石油化工自動化及儀表

第一篇自動控制基礎(chǔ)知識

第1章緒論

1.1石油化工自動化的意義及主要內(nèi)容

1.1.1石油化工自動化的意義

1.1.2石油化工自動化的發(fā)展概況

1.1.3非自動化專業(yè)人員學習自動化知識的意義

1.1.4石油化工自動化的主要內(nèi)容

1.2自動控制系統(tǒng)的基本組成

1.3自動控制系統(tǒng)的圖形表示

1.3.1自動控制系統(tǒng)方框圖

1.3.2工藝管道及儀表流程圖

1.4自動控制系統(tǒng)的分類

1.4.1按信號的傳遞路徑分類

1.4.2按給定值的性質(zhì)分類

1.4.3按系統(tǒng)的數(shù)學模型分類

1.4.4按系統(tǒng)傳輸信號的性質(zhì)分類

1.4.5其他分類方法

思考題與習題

第2章自動控制系統(tǒng)的基本要求及性能指標

2.1自動控制系統(tǒng)的基本要求

2.2自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)

2.3自動控制系統(tǒng)的過渡過程

2.4自動控制系統(tǒng)的性能指標

思考題與習題

第3章被控對象特性與數(shù)學模型

3.1石油化工對象的特點及其描述方法

3.2對象數(shù)學模型的建立

3.2.1機理分析法建模

3.2.2實驗法建模

3.2.3混合法建模

3.3描述對象特性的參數(shù)

3.3.1放大系數(shù)K

3.3.2時間常數(shù)T

3.3.3滯后時間τ

思考題與習題

第二篇參數(shù)檢測及儀表

第4章檢測儀表基礎(chǔ)知識

4.1測量過程和測量誤差

4.1.1絕對誤差

4.1.2相對誤差

4.1.3基本誤差與附加誤差

4.2檢測儀表基本概念及性能指標

4.2.1測量范圍、上下限及量程

4.2.2零點遷移和量程遷移

4.2.3靈敏度、分辨率及分辨力

4.2.4線性度

4.2.5精度和精度等級

4.2.6死區(qū)、滯環(huán)和回差

4.2.7反應(yīng)時間

4.2.8重復性和再現(xiàn)性

4.2.9可靠性

4.2.10穩(wěn)定性

思考題與習題

第5章溫度檢測及儀表

5.1溫度檢測方法及溫標

5.1.1溫度及溫度檢測方法

5.1.2溫標

5.2常用溫度檢測儀表

5.2.1膨脹式溫度計

5.2.2熱電偶溫度計

5.2.3熱電阻溫度計

5.3溫度檢測儀表的選用及安裝

5.3.1溫度檢測儀表的選用

5.3.2溫度檢測儀表的安裝

思考題與習題

第6章壓力檢測及儀表

6.1壓力及壓力檢測方法

6.1.1壓力的定義及單位

6.1.2壓力的表示方法

6.1.3壓力檢測的主要方法及分類

6.2常用壓力檢測儀表

6.2.1液柱式壓力計

6.2.2活塞式壓力計

6.2.3彈性式壓力計

6.2.4壓力傳感器

6.2.5力平衡式差壓（壓力）變送器

6.3壓力檢測儀表的選擇及校驗

6.3.1壓力檢測儀表的選擇

6.3.2壓力檢測儀表的校驗

6.4壓力檢測系統(tǒng)

6.4.1取壓點位置和取壓口形式

6.4.2引壓管路的鋪設(shè)

