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編輯推薦

適讀人群 ：《化工自動化及儀錶》適用於化工、煉油、輕工、冶金、製藥、林化工等工藝類專業本科生、專科生及相關專業工程技術人員。
　　全書以控製係統、檢測技術、控製裝置為主綫，並輔以計算機控製係統的應用實例，共分為11章。第1章對係統組成、係統分類、係統的過渡過程以及傳遞函數等一些基本概念進行介紹，為後麵章節的學習做準備。與同類教材相比，本章引入瞭傳遞函數和方塊圖這一基本概念，並對為什麼要引入傳遞函數及方塊圖這一基本概念進行瞭說明。第2章介紹係統各組成環節的特性及其對控製質量的影響。在這一章中，除瞭對被控對象數學模型的建立、對象特性及其對過渡過程的影響進行介紹外，還引入瞭測量變送、執行器、控製器等其他三個環節特性的分析，使讀者對係統特性有一個完整的瞭解。第3章在簡要介紹測量與測量儀錶共性的基礎上，介紹瞭常用被測參數的檢測方法、檢測原理、儀錶外特性、儀錶選型方法等，並引入瞭軟測量技術和安全儀錶係統的介紹。第4章著重介紹數字式及可編程調節器的工作原理、特點及外特性，刪除瞭DDZ-III型模擬調節器方麵的內容。第5章介紹工業控製計算機、集散控製係統、可編程控製器、現場總綫技術、工業以太網、綜閤自動化係統等計算機控製裝置方麵的內容，本章強調的是原理性的、具有共性的內容，避免在某種控製係統或某組態軟件上花大量篇幅進行介紹的編寫方法。第6章介紹執行器的作用、分類、工作原理、選擇與安裝等方麵的內容，與其他同類教材相比，本章除加重對電動執行器機構的介紹外，還引入瞭智能式電動執行機構的介紹。第7章介紹簡單控製係統的組成、設計、投運與整定，本章引入瞭一種新的控製器正、反作用的選擇方法。第8章介紹串級、均勻、選擇、分程、前饋、多衝量等復雜控製係統的組成、特點與應用場閤。第9章介紹瞭解耦、推斷、自適應、預測、模糊、神經元網絡、智能與專傢係統等先進控製係統的基本概念。第10章介紹典型化工操作單元的控製方案。第11章介紹計算機控製係統的應用，對計算機控製係統的設計原則、設計程序、設計方法進行闡述，並對PLC、DCS、FCS等係統的應用進行舉例，本章係統地介紹瞭計算機控製係統的工程設計與實施方麵內容，力求使讀者掌握計算機控製係統的應用方法。書後附有部分習題的參考答案，並有配套的電子課件供老師教學使用。

內容簡介

　　《化工自動化及儀錶》以控製係統、檢測技術、控製裝置為主體，並輔以計算機控製係統的應用實例，全書共分11章。第1、2章介紹自動控製基礎知識，第3章介紹檢測技術與檢測儀錶，第4、5章介紹控製器與計算機控製裝置，第6章介紹執行器，第7~9章介紹簡單控製係統、復雜控製係統、新型控製係統，第10、11章介紹典型化工單元的控製與計算機控製係統的應用。
　　《化工自動化及儀錶》豐富瞭自控係統理論基礎方麵的知識，對新概念、新技術、新係統、新裝置、新方法作瞭全麵的闡述。
　　《化工自動化及儀錶》適用於化工、煉油、輕工、冶金、製藥、林化工等工藝類專業本科生、專科生及相關專業工程技術人員。

