型單元操作的控制方案/223

第一節(jié)流體輸送過程的自動(dòng)控制223

一、離心泵控制方案224

二、容積式泵控制方案225

三、氣體輸送機(jī)械控制方案226

第二節(jié)換熱過程的自動(dòng)控制226

一、載熱體換熱控制方案227

二、工藝物料間換熱控制方案228

三、蒸發(fā)過程控制方案229

四、冷凍系統(tǒng)控制方案230

第三節(jié)精餾過程的自動(dòng)控制231

一、精餾塔的控制要求231

二、精餾塔塔頂產(chǎn)品質(zhì)量控制的被控變量選擇232

三、精餾塔整體控制方案234

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)過程的自動(dòng)控制235

一、釜式反應(yīng)器控制方案236

二、固定床反應(yīng)器控制方案237

三、流化床反應(yīng)器控制方案238

習(xí)題239

附錄/240

附錄一常用壓力表規(guī)格及型號(hào)240

附錄二鉑銠10-鉑熱電偶分度表241

附錄三鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表243

附錄四鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表244

附錄五鉑電阻分度表246

附錄六銅電阻（Cu50）分度表248

附錄七銅電阻（Cu100）分度表248

參考文獻(xiàn)/2492100433B

《化工儀表及自動(dòng)控制》在內(nèi)容編排和組織上，注重理論聯(lián)系實(shí)際，引用生產(chǎn)實(shí)際和工程實(shí)例，介紹了化工生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)闡述了被控對(duì)象的建模、檢測(cè)變送儀表、自動(dòng)控制儀表、執(zhí)行器，各種自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)及常用復(fù)雜控制系統(tǒng)的分析。在簡(jiǎn)單、復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，最后結(jié)合生產(chǎn)過程介紹了典型化工單元操作的控制方案。本書內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)性強(qiáng)，理論聯(lián)系實(shí)際，重在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和工程應(yīng)用能力，以適用人才培養(yǎng)新模式；結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)新概念、新技術(shù)、新儀表、新系統(tǒng)做了全面的闡述，以適應(yīng)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)化理論的新發(fā)展。

《化工儀表與自動(dòng)控制》是適用于高職高?；すに噷I(yè)項(xiàng)目化教學(xué)使用的教材，介紹了化工生產(chǎn)過程中四大參數(shù)的檢測(cè)控制、儀表選型、讀圖識(shí)圖、系統(tǒng)構(gòu)成、參數(shù)整定、系統(tǒng)投運(yùn)等化工生產(chǎn)儀表與控制方面的知識(shí)與技能，以完成化工生產(chǎn)中的控制參數(shù)溫度、壓力、液位、流量等的檢測(cè)與控制工作任務(wù)為目的?！痘x表與自動(dòng)控制》結(jié)合化工總控工職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，還介紹了化工儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用?！痘x表與自動(dòng)控制》編有配套電子課件。

