绪论 1
一、化工自动化的意义及目的 1
二、化工自动化的发展概况 1
三、化工仪表及自动化系统的分类 2


第一篇 化工检测仪表
第一章 检测仪表基本知识 5
一、测量过程与测量误差 5
二、检测仪表的品质指标 6
三、检测仪表的分类 8
四、现代检测技术与传感器的发展 9
例题分析 10
习题与思考题 12

第二章 压力检测 13
第一节 压力单位及测压仪表 13
第二节 弹性式压力计 14
一、弹性元件 14
二、弹簧管压力表 15
第三节 电气式压力计 16
一、应变片式压力传感器 17
二、压阻式压力传感器 18
三、电容式压力传感器 18
第四节 智能式变送器 19
一、智能变送器的特点 19
二、智能变送器的结构原理 19
三、HART475手持通信器 21
第五节 压力计的选用及安装 21
一、压力计的选用 22
二、压力计的安装 23
第六节 压力测量仪表的维修 24
一、弹簧管压力表的故障判断及处理 24
二、压力变送器的故障判断及处理 24
例题分析 26
习题与思考题 27
附录 常用弹簧管压力表型号与规格 28

第三章 流量检测 29
第一节 概述 29
一、流量和总量 29
二、流量测量仪表 29
第二节 差压式流量计 31
一、节流现象与流量基本方程式 31
二、标准节流装置 32
三、差压变送器 33
四、差压式流量计的测量误差 34
第三节 转子流量计 37
一、工作原理 37
二、电远传式转子流量计 38
三、转子流量计的指示值修正 39
第四节 漩涡流量计 41
第五节 质量流量计 42
一、直接式质量流量计 43
二、间接式质量流量计 43
第六节 其他流量计 44
一、靶式流量计 44
二、椭圆齿轮流量计 45
三、涡轮流量计 46
四、电磁流量计 47
第七节 流量测量仪表的选型 48
第八节 流量测量仪表的维修 50
一、流量测量仪表故障检查方法 50
二、差压式流量计的故障检查及处理 50
例题分析 52
习题与思考题 53

第四章 物位检测 54
第一节 概述 54
一、物位检测的意义 54
二、物位检测仪表的主要类型 54
第二节 差压式液位计 55
一、工作原理 55
二、零点迁移问题 56
三、用法兰式差压变送器测量液位 57
第三节 其他物位计 58
一、电容式物位计 58
二、核辐射物位计 59
三、雷达式液位计 60
四、称重式液罐计量仪 61
五、光纤式液位计 62
第四节 物位测量仪表的选型 65
第五节 液位测量仪表的维修 66
一、液位测量仪表的故障检查方法 66
二、差压式液位计常见故障及处理 67
三、雷达式液位计常见故障及处理 67
例题分析 67
习题与思考题 70

第五章 温度检测 71
第一节 概述 71
一、测温仪表的分类 71
二、温度检测的基本原理 71
第二节 热电偶温度计 73
一、热电偶 73
二、补偿导线与冷端温度补偿 78
第三节 热电阻温度计 81
一、测温原理 81
二、常用热电阻 81
第四节 光纤温度传感器 82
第五节 温度变送器 84
一、一体化温度变送器 84
二、智能式温度变送器 84
第六节 温度测量仪表的选用及安装 85
一、温度测量仪表的选用 85
二、测温元件的安装 86
第七节 温度测量仪表的维修 87
一、温度测量仪表的故障检查方法 87
二、热电偶常见故障及处理方法 87
三、热电阻常见故障及处理方法 88
例题分析 89
习题与思考题 91
附录一 铂铑10-铂热电偶分度表 91
附录二 镍铬-铜镍热电偶分度表 91
附录三 镍铬-镍硅热电偶分度表 92
附录四 铂电阻分度表 92
附录五 铜电阻分度表 92

第六章 显示仪表 93
第一节 数字式显示仪表 93
一、数字式显示仪表的类型 93
二、数字式显示仪表的主要技术指标 94
三、数字式显示仪表的结构组成 94
第二节 新型显示仪表 95
一、无纸记录仪 96
二、虚拟显示仪表 97
例题分析 97
习题与思考题 97


第二篇 化工自动化基础
第七章 自动控制系统概述 98
第一节 自动控制系统的组成 98
第二节 自动控制系统的方块图 99
一、信号和变量 99
二、自动控制系统方块图 100
三、反馈 101
四、自动控制系统的分类 102
第三节 过渡过程和品质指标 103
一、控制系统的静态与动态 103
二、控制系统的过渡过程 104
三、控制系统的品质指标 105
四、影响控制品质的主要因素 108
第四节 工艺管道及控制流程图 108
一、图形符号 109
二、字母代号 110
三、仪表位号 111
例题分析 111
习题与思考题 112

第八章 对象特性和建模 114
第一节 数学模型及描述方法 114
一、被控对象数学模型 114
二、数学模型的主要形式 115
第二节 机理建模 116
一、一阶对象 116
二、积分对象 118
三、时滞对象 118
第三节 描述对象特性的参数 119
一、放大系数K 120
二、时间常数T 121
三、滞后时间τ 123
第四节 实验建模 125
一、阶跃反应曲线法 125
二、矩形脉冲法 126
例题分析 127
习题与思考题 127

