化工儀表及自動化

前言

本書自1981年出版以來，經(jīng)全國許多高等學(xué)校試用，基本上滿足了化工高等院校及其他一些類型（例如石油、醫(yī)藥、輕工、食品、林業(yè)、冶金、煤礦、生物、環(huán)境……）高校工藝類專業(yè)的教學(xué)需要。在1991年、1999年、2006年，作者針對該書多年使用中發(fā)現(xiàn)的問題，并考慮到化工儀表及自動化生產(chǎn)水平的提高，對原書的內(nèi)容作了三次較大的改動，逐漸形成以自動化為主線的整體編寫思想，分別出版了該書的第二版、第三版和第四版。該書自出版以來，經(jīng)過多次印刷，被許多學(xué)校和單位選用，受到廣大師生和讀者的歡迎和支持，并提出了許多寶貴的意見，在此向廣大師生和讀者表示衷心的感謝。 伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動化技術(shù)已成為當代舉世矚目的高技術(shù)之一。由于生產(chǎn)過程連續(xù)化、大型化、復(fù)雜化，使得廣大的工藝生產(chǎn)技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)和掌握必要的檢測技術(shù)及自動化方面的知識，這是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、安全、低耗的基本條件和重要保證，也是有關(guān)人員管理與開發(fā)現(xiàn)代化生產(chǎn)過程所必須具備的知識。為了滿足廣大師生及有關(guān)人員學(xué)習(xí)本門課程的需要，我們將在原書的基礎(chǔ)上，編寫該書的第五版。這次修訂的總體思路是在基本保持原書體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在內(nèi)容上作了較大的改動，刪除某些在當前已顯得陳舊的內(nèi)容，改寫某些顯得比較繁瑣或工藝技術(shù)人員較少接觸的內(nèi)容，增加大量反映當前自動化水平的內(nèi)容。針對工藝類學(xué)生的特點和需要，本書在注重課程內(nèi)容不斷更新和整體優(yōu)化的同時，努力以較少的理論推導(dǎo)和較簡明的敘述，將化工儀表及自動化的基本內(nèi)容以及許多新概念、新系統(tǒng)、新方法、新工具一并展現(xiàn)在讀者面前。全書基本上涵蓋了國內(nèi)外儀表自動化方面的最新技術(shù)和發(fā)展動態(tài)。在編寫方面，集教學(xué)內(nèi)容的先進性與敘述的深入淺出為一體，以更好地滿足化工工藝類學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。 本書各章后面給出了習(xí)題與思考題，供廣大師生與讀者參考。為了滿足廣大師生與讀者的教學(xué)需要，我們與幾所院校合作編寫了相應(yīng)的《化工儀表及自動化例題習(xí)題集》（第二版），該習(xí)題集基本上覆蓋了目前已經(jīng)出版的同類教材的所有習(xí)題與思考題，除了對主要的習(xí)題給出了詳細的題解外，還列舉了部分例題進行了深入的分析，以使該課程的任課教師與學(xué)生能更好地理解教材的內(nèi)容與要點。 本書第五版由厲玉鳴教授主編，孟華教授任副主編,河北科技大學(xué)楊霞參加了本次改版的編寫工作。

內(nèi)容概要

　　本書是在基本保持第四版的體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對其內(nèi)容進行除舊添新、適當修改而成的。本書內(nèi)容共分十章。除介紹工業(yè)生產(chǎn)過程中自動控制系統(tǒng)方面的基本知識外，還分別介紹了構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的被控對象、檢測元件與傳感器、自動控制儀表及執(zhí)行器等。在簡單、復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，介紹了新型控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)，最后結(jié)合生產(chǎn)過程介紹了典型化工單元操作的控制方案。
　　本書適用于高等學(xué)?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)，也適用于其他一些類型（例如石油、醫(yī)藥、輕工、食品、林業(yè)、冶金、煤礦、生物、環(huán)境……）高校相關(guān)專業(yè)，還可供從事連續(xù)生產(chǎn)過程的工藝技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論
第一章自動控制系統(tǒng)基本概念
　第一節(jié)化工自動化的主要內(nèi)容
　第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式
　　一、自動控制系統(tǒng)的基本組成
　　二、自動控制系統(tǒng)的表示形式
