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第一章 绪论1

第一节 化工过程自动化概述1

一、化工过程自动化的目的及学习意义1

二、化工过程自动化的主要内容2

第二节 化工过程自动化发展概况3

第三节 过程控制系统的组成及分类4

一、过程控制系统的组成4

二、过程控制系统的分类5

第四节 过程控制系统性能指标7

一、单项控制性能指标7

二、综合控制性能指标8

思考题与习题9

第二章 过程参数的检测方法与仪表10

第一节 概述10

一、检测过程及误差10

二、检测仪表的基本技术性能指标11

第二节 压力检测方法及仪表14

一、压力检测的基本知识14

二、主要压力检测方法及分类15

三、压力检测仪表15

四、压力计的选用23

第三节 物位检测方法及仪表24

一、物位检测的主要方法及分类24

二、静压式液位计25

三、电容式物位计27

四、超声式物位计28

五、磁致伸缩式液位计29

第四节 流量检测方法及仪表30

一、流量检测方法及分类30

二、差压式流量计31

三、电磁式流量计36

第五节 温度检测方法及仪表38

一、温度检测的基本知识38

二、温度检测方法38

三、热电偶温度计40

四、热电阻温度计46

五、测温元件的选用和安装49

第六节 成分量的检测51

一、pH值的检测51

二、氧含量的检测53

第七节 数字式显示记录仪表55

一、数字式显示仪表55

二、无笔无纸记录仪59

思考题与习题61

实验一 检测系统设计实验63

实验二 Pt100铂电阻测温特性实验63

实验三 K热电偶测温特性实验64

第三章 过程控制仪表与装置66

第一节 过程控制仪表的基础知识66

一、过程控制仪表的分类66

二、过程控制仪表的型号命名67

三、过程控制仪表的信号制式68

四、安全防爆的基本知识68

第二节 变送器70

一、变送器的基本概念70

二、差压变送器73

三、温度变送器76

第三节 控制器79

一、控制器的控制规律79

二、模拟式控制器84

第四节 执行器88

一、气动执行器88

二、电动执行器90

三、控制机构92

四、电-气转换器及电-气阀门定位器99

第五节 常用低压电器100

一、低压电器的作用与分类100

二、常用电磁式低压电器101

三、常用其他低压电器106

四、继电接触式电气控制109

思考题与习题113

实验一 变送器校验系统设计实验113

实验二 三相异步电动机正反转运行控制实验114

第四章 简单控制系统115

第一节 简单控制系统的组成115

第二节 过程的特性及建模方法116

一、过程特性及基本类型117

二、过程动态模型的建立方法118

三、过程参数对过程动态特性的影响123

第三节 简单控制系统的设计126

一、被控变量的选择126

二、操纵变量的选择127

三、系统设计中的测量变送问题128

四、控制器控制规律的选择132

五、简单控制系统设计实例133

第四节 简单控制系统的投运及参数整定134

一、简单控制系统的投运134

二、控制器参数的工程整定135

思考题与习题140

实验 简单控制系统实验141

第五章 复杂控制系统143

第一节 串级控制系统143

一、串级控制系统的基本概念143

二、串级控制系统的特点146

三、串级控制系统的设计147

四、串级控制系统的应用场合147

五、串级控制系统应用中的问题148

第二节 比值控制系统149

一、概述149

二、常用的比值控制方案149

三、比值控制系统的设计152

第三节 前馈控制系统153

一、前馈控制系统的基本概念153

二、前馈控制系统的几种结构形式155

三、前馈控制系统的应用场合156

第四节 均匀控制系统157

一、均匀控制的概念157

二、均匀控制方案158

第五节 分程控制系统158

一、分程控制系统的基本概念158

二、分程控制系统的应用159

三、分程控制应用中的几个问题162

第六节 选择性控制系统162

一、选择性控制系统基本概念162

二、选择性控制系统的应用162

三、积分饱和及其防止措施164

思考题与习题165

第六章 过程计算机控制系统166

第一节 概述166

一、过程计算机控制系统的组成167

二、过程计算机控制系统的分类168

第二节 数据通信技术171

一、异步传送与同步传送171

二、并行与串行传输172

三、RS-232C／RS-485接口及应用172

第三节 工业网络技术175

一、工业网络概述175

二、网络协议及其层次结构176

三、工业网络的性能评价和选型177

第四节 集散控制系统178

一、集散控制系统概述178

二、现场控制站179

三、操作员站及工程师站180

四、集散控制系统的工程设计182

五、集散控制系统的应用183

第五节 可编程控制器控制系统187

一、PLC概述187

二、PLC的结构及工作原理189

三、可编程控制器的硬件资源190

四、PLC的编程语言191

五、PLC应用系统设计实例192

第六节 现场总线及现场总线控制系统195

一、现场总线概述195

二、几种有影响的现场总线技术196

三、以现场总线为基础的控制系统198

思考题与习题200

实验一 S7-200基本操作及位逻辑指令应用实验200

实验二 自动往返的小车控制编程实验203

第七章 典型生产过程控制205

第一节 流体输送设备的控制方案205

一、离心泵的控制方案205

二、往复泵的控制方案207

三、压气机的控制方案207

四、离心式压缩机的防喘振控制208

第二节 传热设备的自动控制211

一、两侧均无相变化的换热器控制方案211

二、载热体进行冷凝的加热器自动控制213

三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制214

第三节 精馏塔的自动控制215

一、工艺要求215

二、精馏塔的扰动因素216

三、精馏塔的控制方案217

四、精馏塔控制系统实例219

第四节 化学反应器的自动控制220

一、化学反应器的控制要求221

二、釜式反应器的温度自动控制221

三、固定床反应器的自动控制222

四、流化床反应器的自动控制223

第五节 锅炉设备的自动控制224

一、概述224

二、锅炉汽包水位控制系统225

三、锅炉燃烧控制系统227

四、过热蒸汽控制系统228

五、采用集散系统的锅炉控制实例229

六、采用常规仪表的锅炉控制实例230

第六节 生化过程控制230

一、常用生化过程控制231

二、青霉素发酵过程控制232

三、啤酒发酵过程控制233

思考题与习题233

第八章 过程控制系统工程设计240

第一节 过程控制系统工程设计概述235

一、工程设计的基本任务235

二、工程设计的基本内容235

三、工程设计基本程序236

四、控制方案设计237

第二节 过程控制系统工程设计符号239

一、常用工程设计符号239

二、管道及仪表流程图243

第三节 控制装置及仪表选型245

一、选型原则245

二、温度测量仪表的选型246

三、压力测量仪表的选型247

四、流量测量仪表的选型248

五、物位测量仪表的选型251

六、过程分析仪表的选型251

七、控制阀的选型254

第四节 过程控制系统工程设计实例254

一、设计任务书254

二、设计相关技术文件255

三、控制方案设计256

四、管道及仪表流程图259

附录260

附录一 铂铑10-铂热电偶分度表260

附录二 镍铬-镍硅（镍镉-镍铝）热电偶分度表262

附录三 镍铬-铜镍热电偶分度表265

附录四 铂电阻（Pt100）分度表265

附录五 铜电阻（Cu50）分度表267

附录六 铜电阻（Cu100）分度表268

参考文献269