化工儀表及自動(dòng)化

前言

伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于石油、化工、制藥、冶金、電力、輕工、機(jī)械、生物、環(huán)境等許多國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域。要實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，不但需要自動(dòng)化專業(yè)人員，還需要有各類工藝專業(yè)人員和設(shè)備設(shè)計(jì)與管理人員的配合。因此，廣大的工藝生產(chǎn)技術(shù)及管理人員有必要學(xué)習(xí)和掌握必要的檢測(cè)技術(shù)及自動(dòng)化方面的知識(shí)。這是現(xiàn)代化工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、安全、低耗的基本條件和重要保證，也是實(shí)現(xiàn)管理和開(kāi)發(fā)現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程的重要保障。我國(guó)高等教育已走進(jìn)大眾化階段的今天，人才培養(yǎng)模式多樣化已成為必然的趨勢(shì)。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)注重面向工程實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。從這點(diǎn)出發(fā)，本書在內(nèi)容編排和組織上注重實(shí)際應(yīng)用，注意引用工程中的實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和工程應(yīng)用能力，并配有適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容和工程設(shè)計(jì)實(shí)例，以適應(yīng)應(yīng)用型本科院校的教學(xué)要求。全書共分八章。第一章緒論，介紹化工過(guò)程自動(dòng)化所包含的主要內(nèi)容、發(fā)展概況、控制系統(tǒng)組成與分類。第二章過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)方法與儀表，介紹化工過(guò)程常用參數(shù)的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀表原理、選用。第三章過(guò)程控制儀表與裝置，除介紹常用變送器、控制器、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)、原理及選用外，還為PLC（可編程控制器）系統(tǒng)的學(xué)習(xí)特別增加了常用低壓電器方面的知識(shí)。第四章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，介紹簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)、過(guò)程模型的建立方法、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)例。第五章復(fù)雜控制系統(tǒng)，介紹串級(jí)、比值、前饋、均勻、分程和選擇性控制系統(tǒng)的特性及設(shè)計(jì)方法。第六章過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)DCS（集散控制系統(tǒng)）、PLC、FCS（現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、功能進(jìn)行了較詳細(xì)介紹，并給出了應(yīng)用實(shí)例。第七章典型生產(chǎn)過(guò)程控制，分別對(duì)傳熱設(shè)備、精餾塔、化學(xué)反應(yīng)器、鍋爐設(shè)備、生化過(guò)程控制進(jìn)行了分析和討論。第八章過(guò)程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，介紹工程設(shè)計(jì)的基本概念和基本內(nèi)容，相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)實(shí)例。為便于讀者學(xué)習(xí)，各章后面均配有思考題與習(xí)題。本書編寫具體分工如下：孟華編寫第四章、第五章、第八章，劉娜編寫第二章的第二、三、四、六、七節(jié)及第三章的第一、二、三、四節(jié)，厲玉鳴編寫第一章、第七章，劉慧敏編寫第六章的第一、二、三、四、六節(jié)，甄然編寫第三章的第五節(jié)和第六章的第五節(jié)，王鳳全編寫第二章的第一節(jié)，魏文淵編寫第二章的第五節(jié)。在書稿編寫過(guò)程中，參考了大量的文獻(xiàn)，得到了化學(xué)工業(yè)出版社的誠(chéng)摯幫助，在此一并向參考文獻(xiàn)的作者及關(guān)心和支持本書出版的單位和個(gè)人表示衷心的感謝。由于編者水平有限，難免有錯(cuò)誤或不妥之處，懇切希望廣大專家和讀者給予批評(píng)和指正。