6.4.3壓力檢測儀表的安裝

思考題與習題

第7章流量檢測及儀表

7.1流量的概念及單位

7.2流量檢測方法及流量計分類

7.3體積流量檢測方法

7.3.1容積式流量計

7.3.2差壓式流量計

7.3.3速度式流量計

7.4質(zhì)量流量檢測方法

7.4.1間接式質(zhì)量流量測量方法

7.4.2直接式質(zhì)量流量計

7.5流量標準裝置

7.5.1液體流量標準裝置

7.5.2氣體流量標準裝置

思考題與習題

第8章物位檢測及儀表

8.1物位的定義及物位檢測儀表的分類

8.1.1物位的定義

8.1.2物位檢測儀表的分類

8.2常用物位檢測儀表

8.2.1靜壓式物位檢測儀表

8.2.2浮力式物位檢測儀表

8.2.3其他物位檢測儀表

8.3影響物位測量的因素

8.3.1液位測量的特點

8.3.2料位測量的特點

8.3.3界位測量的特點

8.4物位檢測儀表的選型

思考題與習題

第9章成分分析儀表

9.1成分分析方法及分類

9.1.1成分分析方法

9.1.2成分分析儀表分類

9.2自動分析儀表的基本組成

9.3工業(yè)常用自動分析儀表

9.3.1熱導式氣體分析器

9.3.2紅外線氣體分析器

9.3.3氧化鋯氧分析器

9.3.4氣相色譜分析儀

9.3.5酸度的檢測

9.3.6濕度的檢測

思考題與習題

第10章現(xiàn)代檢測技術(shù)

10.1現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展

10.2軟測量技術(shù)

10.2.1軟測量技術(shù)概念

10.2.2軟測量技術(shù)分類

10.2.3軟測量技術(shù)應(yīng)用

10.3多傳感器融合技術(shù)

10.4虛擬儀器

思考題與習題

……

第三篇控制儀表及裝置

第四篇過程控制系統(tǒng)

附錄A鎳鉻一鎳硅熱電偶（K型）分度表

附錄B鎳鉻—銅鎳熱電偶（E型）分度表

附錄C工業(yè)用鉑電阻溫度計（Pt100）分度表

附錄D工業(yè)用銅電阻溫度計（Cu100）分度表

參考文獻

《全國普通高校自動化專業(yè)規(guī)劃教材:石油化工自動化及儀表》編輯推薦：自動控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，尤其在工業(yè)生產(chǎn)過程中。在石油化工行業(yè)，隨著生產(chǎn)過程的連續(xù)化、大型化、復雜化，生產(chǎn)工藝、設(shè)備、控制與管理已逐漸成為一個系統(tǒng)工程。一方面，從事石油化工過程控制的技術(shù)人員必須深入了解和熟悉生產(chǎn)工藝與設(shè)備；另一方面，工藝與設(shè)備人員必須具有相應(yīng)的自動化及儀表方面的知識，這對于管理與開發(fā)現(xiàn)代化石油化工生產(chǎn)過程是非常重要的?！度珖胀ǜ咝Ｗ詣踊瘜I(yè)規(guī)劃教材:石油化工自動化及儀表》正是為石油化工行業(yè)各類專業(yè)人員學習自動化及儀表的基礎(chǔ)知識而編寫。

本書全面系統(tǒng)地介紹了應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域的測控儀表系統(tǒng)及過程控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識。 全書共分為四篇。第一篇自動控制基礎(chǔ)知識，共3章，主要介紹了自動控制的基本概念、性能指標和要求及對象的特性和數(shù)學模型。第二篇參數(shù)檢測及儀表，共7章，主要介紹了檢測儀表的基礎(chǔ)知識，石油化工生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)溫度、壓力、流量、物位及成分等常用檢測儀表，現(xiàn)代檢測技術(shù)。第三篇控制儀表及裝置，共5章，主要介紹了控制儀表及裝置，包括模擬控制器、數(shù)字控制器、可編程控制器（PLC）、集散控制系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場總線及控制系統(tǒng)和執(zhí)行器。第四篇過程控制系統(tǒng)，共4章，主要介紹了過程控制技術(shù)，包括簡單控制和復雜控制系統(tǒng)，新型控制系統(tǒng)和石油加工典型設(shè)備的自動控制。

本書從石油化工工程的角度出發(fā)，在介紹傳統(tǒng)自動控制與儀表基礎(chǔ)知識的同時，注重與實際應(yīng)用相結(jié)合，同時，對新系統(tǒng)、新裝置、新方法進行了闡述。配套給出了大量例題與習題，教學建議和教學課件，便于教學與自學。在敘述方式上力求深入淺出、圖文并茂。本書注重培養(yǎng)學生邏輯思維、創(chuàng)新思維與工程思維的能力，提高分析與解決實際工程問題的能力。