第九章 基本控制规律 128
第一节 位式控制 128
一、双位控制 128
二、具有中间区的双位控制 129
第二节 比例控制 130
一、比例控制规律及其特点 130
二、比例度及其对控制过程的影响 131
第三节 积分控制 133
一、积分控制规律及其特点 134
二、比例积分控制规律与积分时间 135
三、积分时间对系统过渡过程的影响 136
第四节 微分控制 137
一、微分控制规律及其特点 137
二、实际的微分控制规律及微分时间 137
三、比例微分控制系统的过渡过程 139
四、比例积分微分控制 140
例题分析 140
习题与思考题 142

第十章 控制器 143
第一节 控制器概述 143
第二节 数字式控制器 143
一、数字式控制器的主要特点 143
二、数字式控制器的基本构成 144
三、KMM 型可编程序调节器 145
四、C3000数字控制器 146
例题分析 150
习题与思考题 150

第十一章 执行器 151
第一节 气动执行器 151
一、气动执行器的组成与分类 151
二、控制阀的流量特性 154
三、控制阀的选择 158
四、气动执行器的安装和维护 160
第二节 阀门定位器与电-气转换器 160
一、电-气阀门定位器 160
二、智能式阀门定位器 161
三、电-气转换器 162
第三节 电动执行器 162
一、概述 163
二、角行程电动执行机构 163
三、直行程电动执行机构 163
第四节 数字阀与智能控制阀 163
一、数字阀 163
二、智能控制阀 164
第五节 气动执行器与阀门定位器的维修 164
一、执行器的故障检查方法 164
二、气动执行器的常见故障检查及处理 165
三、阀门定位器的故障检查及处理 166
例题分析 166
习题与思考题 167

第十二章 简单控制系统 168
第一节 概述 168
第二节 被控变量的选择 169
第三节 操纵变量的选择 171
第四节 控制器控制规律的选择及参数整定 172
一、控制规律的选择 172
二、控制器参数的工程整定 173
第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题 176
一、控制系统的投运 176
二、控制系统操作中的常见问题 179
例题分析 182
习题与思考题 183

第十三章 复杂控制系统 185
第一节 串级控制系统 185
一、串级控制系统概述 185
二、串级控制系统的特点及应用 187
三、主、副控制器控制规律的选择 190
四、主、副控制器正反作用的选择 190
五、控制器参数整定与系统投运 191
第二节 其他复杂控制系统 192
一、均匀控制系统 192
二、比值控制系统 194
三、前馈控制系统 196
四、选择性控制系统 197
五、分程控制系统 199
六、多冲量控制系统 200
例题分析 201
习题与思考题 203

第十四章 高级控制系统 204
第一节 自适应控制系统 204
一、参考模型自适应控制系统 204
二、具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统 205
第二节 预测控制系统 206
一、预测控制系统的基本结构 206
二、预测控制的特点及应用 207
第三节 智能控制系统 207
第四节 神经元网络控制 209
第五节 模糊控制系统 210
第六节 最优控制系统 211
习题与思考题 213

第十五章 计算机控制系统 214
第一节 概述 214
一、计算机控制系统的组成 214
二、计算机控制系统的特点 215
三、计算机控制系统的分类 215
第二节 集散控制系统概述 218
一、集散控制系统的基本构成 218
二、集散控制系统的特点 219
第三节 CENTUM-CS集散控制系统 219
一、CENTUM-CS系统的构成 220
二、基本操作方法 220
三、显示画面及操作 221
第四节 JX-300XP集散控制系统 223
一、JX-300XP系统结构 223
二、现场控制站认识与安装 224
三、操作站认识与安装 226
四、通信网络及安装 226
五、机柜内安装 227
六、系统软件及系统组态 227
第五节 现场总线控制系统 229
一、 现场总线系统的产生和特征 229
二、现场总线国际标准化 230
三、几种有影响的现场总线技术 230
第六节 安全仪表系统 232
一、安全仪表系统的基本概念 232
二、安全仪表系统的结构 233
三、安全仪表系统集成设计 233
四、安全仪表系统中传感器设计原则 234
例题分析 235
习题与思考题 236

第十六章 可编程控制器 237
第一节 概述 237
一、可编程控制器的基本组成 237
二、可编程控制器的编程语言 239
三、可编程控制器的分类 240
第二节 OMRON C系列PLC 241
一、简介 242
二、OMRON PLC指令 242
第三节 SIEMENS S7-200 245
一、S7-200系列的基本构成 246
二、 S7-200指令应用 247
三、编程软件STEP7-Micro/WIN 249
第四节 应用示例 250
一、水箱液位控制 250
二、变量越限报警控制 251
三、送料小车自动控制 253
习题与思考题 257

第十七章 典型化工单元的控制方案 258
第一节 流体输送设备的自动控制 258
一、离心泵的自动控制方案 258
二、往复泵的自动控制方案 260
三、压缩机的自动控制方案 261
第二节 传热设备的自动控制 262
一、两侧均无相变化的换热器控制方案 263
二、载热体进行冷凝的加热器自动控制 265
三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 267
第三节 精馏塔的自动控制 268
一、精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求 268
二、精馏塔的控制方案 269
第四节 化学反应器的自动控制 272
一、化学反应器的控制要求 272
二、釜式反应器的温度自动控制 273
三、固定床反应器的自动控制 273
四、流化床反应器的自动控制 275
第五节 生化过程的控制 276
一、常用生化过程控制 276
二、青霉素发酵过程控制 278
三、啤酒发酵过程控制 278
例题分析 279
习题与思考题 281


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参考文献 284