內(nèi)容概要

　　《化工儀表及自動(dòng)化》為滿足應(yīng)用型本科院校的教學(xué)要求，全面系統(tǒng)地介紹了化工過(guò)程控制系統(tǒng)的基本概念、過(guò)程檢測(cè)與控制儀表、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法等基礎(chǔ)知識(shí)，并配有典型的應(yīng)用實(shí)例?！　∪珪卜职苏?。內(nèi)容包括：緒論、過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)方法與儀表、過(guò)程控制儀表與裝置、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)、過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、典型生產(chǎn)過(guò)程控制和過(guò)程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)。　　《化工儀表及自動(dòng)化（孟華）》可作為應(yīng)用型本科院校石油、化工、制藥、冶金、輕工、機(jī)械、生物、環(huán)境等專業(yè)儀表及自動(dòng)控制課程的教材，也可作為高職高專院校相關(guān)專業(yè)同類課程的教材，還可供工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章 緒論第一節(jié) 化工過(guò)程自動(dòng)化概述一、化工過(guò)程自動(dòng)化的目的及學(xué)習(xí)意義二、化工過(guò)程自動(dòng)化的主要內(nèi)容第二節(jié) 化工過(guò)程自動(dòng)化發(fā)展概況第三節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)的組成及分類一、過(guò)程控制系統(tǒng)的組成二、過(guò)程控制系統(tǒng)的分類第四節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)性能指標(biāo)一、單項(xiàng)控制性能指標(biāo)二、綜合控制性能指標(biāo)思考題與習(xí)題第二章 過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)方法與儀表第一節(jié) 概述一、檢測(cè)過(guò)程及誤差二、檢測(cè)儀表的基本技術(shù)性能指標(biāo)第二節(jié) 壓力檢測(cè)方法及儀表一、壓力檢測(cè)的基本知識(shí)二、主要壓力檢測(cè)方法及分類三、壓力檢測(cè)儀表四、壓力計(jì)的選用第三節(jié) 物位檢測(cè)方法及儀表一、物位檢測(cè)的主要方法及分類二、靜壓式液位計(jì)三、電容式物位計(jì)四、超聲式物位計(jì)五、磁致伸縮式液位計(jì)第四節(jié) 流量檢測(cè)方法及儀表一、流量檢測(cè)方法及分類二、差壓式流量計(jì)三、電磁式流量計(jì)第五節(jié) 溫度檢測(cè)方法及儀表一、溫度檢測(cè)的基本知識(shí)二、溫度檢測(cè)方法三、熱電偶溫度計(jì)四、熱電阻溫度計(jì)五、測(cè)溫元件的選用和安裝第六節(jié) 成分量的檢測(cè)一、pH值的檢測(cè)二、氧含量的檢測(cè)第七節(jié) 數(shù)字式顯示記錄儀表一、數(shù)字式顯示儀表二、無(wú)筆無(wú)紙記錄儀思考題與習(xí)題實(shí)驗(yàn)一 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 Pt100鉑電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 K熱電偶測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)第三章 過(guò)程控制儀表與裝置第一節(jié) 過(guò)程控制儀表的基礎(chǔ)知識(shí)一、過(guò)程控制儀表的分類二、過(guò)程控制儀表的型號(hào)命名三、過(guò)程控制儀表的信號(hào)制式四、安全防爆的基本知識(shí)第二節(jié) 變送器一、變送器的基本概念二、差壓變送器三、溫度變送器第三節(jié) 控制器一、控制器的控制規(guī)律二、模擬式控制器第四節(jié) 執(zhí)行器一、氣動(dòng)執(zhí)行器二、電動(dòng)執(zhí)行器三、控制機(jī)構(gòu)四、電-氣轉(zhuǎn)換器及電-氣閥門定位器第五節(jié) 常用低壓電器一、低壓電器的作用與分類二、常用電磁式低壓電器三、常用其他低壓電器四、繼電接觸式電氣控制思考題與習(xí)題實(shí)驗(yàn)一 變送器校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)第四章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)第一節(jié) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的組成第二節(jié) 過(guò)程的特性及建模方法一、過(guò)程特性及基本類型二、過(guò)程動(dòng)態(tài)模型的建立方法三、過(guò)程參數(shù)對(duì)過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的影響第三節(jié) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、被控變量的選擇二、操縱變量的選擇三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的測(cè)量變送問(wèn)題四、控制器控制規(guī)律的選擇五、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例第四節(jié) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)及參數(shù)整定一、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)二、控制器參數(shù)的工程整定思考題與習(xí)題實(shí)驗(yàn) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)第五章 復(fù)雜控制系統(tǒng)第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)一、串級(jí)控制系統(tǒng)的基本概念二、串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)三、串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)四、串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合五、串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用中的問(wèn)題第二節(jié) 比值控制系統(tǒng)一、概述二、常用的比值控制方案三、比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第三節(jié) 前饋控制系統(tǒng)一、前饋控制系統(tǒng)的基本概念二、前饋控制系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)形式三、前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合第四節(jié) 均勻控制系統(tǒng)一、均勻控制的概念二、均勻控制方案第五節(jié) 分程控制系統(tǒng)一、分程控制系統(tǒng)的基本概念二、分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用三、分程控制應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題第六節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)一、選擇性控制系統(tǒng)基本概念二、選擇性控制系統(tǒng)的應(yīng)用三、積分飽和及其防止措施思考題與習(xí)題第六章 過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第一節(jié) 概述一、過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成二、過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信技術(shù)一、異步傳送與同步傳送二、并行與串行傳輸三、RS-232C/RS-485接口及應(yīng)用第三節(jié) 