作者簡介

　　張光新，浙江大學控製學院教授、博導，作者在浙江大學長期從事過程自動化儀錶的教學及科研工作，目前擔任浙江大學控製學院院長。

目錄

1自動控製係統概述1
1.1自動控製係統的組成1
1.2自動控製係統的分類2
1.2.1定值控製係統 2
1.2.2隨動控製係統3
1.2.3程序控製係統3
1.3自動控製係統的過渡過程和品質指標3
1.3.1係統的穩態和動態3
1.3.2係統的過渡過程3
1.3.3描述係統過渡過程的品質指標4
1.4傳遞函數和方塊圖6
1.4.1問題的引入6
1.4.2拉普拉斯變換7
1.4.3傳遞函數9
1.4.4方塊圖9
1.5管道及儀錶流程圖13
1.5.1圖形符號14
1.5.2字母代號15
1.5.3儀錶位號16
思考題與習題16
2控製係統基本組成環節特性分析18
2.1被控對象特性及其對過渡過程的影響18
2.1.1被控對象的數學描述方法18
2.1.2對象數學模型的建立方法19
2.1.3對象機理數學模型的建立19
2.1.4描述對象特性的參數及其對過渡過程的影響23
2.1.5被控對象特性參數的實驗測定方法26
2.2測量、變送環節特性及其對過渡過程的影響27
2.2.1測量元件28
2.2.2變送器29
2.3執行器特性及其對過渡過程的影響29
2.4控製規律及其對過渡過程的影響31
2.4.1雙位控製31
2.4.2比例控製（P）33
2.4.3比例積分控製（PI）36
2.4.4比例微分控製（PD）38
2.4.5比例積分微分控製（PID）40
思考題與習題41
3過程參數的檢測43
3.1概述43
3.1.1檢測過程與測量誤差43
3.1.2過程參數的一般檢測原理47
3.1.3變送器的基本特性和構成原理48
3.1.4變送器的若乾共性問題50
3.2壓力檢測52
3.2.1壓力的錶示方法52
3.2.2壓力檢測概述53
3.2.3彈性式壓力檢測53
3.2.4電氣式壓力檢測58
3.2.5智能式壓力/差壓變送器60
3.2.6壓力檢測儀錶的選用和安裝61
3.3溫度檢測65
3.3.1溫度檢測概述65
3.3.2熱電偶及其測溫原理66
3.3.3熱電阻及其測溫原理72
3.3.4溫度變送器簡介73
3.3.5其他溫度檢測儀錶簡介78
3.3.6溫度檢測儀錶的選用和安裝78
3.4流量檢測79
3.4.1流量檢測概述80
3.4.2節流式流量計80
3.4.3轉子流量計83
3.4.4電磁流量計85
3.4.5渦輪流量計85
3.4.6鏇渦流量計86
3.4.7容積式流量計87
3.4.8其他流量檢測方法87
3.4.9流量檢測儀錶的選用和安裝89
3.5物位檢測90
3.5.1物位檢測概述90
3.5.2差壓式液位計91
3.5.3浮筒式液位計91
3.5.4電容式物位計92
3.5.5核輻射式物位計93
3.5.6物位檢測儀錶的選用和安裝93
3.6成分和物性參數的檢測94
3.6.1熱導式氣體成分檢測94
3.6.2紅外式氣體成分檢測95
3.6.3溶解氧的檢測95
3.6.4pH值的檢測97
3.6.5濁度的檢測97
3.7軟測量技術簡介97
3.8安全儀錶係統100
3.8.1安全儀錶係統的基本概念100
3.8.2安全儀錶係統的結構101
3.8.3安全儀錶係統(SIS)集成設計101
3.8.4安全儀錶係統中傳感器設計原則102
思考題與習題103
4控製器106
4.1控製器概述106
4.2數字式控製器106
4.2.1數字式控製器的主要特點106
4.2.2數字式控製器的構成原理107
4.2.3SLPC可編程調節器110
思考題與習題116
5計算機控製係統117
5.1概述117
5.1.1計算機控製係統的基本組成117
5.1.2計算機控製係統的發展過程118
5.1.3計算機控製係統的發展特徵120
5.1.4離散化PID控製和數字濾波算法121
5.2可編程序控製器123
5.2.1概述123
5.2.2PLC基本組成124
5.2.3PLC的基本工作原理125
5.2.4PLC的程序設計簡介126
5.3集散控製係統131
5.3.1概述131
5.3.2DCS的硬件體係結構132
5.3.3DCS的軟件係統136
5.3.4DCS的組態（開發與生成）137
5.4現場總綫控製係統140
5.4.1現場總綫的概述140
5.4.2基金會現場總綫143
5.4.3Profibus現場總綫146
5.4.4幾個具體問題的分析150
5.5工業以太網151
5.5.1以太網的介質訪問控製協議151
5.5.2以太網應用於工業現場的關鍵技術152
5.5.3工業以太網的應用153
思考題與習題154
6執行器157
6.1概述157
6.1.1執行器在自動控製係統中的作用157
6.1.2執行器的構成157
6.1.3執行器的分類157
6.1.4執行器的作用方式158
6.2執行機構158
6.2.1氣動執行機構158
6.2.2電動執行機構159
6.2.3智能式電動執行機構159
6.3調節機構160
6.4調節閥的流量係數和流量特性162
6.4.1流量係數162