《化工儀表與自動(dòng)控制》可用于高職高專化工工藝專業(yè)教學(xué)使用，也可供化工工藝、儀表專業(yè)人員參考。

0認(rèn)識(shí)化工儀表與自動(dòng)控制1

01認(rèn)識(shí)化工儀表及自動(dòng)控制1

011化工生產(chǎn)過程及特點(diǎn)1

012化工自動(dòng)化的概述2

013化工儀表和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概況3

014化工自動(dòng)化儀表的分類4

015自動(dòng)化系統(tǒng)的組成和分類8

02認(rèn)識(shí)本門課程的性質(zhì)和地位10

技能訓(xùn)練與思考題10

1工藝參數(shù)的測(cè)量和信號(hào)轉(zhuǎn)換11

11化工工藝參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)11

111測(cè)量的基本概念11

112測(cè)量誤差12

113檢測(cè)儀表概述14

114檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)15

12認(rèn)識(shí)顯示儀表18

121顯示儀表的概述18

122模擬式顯示儀表18

123數(shù)字顯示儀表23

124新型顯示儀表26

13自動(dòng)檢測(cè)過程及變送器27

14檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)轉(zhuǎn)換30

141檢測(cè)系統(tǒng)的常見信號(hào)類型30

142檢測(cè)系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式31

143信號(hào)制式及信號(hào)傳輸方式31

15安全防爆基本知識(shí)34

151防爆儀表和安全防爆系統(tǒng)34

152安全柵35

技能訓(xùn)練與思考題37

2溫度檢測(cè)39

21概述39

211溫度39

212溫度測(cè)量39

22常用測(cè)溫儀表40

221膨脹式溫度計(jì)40

222壓力式溫度計(jì)42

223熱電偶溫度傳感器42

224熱電阻溫度計(jì)49

225輻射式高溫計(jì)50

23溫度測(cè)量?jī)x表的使用50

231溫度測(cè)量?jī)x表的選用50

232溫度測(cè)量?jī)x表的安裝51

233溫度測(cè)量?jī)x表的故障判斷52

24工業(yè)應(yīng)用案例——離子膜燒堿生產(chǎn)一次鹽水制備中配水罐溫度的檢測(cè)53

241離子膜燒堿生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介53

242一次鹽水配水罐的溫度操作指標(biāo)要求54

243一次鹽水配水罐溫度檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成55

25簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)55

251自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成55

252自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類59

253自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)60

26識(shí)讀儀表工程圖66

261管道與儀表流程圖概述66

262工藝管道及控制流程圖66

263技能訓(xùn)練——帶控制點(diǎn)的工藝流程圖識(shí)讀72

264儀表盤布置圖識(shí)讀73

技能訓(xùn)練與思考題75

3壓力控制78

31概述78

311壓力78

312壓力檢測(cè)的方法79

32常用壓力檢測(cè)儀表80

321彈性式壓力計(jì)80

322電氣式壓力計(jì)83

323智能型壓力變送器87

324活塞式壓力計(jì)89

33壓力表的選用、安裝及故障判斷90

331壓力計(jì)的選用90

332技能訓(xùn)練——壓力表的選擇91

333壓力表的安裝92

334實(shí)踐應(yīng)用——壓力檢測(cè)故障判斷93

34工業(yè)應(yīng)用案例——脫氯塔的壓力控制93

341離子膜燒堿生產(chǎn)中真空脫氯工藝介紹93

342脫氯塔的工藝條件控制要求94

343脫氯塔壓力控制方案96

35認(rèn)識(shí)執(zhí)行器97

351執(zhí)行器的概念解讀97

352氣動(dòng)薄膜控制閥98

353電動(dòng)執(zhí)行器106

354電氣轉(zhuǎn)換器及電氣閥門定位器106

355控制閥的選擇109

356氣動(dòng)執(zhí)行器的安裝和維護(hù)112

技能訓(xùn)練與思考題112

4液位控制114

41物位檢測(cè)114

411概述114

412物位檢測(cè)的方法115

42常用物位檢測(cè)儀表116

421差壓式液位變送器116

422浮力式液位計(jì)119

423電容式物位計(jì)120

424核輻射式物位檢測(cè)儀表122

425超聲波式物位儀表122

426雷達(dá)物位計(jì)123

427重錘物位計(jì)124

43物位儀表的使用125

431物位儀表的選用125

432實(shí)踐應(yīng)用——物位檢測(cè)故障處理126

44工業(yè)應(yīng)用案例——精制鹽水罐液位控制126

441二次鹽水精制的工藝流程簡(jiǎn)介127

442精制鹽水的工藝控制要求127

443精制鹽水的液位控制系統(tǒng)的構(gòu)成128

45控制規(guī)律128

451概述128

452位式控制129

453比例控制(P)131

454積分控制(I)134

455微分控制（D）136

46自動(dòng)控制儀表138

461概述138

462模擬式控制儀表138

463數(shù)字式控制器142

47可編程序控制器（PLC）147

471可編程序控制器概述147

472可編程控制器的基本工作原理150

473PLC的編程語言153

技能訓(xùn)練與思考題153

5流量控制155

51概述155

52常用流量檢測(cè)儀表156

521差壓式流量計(jì)156

522轉(zhuǎn)子流量計(jì)160

523渦輪流量計(jì)162

524漩渦流量計(jì)163

525靶式流量計(jì)164

526電磁流量計(jì)166

527橢圓齒輪流量計(jì)167

528超聲波流量計(jì)168

529質(zhì)量流量計(jì)170

53流量檢測(cè)儀表的選用173

54工業(yè)應(yīng)用案例——電解槽鹽水流量的控制174

541電解工序工藝簡(jiǎn)述174

542流量控制要求174

543進(jìn)電解槽鹽水流量控制系統(tǒng)的構(gòu)成174

55簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和投運(yùn)176

551簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)176

552控制器參數(shù)的工程整定185

553控制系統(tǒng)的投運(yùn)189

技能訓(xùn)練與思考題191

6復(fù)雜控制193

61復(fù)雜控制系統(tǒng)193

611串級(jí)控制系統(tǒng)193

612均勻控制系統(tǒng)203

613比值控制系統(tǒng)206

614前饋控制系統(tǒng)209

615分程控制系統(tǒng)212

616選擇性控制系統(tǒng)216

617多沖量控制系統(tǒng)222

62工業(yè)應(yīng)用案例——大中型工業(yè)鍋爐汽包液位的檢測(cè)與控制系統(tǒng)224

621大中型工業(yè)鍋爐的工藝過程224

622鍋爐汽包水位的檢測(cè)與控制224

技能訓(xùn)練題與思考題227

7計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)229

71計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述229

711計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理229

712計(jì)算機(jī)控制的主要特點(diǎn)230

713計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成230

72計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用分類232

73集散控制系統(tǒng)（DCS）236

731集散控制系統(tǒng)的概述236

732集散控制系統(tǒng)的發(fā)展236

733集散控制系統(tǒng)的組成237

734典型的DCS體系結(jié)構(gòu)238

735典型產(chǎn)品介紹——浙大中控WebField JX300XP系統(tǒng)242

74現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）244

741現(xiàn)場(chǎng)總線概述244

742現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)247

743現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的組成249

744典型產(chǎn)品介紹——幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)250

技能訓(xùn)練與思考題253

附錄254

附表1鉑銠10鉑熱電偶分度表254

附表2鎳鉻鎳硅熱電偶分度表255

附表3鎳鉻銅鎳合金（康銅）熱電偶分度表255

附表4鐵銅鎳合金（康銅）熱電偶分度表256

附表5工業(yè)用鉑熱電阻分度表256

附表6工業(yè)用銅熱電阻分度表257

附表7工業(yè)用銅熱電阻分度表257

參考文獻(xiàn)258 2100433B