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述二、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)三、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)價(jià)和選型第四節(jié) 集散控制系統(tǒng)一、集散控制系統(tǒng)概述二、現(xiàn)場(chǎng)控制站三、操作員站及工程師站四、集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)五、集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用第五節(jié) 可編程控制器控制系統(tǒng)一、PLC概述二、PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理三、可編程控制器的硬件資源四、PLC的編程語(yǔ)言五、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例第六節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)總線及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)一、現(xiàn)場(chǎng)總線概述二、幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)三、以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)思考題與習(xí)題實(shí)驗(yàn)一 S7-200基本操作及位邏輯指令應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 自動(dòng)往返的小車控制編程實(shí)驗(yàn)第七章 典型生產(chǎn)過(guò)程控制第一節(jié) 流體輸送設(shè)備的控制方案一、離心泵的控制方案二、往復(fù)泵的控制方案三、壓氣機(jī)的控制方案四、離心式壓縮機(jī)的防喘振控制第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制一、兩側(cè)均無(wú)相變化的換熱器控制方案二、載熱體進(jìn)行冷凝的加熱器自動(dòng)控制三、冷卻劑進(jìn)行汽化的冷卻器自動(dòng)控制第三節(jié) 精餾塔的自動(dòng)控制一、工藝要求二、精餾塔的擾動(dòng)因素三、精餾塔的控制方案四、精餾塔控制系統(tǒng)實(shí)例第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)器的自動(dòng)控制一、化學(xué)反應(yīng)器的控制要求二、釜式反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制三、固定床反應(yīng)器的自動(dòng)控制四、流化床反應(yīng)器的自動(dòng)控制第五節(jié) 鍋爐設(shè)備的自動(dòng)控制一、概述二、鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)三、鍋爐燃燒控制系統(tǒng)四、過(guò)熱蒸汽控制系統(tǒng)五、采用集散系統(tǒng)的鍋爐控制實(shí)例六、采用常規(guī)儀表的鍋爐控制實(shí)例第六節(jié) 生化過(guò)程控制一、常用生化過(guò)程控制二、青霉素發(fā)酵過(guò)程控制三、啤酒發(fā)酵過(guò)程控制思考題與習(xí)題第八章 過(guò)程控制系紡工程設(shè)計(jì)第一節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)概述一、工程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)二、工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容三、工程設(shè)計(jì)基本程序四、控制方案設(shè)計(jì)第二節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)符號(hào)一、常用工程設(shè)計(jì)符號(hào)二、管道及儀表流程圖第三節(jié) 控制裝置及儀表選型一、選型原則二、溫度測(cè)量?jī)x表的選型三、壓力測(cè)量?jī)x表的選型四、流量測(cè)量?jī)x表的選型五、物位測(cè)量?jī)x表的選型六、過(guò)程分析儀表的選型七、控制閥的選型第四節(jié) 過(guò)程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)實(shí)例一、設(shè)計(jì)任務(wù)書二、設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)文件三、控制方案設(shè)計(jì)四、管道及儀表流程圖附錄附錄一 鉑銠10-鉑熱電偶分度表附錄二 鎳鉻-鎳硅(鎳鎘-鎳鋁)熱電偶分度表附錄三 鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表附錄四 鉑電阻(Pt1oo)分度表附錄五 銅電阻(Cu50)分度表附錄六 銅電阻(Cu100)分度表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第二章 過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)方法與儀表第一節(jié) 概述為了正確地指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行和操作，保證生產(chǎn)的安全、產(chǎn)品的質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，一項(xiàng)重要的工作是準(zhǔn)確而迅速地檢測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程中各種有關(guān)的工藝參數(shù)，如，壓力、流量、物位和溫度等。用來(lái)檢測(cè)這些過(guò)程參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測(cè)儀表，檢測(cè)儀表被廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電力和冶金等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)重要的部門和領(lǐng)域。可以說(shuō)，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)離不開(kāi)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)。本章將主要介紹有關(guān)壓力、流量、物位、溫度等參數(shù)的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀表。一、檢測(cè)過(guò)程及誤差生產(chǎn)過(guò)程中需要檢測(cè)的參數(shù)是多種多樣的，所采用的檢測(cè)方法和儀表也各不相同．但是從檢測(cè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)來(lái)看，卻都有相同之處。檢測(cè)過(guò)程就是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程，而檢測(cè)儀表就是實(shí)現(xiàn)這種比較的技術(shù)工具。檢測(cè)儀表是將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過(guò)一次或多次的信號(hào)能量轉(zhuǎn)換，獲得一種便于檢測(cè)的信號(hào)形式，最后由儀表顯示出來(lái)。在檢測(cè)過(guò)程中，由于所使用的檢測(cè)工具本身不一定很準(zhǔn)確，或者由于檢測(cè)者的主觀性及周圍環(huán)境的影響等，必然會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。從檢測(cè)儀表讀得的被測(cè)參數(shù)的值與被測(cè)參數(shù)的真值之間，存在一定的差距，這一差距就稱為測(cè)量誤差。