　第三節(jié)自動控制系統(tǒng)的分類
　第四節(jié)自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標
　　一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)
　　二、控制系統(tǒng)的過渡過程
　　三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標
　　四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素
　　習(xí)題與思考題
第二章過程特性及其數(shù)學(xué)模型
　第一節(jié)化工過程的特點及其描述方法
　第二節(jié)對象數(shù)學(xué)模型的建立
　　一、建模目的
　　二、機理建模
　　三、實驗建模
　第三節(jié)描述對象特性的參數(shù)
　　一、放大系數(shù)K
　　二、時間常數(shù)T
　　三、滯后時間τ
　　習(xí)題與思考題
第三章檢測儀表與傳感器
　第一節(jié)概述
　　一、測量過程與測量誤差
　　二、儀表的性能指標
　　三、工業(yè)儀表的分類
　第二節(jié)壓力檢測及儀表
　　一、壓力單位及測壓儀表
　　二、彈性式壓力計
　　三、電氣式壓力計
　　四、智能型壓力變送器
　　五、壓力計的選用及安裝
　第三節(jié)流量檢測及儀表
　　一、概述
　　二、差壓式流量計
　　三、轉(zhuǎn)子流量計
　　四、橢圓齒輪流量計
　　五、電磁流量計
　　六、漩渦流量計
　　七、質(zhì)量流量計
　　八、流量測量儀表的選型
　第四節(jié)物位檢測及儀表
　　一、概述
　　二、差壓式液位變送器
　　三、電容式物位傳感器
　　四、核輻射物位計
　　五、磁致伸縮式液位計
　　六、光纖式液位計
　　七、稱重式液罐計量儀
　　八、物位測量儀表的選型
　第五節(jié)溫度檢測及儀表
　　一、溫度檢測方法
　　二、熱電偶溫度計
　　三、熱電阻溫度計
　　四、光纖溫度傳感器
　　五、電動溫度變送器
　　六、一體化溫度變送器
　　七、智能式溫度變送器
　　八、測溫儀表的選用及安裝
　第六節(jié)現(xiàn)代檢測技術(shù)與傳感器的發(fā)展
　　一、軟測量技術(shù)的發(fā)展
　　二、現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展
　第七節(jié)顯示儀表
　　一、數(shù)字式顯示儀表
　　二、無筆、無紙記錄儀
　　三、虛擬顯示儀表
　習(xí)題與思考題
　附錄一常用壓力表規(guī)格及型號
　附錄二鉑銠?鉑熱電偶分度表
　附錄三鎳鉻?銅鎳熱電偶分度表
　附錄四鎳鉻?鎳硅熱電偶分度表
　附錄五鉑電阻分度表
　附錄六銅電阻(Cu)分度表
　附錄七銅電阻(Cu)分度表
第四章自動控制儀表
　第一節(jié)概述
　第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響
　　一、雙位控制
　　二、比例控制
　　三、積分控制
　　四、微分控制
　第三節(jié)模擬式控制器
　　一、基本構(gòu)成原理及部件
　　二、DDZ?Ⅲ型電動控制器
　第四節(jié)數(shù)字式控制器
　　一、數(shù)字式控制器的主要特點
　　二、數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成
　　三、KMM型可編程序調(diào)節(jié)器
　第五節(jié)可編程序控制器
　　一、概述
　　二、可編程序控制器的基本組成
　　三、可編程序控制器的編程語言
　　四、OMRON C系列PLC
　　五、應(yīng)用示例
　　習(xí)題與思考題
　第五章執(zhí)行器
　第一節(jié)氣動執(zhí)行器
　　一、氣動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與分類
　　二、控制閥的流量特性
　　三、控制閥的選擇
　　四、氣動執(zhí)行器的安裝和維護
　第二節(jié)電動執(zhí)行器
　第三節(jié)電?氣轉(zhuǎn)換器及電?氣閥門定位器
　　一、電?氣轉(zhuǎn)換器
　　二、電?氣閥門定位器
　第四節(jié)數(shù)字閥與智能控制閥
　　一、數(shù)字閥
　　二、智能控制閥
　　習(xí)題與思考題
第六章簡單控制系統(tǒng)
　第一節(jié)簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成
　第二節(jié)簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計
　　一、被控變量的選擇
　　二、操縱變量的選擇
　　三、測量元件特性的影響
　　四、控制器控制規(guī)律的選擇
　　五、簡單控制系統(tǒng)設(shè)計實例
　第三節(jié)控制器參數(shù)的工程整定
　　一、臨界比例度法
　　二、衰減曲線法
　　三、經(jīng)驗湊試法
　　習(xí)題與思考題