本書可作為高等學校石油化工和儲運類專業(yè)等非自動化專業(yè)本、?？粕把芯可滩?，也可作為石油化工行業(yè)各類工程技術(shù)人員的參考用書。

第一篇自動控制基礎(chǔ)知識

第1章緒論

1.1石油化工自動化的意義及主要內(nèi)容

1.1.1石油化工自動化的意義

1.1.2石油化工自動化的發(fā)展概況

1.1.3非自動化專業(yè)人員學習自動化知識的意義

1.1.4石油化工自動化的主要內(nèi)容

1.2自動控制系統(tǒng)的基本組成

1.3自動控制系統(tǒng)的圖形表示

1.3.1自動控制系統(tǒng)方框圖

1.3.2工藝管道及儀表流程圖

1.4自動控制系統(tǒng)的分類

1.4.1按信號的傳遞路徑分類

1.4.2按給定值的性質(zhì)分類

1.4.3按系統(tǒng)的數(shù)學模型分類

1.4.4按系統(tǒng)傳輸信號的性質(zhì)分類

1.4.5其他分類方法

思考題與習題

第2章自動控制系統(tǒng)的基本要求及性能指標

2.1自動控制系統(tǒng)的基本要求

2.2自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)

2.3自動控制系統(tǒng)的過渡過程

2.4自動控制系統(tǒng)的性能指標

思考題與習題

第3章被控對象特性與數(shù)學模型

3.1石油化工對象的特點及其描述方法

3.2對象數(shù)學模型的建立

3.2.1機理分析法建模

3.2.2實驗法建模

3.2.3混合法建模

3.3描述對象特性的參數(shù)

3.3.1放大系數(shù)K

3.3.2時間常數(shù)T

3.3.3滯后時間τ

思考題與習題

第二篇參數(shù)檢測及儀表

第4章檢測儀表基礎(chǔ)知識

4.1測量過程和測量誤差

4.1.1絕對誤差

4.1.2相對誤差

4.1.3基本誤差與附加誤差

4.2檢測儀表基本概念及性能指標

4.2.1測量范圍、上下限及量程

4.2.2零點遷移和量程遷移

4.2.3靈敏度、分辨率及分辨力

4.2.4線性度

4.2.5精度和精度等級

4.2.6死區(qū)、滯環(huán)和回差

4.2.7反應(yīng)時間

4.2.8重復性和再現(xiàn)性

4.2.9可靠性

4.2.10穩(wěn)定性

思考題與習題

第5章溫度檢測及儀表

5.1溫度檢測方法及溫標

5.1.1溫度及溫度檢測方法

5.1.2溫標

5.2常用溫度檢測儀表

5.2.1膨脹式溫度計

5.2.2熱電偶溫度計

5.2.3熱電阻溫度計

5.3溫度檢測儀表的選用及安裝

5.3.1溫度檢測儀表的選用

5.3.2溫度檢測儀表的安裝

思考題與習題

第6章壓力檢測及儀表

6.1壓力及壓力檢測方法

6.1.1壓力的定義及單位

6.1.2壓力的表示方法

6.1.3壓力檢測的主要方法及分類

6.2常用壓力檢測儀表

6.2.1液柱式壓力計

6.2.2活塞式壓力計

6.2.3彈性式壓力計

6.2.4壓力傳感器

6.2.5力平衡式差壓（壓力）變送器

6.3壓力檢測儀表的選擇及校驗

6.3.1壓力檢測儀表的選擇

6.3.2壓力檢測儀表的校驗

6.4壓力檢測系統(tǒng)

6.4.1取壓點位置和取壓口形式

6.4.2引壓管路的鋪設(shè)