編輯推薦

《化工儀表及自動(dòng)化》共分八章。第一章緒論，介紹化工過(guò)程自動(dòng)化所包含的主要內(nèi)容、發(fā)展概況、控制系統(tǒng)組成與分類。第二章過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)方法與儀表，介紹化工過(guò)程常用參數(shù)的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀表原理、選用。第三章過(guò)程控制儀表與裝置，除介紹常用變送器、控制器、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)、原理及選用外，還為PLC(可編程控制器)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)特別增加了常用低壓電器方面的知識(shí)。第四章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，介紹簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)、過(guò)程模型的建立方法、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)例。第五章復(fù)雜控制系統(tǒng)，介紹串級(jí)、比值、前饋、均勻、分程和選擇性控制系統(tǒng)的特性及設(shè)計(jì)方法。第六章過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)DCS(集散控制系統(tǒng))、PLC、FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、功能進(jìn)行了較詳細(xì)介紹，并給出了應(yīng)用實(shí)例。第七章典型生產(chǎn)過(guò)程控制，分別對(duì)傳熱設(shè)備、精餾塔、化學(xué)反應(yīng)器、鍋爐設(shè)備、生化過(guò)程控制進(jìn)行了分析和討論。第八章過(guò)程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，介紹工程設(shè)計(jì)的基本概念和基本內(nèi)容，相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)實(shí)例。為便于讀者學(xué)習(xí)，各章后面均配有思考題與習(xí)題。該書可供各大專院校作為教材使用，也可供從事相關(guān)工作的人員作為參考用書使用。

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