6.4.2流量特性163
6.4.3調節閥的可調比165
6.5閥門定位器166
6.5.1電/氣閥門定位器166
6.5.2氣動閥門定位器167
6.5.3智能式閥門定位器167
6.6執行器的選擇、計算和安裝168
6.6.1執行器結構形式的選擇168
6.6.2調節閥流量特性的選擇169
6.6.3調節閥的口徑選擇170
6.6.4氣動調節閥的安裝171
思考題與習題172
7簡單控製係統173
7.1簡單控製係統的結構與組成173
7.2自動控製的目的及被控變量的選擇174
7.3對象特性對控製質量的影響及控製變量的選擇176
7.3.1控製變量與乾擾變量176
7.3.2對象特性對控製質量的影響176
7.3.3控製變量的選擇原則與選擇方法178
7.4測量滯後對控製質量的影響及測量信號的處理181
7.4.1測量滯後對控製質量的影響181
7.4.2剋服測量滯後的幾種方法182
7.4.3測量信號的處理182
7.5負荷變化對控製質量的影響及調節閥的選擇183
7.6控製規律的選擇184
7.6.1控製規律的選擇184
7.6.2控製器正、反作用的選擇184
7.7控製係統的投運與參數整定186
7.7.1控製係統的投運186
7.7.2控製器參數的工程整定186
思考題與習題190
8復雜控製係統192
8.1串級控製係統192
8.1.1概述192
8.1.2串級控製係統的工作過程194
8.1.3串級控製係統的特點及應用範圍195
8.1.4串級控製係統主、副迴路的選擇195
8.1.5主、副控製器控製規律及正、反作用的選擇198
8.1.6主、副控製器參數的工程整定200
8.2均勻控製係統201
8.2.1均勻控製的目的201
8.2.2均勻控製方案202
8.3比值控製係統203
8.3.1概述203
8.3.2比值控製的類型203
8.4選擇性控製係統206
8.4.1概述206
8.4.2選擇性控製係統的類型206
8.4.3積分飽和及抗積分飽和措施209
8.5分程控製係統210
8.5.1概述210
8.5.2分程控製的應用211
8.5.3分程控製係統應用中應注意的幾個問題213
8.6前饋控製係統213
8.6.1概述213
8.6.2前饋控製係統的結構215
8.6.3前饋控製係統的應用場閤216
8.7多衝量控製係統217
思考題與習題219
9新型控製係統222
9.1解耦控製222
9.1.1係統間的相互關聯222
9.1.2解耦控製224
9.2推斷控製226
9.3自適應控製227
9.3.1自適應控製係統的特點與功能227
9.3.2自適應控製係統的類型227
9.4預測控製228
9.4.1預測控製的基本特徵228
9.4.2預測控製算法的類型229
9.5模糊控製232
9.5.1模糊控製的基本原理232
9.5.2模糊控製的幾種方法234
9.6神經元網絡控製234
9.6.1神經元模型234
9.6.2人工神經網絡236
9.6.3神經網絡在自動控製中的應用237
9.7智能控製與專傢係統237
9.7.1智能控製概述237
9.7.2智能控製的主要類型238
9.7.3專傢控製係統239
9.8故障檢測與故障診斷240
9.8.1提高控製係統可靠性的主要方法240
9.8.2故障檢測與診斷的主要方法241
思考題與習題242
10典型化工單元的控製243
10.1化工單元自動控製的一般設計原則243
10.2流體輸送設備的控製244
10.2.1離心泵的控製244
10.2.2容積式泵的控製245
10.2.3壓縮機的控製245
10.3傳熱設備的控製247
10.3.1無相變情況下傳熱設備的控製248
10.3.2有相變情況下傳熱設備的控製249
10.4化學反應器的自動控製251
10.4.1釜式反應器的自動控製252
10.4.2固定床反應器的自動控製252
10.4.3流化床反應器的自動控製253
10.4.4鼓泡床反應器的控製254
思考題與習題255
11計算機控製係統的應用257
11.1計算機控製係統的工程設計257
11.1.1計算機控製係統的基本設計原則257
11.1.2計算機控製係統的工程設計程序257
11.1.3計算機控製係統的硬件設計258
11.1.4計算機控製係統的軟件設計260
11.2PLC在啤酒發酵過程中的應用260
11.2.1發酵過程的生産工藝和控製要求簡介260
11.2.2S7 PLC的硬件設計261
11.2.3軟件設計263
11.3DCS在鏈條鍋爐係統中的應用265
11.3.1工藝簡介265
11.3.2係統的主要控製要求266
11.3.3係統控製方案分析266
11.3.4控製方案在DCS上的實現267
11.4FCS在大顆粒尿素裝置中的應用簡介272
11.4.1工藝簡介272
11.4.2DeltaV係統簡介273
11.4.3控製要求在FCS上的實現273
思考題與習題274
部分習題參考答案276
附錄280
附錄1部分壓力單位的換算關係280
附錄2熱電偶分度錶280
附錄3熱電阻分度錶282
參考文獻284