6.4.3壓力檢測儀表的安裝

思考題與習題

第7章流量檢測及儀表

7.1流量的概念及單位

7.2流量檢測方法及流量計分類

7.3體積流量檢測方法

7.3.1容積式流量計

7.3.2差壓式流量計

7.3.3速度式流量計

7.4質(zhì)量流量檢測方法

7.4.1間接式質(zhì)量流量測量方法

7.4.2直接式質(zhì)量流量計

7.5流量標準裝置

7.5.1液體流量標準裝置

7.5.2氣體流量標準裝置

思考題與習題

第8章物位檢測及儀表

8.1物位的定義及物位檢測儀表的分類

8.1.1物位的定義

8.1.2物位檢測儀表的分類

8.2常用物位檢測儀表

8.2.1靜壓式物位檢測儀表

8.2.2浮力式物位檢測儀表

8.2.3其他物位檢測儀表

8.3影響物位測量的因素

8.3.1液位測量的特點

8.3.2料位測量的特點

8.3.3界位測量的特點

8.4物位檢測儀表的選型

思考題與習題

第9章成分分析儀表

9.1成分分析方法及分類

9.1.1成分分析方法

9.1.2成分分析儀表分類

9.2自動分析儀表的基本組成

9.3工業(yè)常用自動分析儀表

9.3.1熱導式氣體分析器

9.3.2紅外線氣體分析器

9.3.3氧化鋯氧分析器

9.3.4氣相色譜分析儀

9.3.5酸度的檢測

9.3.6濕度的檢測

思考題與習題

第10章現(xiàn)代檢測技術(shù)

10.1現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展

10.2軟測量技術(shù)

10.2.1軟測量技術(shù)概念

10.2.2軟測量技術(shù)分類

10.2.3軟測量技術(shù)應(yīng)用

10.3多傳感器融合技術(shù)

10.4虛擬儀器

思考題與習題

第三篇控制儀表及裝置

第11章控制儀表及裝置概述

11.1控制儀表及裝置的發(fā)展概況

11.2控制儀表及裝置的分類

11.2.1按能源形式分類

11.2.2按信號類型分類

11.2.3按結(jié)構(gòu)形式分類

11.3控制儀表及裝置的信號制

11.3.1信號標準

11.3.2電動儀表信號標準的使用

11.4DDZⅢ型控制器

11.4.1DDZⅢ型控制器的特點

11.4.2DDZⅢ型控制器的主要技術(shù)指標

11.4.3DDZⅢ型控制器的組成與操作

思考題與習題

第12章數(shù)字控制器

12.1可編程調(diào)節(jié)器

12.1.1可編程調(diào)節(jié)器的特點

12.1.2可編程調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成

12.1.3可編程調(diào)節(jié)器的基本算法

12.1.4可編程調(diào)節(jié)器與DDZⅢ型控制器性能比較

12.2可編程序控制器

12.2.1可編程控制器的發(fā)展過程及趨勢

12.2.2可編程控制器的特點及分類

12.2.3可編程控制器的基本組成

12.2.4可編程控制器的工作原理

12.2.5可編程控制器的編程語言

思考題與習題

第13章集散控制系統(tǒng)

13.1DCS的組成

13.2DCS的特點

13.3DCS的產(chǎn)生及發(fā)展歷程

13.4DCS的硬件體系

13.4.1DCS的硬件體系結(jié)構(gòu)

13.4.2DCS的各級（層）功能

13.4.3DCS的通信設(shè)備及功能

13.5DCS的軟件體系

13.5.1DCS的軟件體系構(gòu)成

13.5.2DCS的控制層軟件

13.5.3DCS的監(jiān)控層軟件

13.5.4DCS的組態(tài)軟件

思考題與習題

第14章現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

14.1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)概述

14.1.1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本概念

14.1.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的本質(zhì)特征

14.1.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

14.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

14.2.1現(xiàn)場設(shè)備層

14.2.2中間監(jiān)控層

14.2.3遠程監(jiān)控層

14.3現(xiàn)場總線協(xié)議

14.4現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成

14.4.1現(xiàn)場智能儀表

14.4.2監(jiān)控計算機

14.4.3網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備

14.4.4監(jiān)控系統(tǒng)軟件

14.5現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用

14.5.1幾種有影響的現(xiàn)場總線

14.5.2ControlNet現(xiàn)場總線應(yīng)用

思考題與習題

第15章執(zhí)行器

15.1概述

15.1.1執(zhí)行器的構(gòu)成及工作原理

15.1.2執(zhí)行器分類及特點

15.1.3執(zhí)行器的作用方式

15.2執(zhí)行機構(gòu)

15.2.1氣動執(zhí)行機構(gòu)

15.2.2電動執(zhí)行機構(gòu)

15.3調(diào)節(jié)機構(gòu)

15.3.1調(diào)節(jié)閥的工作原理

15.3.2調(diào)節(jié)閥的作用方式

15.3.3調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及特點

15.3.4調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)

15.3.5調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比

15.3.6調(diào)節(jié)閥的流量特性

15.4執(zhí)行器的選擇和計算

15.4.1執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇

15.4.2調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇

15.4.3調(diào)節(jié)閥口徑的選擇

15.5氣動執(zhí)行器的安裝和維護

15.6電氣轉(zhuǎn)換器及閥門定位器

15.6.1電氣轉(zhuǎn)換器

15.6.2閥門定位器

15.7數(shù)字調(diào)節(jié)閥與智能調(diào)節(jié)閥

15.7.1數(shù)字調(diào)節(jié)閥

15.7.2智能調(diào)節(jié)閥

思考題與習題

第四篇過程控制系統(tǒng)

第16章簡單控制系統(tǒng)

16.1簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成

16.2簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計

16.2.1被控變量的選擇

16.2.2操縱變量的選擇

16.2.3測量元件特性的影響

16.2.4控制器控制規(guī)律的選擇

16.2.5控制器正反作用的確定

16.3簡單控制系統(tǒng)的投運

16.4控制器參數(shù)的工程整定

思考題與習題

第17章復雜控制系統(tǒng)

17.1串級控制系統(tǒng)

17.1.1串級控制系統(tǒng)的基本概念

17.1.2串級控制系統(tǒng)的工作過程

17.1.3串級控制系統(tǒng)的特點

17.1.4串級控制系統(tǒng)的設(shè)計

17.1.5串級控制系統(tǒng)控制器參數(shù)的工程整定

17.1.6串級控制系統(tǒng)的適用場合

17.2均勻控制系統(tǒng)

17.2.1均勻控制系統(tǒng)的基本概念

17.2.2均勻控制方案

17.3比值控制系統(tǒng)

17.3.1比值控制的基本概念

17.3.2比值控制方案

17.3.3比值控制系統(tǒng)的設(shè)計

17.4前饋控制系統(tǒng)

17.4.1前饋控制系統(tǒng)的基本概念

17.4.2前饋控制系統(tǒng)的特點

17.4.3前饋控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式

17.4.4前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合

17.5選擇性控制系統(tǒng)

17.5.1選擇性控制系統(tǒng)的基本概念

17.5.2選擇性控制系統(tǒng)的類型

17.5.3積分飽和現(xiàn)象及其防止措施

17.6分程控制系統(tǒng)

17.6.1分程控制系統(tǒng)的基本概念

17.6.2分程控制方案

17.6.3分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用

17.6.4分程控制應(yīng)用中的幾個問題

思考題與習題

第18章新型控制系統(tǒng)

18.1自適應(yīng)控制系統(tǒng)

18.1.1變增益自適應(yīng)控制系統(tǒng)

18.1.2模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)

18.1.3自校正控制系統(tǒng)

18.2預(yù)測控制系統(tǒng)

18.2.1預(yù)測控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

18.2.2預(yù)測控制系統(tǒng)的特點及其應(yīng)用

18.3智能控制系統(tǒng)與專家控制系統(tǒng)

18.3.1智能控制的基本概念

18.3.2智能控制的主要類型

18.3.3專家控制系統(tǒng)

18.4模糊控制系統(tǒng)

18.4.1模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

18.4.2模糊控制的方法

18.4.3模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計

18.5神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制

18.5.1人工神經(jīng)元模型

18.5.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

18.5.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制中的主要作用

18.5.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的分類

18.6故障檢測與故障診斷

18.6.1提高控制系統(tǒng)可靠性的主要方法

18.6.2控制系統(tǒng)的主要故障

18.6.3故障檢測和診斷的含義

18.6.4故障檢測和診斷的主要方法

思考題與習題 2100433B