精彩書摘

　　3.5.6 物位檢測儀錶的選用和安裝
　　（1）物位檢測儀錶的選用
　　在各種物位檢測方法中，有的方法僅適用於液位檢測，有的方法既可用於液位檢測，又可用於料位檢測。在液位檢測中靜壓式和浮力式檢測是常用的，如就地液位指示可根據被測介質的溫度、壓力選用玻璃闆液位計或磁性浮子液位計。它們具有結構簡單、工作可靠、精度較高等優點，但不適用於高粘度介質或易燃、易爆等危險性較大介質的液位檢測。液位和界麵的測量宜選用差壓式、浮筒式或浮子式液位儀錶。當不能滿足要求時，可根據具體情況選用電容式、電阻式(電接觸式)、聲波式、靜壓式、雷達式、輻射式等物位儀錶。
　　不同的設備采用不同的液位計進行測量，不同的液位計適用範圍也各不相同。例如儲罐液位儀錶，可分為接觸式(浮子式、差壓式等)與非接觸式(雷達式、聲波式等)，若原油、重質油儲罐液位測量，宜采用非接觸式；輕質油、化工原料産品(非腐蝕性)儲罐液位測量，宜采用非接觸式或接觸式；儲罐就地液位指示，宜選用磁性浮子液位計、浮球液位計，也可選用直讀式彩色玻璃闆液位計；常壓罐、壓力罐、拱頂罐、浮頂罐的液體質量、密度、體積、液位等測量，可選用靜壓式儲罐液位計，但高粘度液位測量不宜采用。下麵具體介紹一下各種常用儀錶的應用場閤。
　　① 玻璃闆液位計適用於就地液位指示，但不宜用於測量深色、粘稠並與管壁有沾染作用的介質的液位指示。對於溫度低於80℃、壓力小於0.4MPa、不易燃、無爆炸危險和無毒的潔淨介質，可選用帶護罩的玻璃液位計。
　　② 磁性浮子液位計適用於就地液位界麵指示，它主要應用在工作壓力不大於10MPa，介質溫度不大於250℃，介質密度為400~2000kg/m3，介質密度差大於150kg/m3的場閤。該液位計不宜用於測量粘度高於600mPa.s的介質的液位。
　　③ 差壓式液位計用於液位(界麵)測量，對於腐蝕性液體、粘稠性液體、熔融性液體、沉澱性液體等，如果采取灌隔離液、吹氣或衝液等措施時，亦可選用差壓變送器，但測液位的差壓變送器應帶有遷移機構。對於正常工況下液體密度發生明顯變化的介質的液位測量，不宜選用差壓式變送器。
　　④ 浮筒式液位計用於密度、操作壓力範圍比較寬的場閤，一般介質的液位（界麵）測量以及真空、負壓或易氣化的液體的液位測量。但在密度變化較大的場閤，不宜選用浮筒式液位計。
　　⑤ 電容式液位計或射頻式液位計可用於腐蝕性液體、沉澱性流體以及其它工藝介質的液位連續測量和位式測量。但對於是易粘附電極的導電液體，不宜采用電容式液位計。 兩種液位計易受電磁乾擾的影響，使用時應采取抗電磁乾擾措施。
　　⑥ 輻射式液位計可用於高溫、高壓、高粘度、易結晶、易結焦、強腐蝕、易爆炸、有毒性或低溫等液位的非接觸式連續測量或位式測量。使用時測量儀錶應有衰變補償，以避免由於輻射源衰變而引起的測量誤差，提高運行的穩定性。
　　料位測量儀錶應根據被測物料的工作條件、粒度、安息角、導電性、腐蝕性、料倉的結構型式以測量要求進行選擇。儀錶的量程應根據測量對象實際需要顯示的範圍或實際變化的範圍確定。除計量用的物位錶外，應使正常物位處於儀錶量程的50％左右。用於爆炸危險場所的電子式物位儀錶，應根據儀錶安裝場所的爆炸危險類彆及被測介質，選閤適的防爆結構型式。用於腐蝕性氣體或有害粉塵等場所的電子式物位儀錶，應根據使用現場環境，選擇閤適的防護型式。
　　（2）物位檢測儀錶的安裝
　　① 玻璃闆液位計應安裝在便於觀察、檢修、拆卸的位置；液位計安裝應垂直，其垂直允許偏差為液位計長度的5/1000。安裝玻璃管液位計時，應用扳手輕輕擰緊，防止玻璃管碎裂。
　　② 差壓式液位計應安裝在溫度和濕度波動小、無衝擊和振動的地方。導壓管要盡可能短； 兩邊導壓管內的液柱壓頭應保持平衡。
　　③ 浮筒式液位計的安裝應使浮筒呈垂直狀態，並處於正常液位或分界液位的高度。浮筒液位計安裝時，浮筒內浮杆必須能自由上下，不能有卡澀現象。
　　……

前言/序言

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