第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)
　第一節(jié)串級控制系統(tǒng)
　　一、概述
　　二、串級控制系統(tǒng)的工作過程
　　三、串級控制系統(tǒng)的特點
　　四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定
　　五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇
　　六、控制器參數(shù)的工程整定
　第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)
　　一、均勻控制的目的
　　二、均勻控制方案
　第三節(jié)比值控制系統(tǒng)
　　一、概述
　　二、比值控制系統(tǒng)的類型
　　三、比值控制系統(tǒng)的幾個問題
　第四節(jié)前饋控制系統(tǒng)
　　一、前饋控制系統(tǒng)及其特點
　　二、前饋控制的主要形式
　　三、前饋控制的應(yīng)用場合
　第五節(jié)選擇性控制系統(tǒng)
　　一、基本概念
　　二、選擇性控制系統(tǒng)的類型
　　三、積分飽和及其防止
　第六節(jié)分程控制系統(tǒng)
　　一、概述
　　二、分程控制的應(yīng)用場合
　　三、分程控制中的幾個問題
　　習(xí)題與思考題
第八章新型控制系統(tǒng)
　第一節(jié)自適應(yīng)控制系統(tǒng)
　　一、變增益自適應(yīng)控制
　　二、模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)
　　三、直接優(yōu)化目標函數(shù)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)
　　四、自校正控制系統(tǒng)
　第二節(jié)預(yù) 測 控 制
　　一、預(yù)測控制的基本結(jié)構(gòu)
　　二、預(yù)測控制的特點及應(yīng)用
　第三節(jié)其他新型控制系統(tǒng)
　　一、智能控制
　　二、專家控制系統(tǒng)
　　三、模糊控制系統(tǒng)
　　四、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制
　　五、故障檢測與故障診斷
　　六、解耦控制系統(tǒng)
　　七、推斷控制系統(tǒng)
　　八、魯棒控制
　　習(xí)題與思考題
第九章計算機控制系統(tǒng)
　第一節(jié)概述
　　一、計算機控制系統(tǒng)的組成
　　二、計算機控制系統(tǒng)的特點
　　三、計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展過程
　第二節(jié)集散控制系統(tǒng)
　　一、集散控制系統(tǒng)的特點
　　二、集散控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成
　　三、CENTUM?CS集散控制系統(tǒng)
　第三節(jié)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
　　一、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點
　　二、現(xiàn)場總線國際標準化
　　三、主要的現(xiàn)場總線系統(tǒng)簡介
　第四節(jié)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)
　　一、概述
　　二、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分類
　　習(xí)題與思考題
第十章典型化工單元的控制方案
　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、壓氣機的控制方案
　　四、離心式壓縮機的防喘振控制
　第二節(jié)傳熱設(shè)備的自動控制
　　一、一般傳熱設(shè)備的控制
　　二、鍋爐設(shè)備的自動控制
　第三節(jié)精餾塔的自動控制
　　一、工藝要求
　　二、精餾塔的干擾因素
　　三、精餾塔的控制方案
　第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)器的自動控制
　　一、化學(xué)反應(yīng)器的控制要求
　　二、釜式反應(yīng)器的溫度自動控制
　　三、固定床反應(yīng)器的自動控制
　　四、流化床反應(yīng)器的自動控制
　第五節(jié)生化過程的控制
　　一、常用生化過程控制
　　二、青霉素發(fā)酵過程控制
　　三、啤酒發(fā)酵過程控制
習(xí)題與思考題
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：一、建模目的建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，其主要目的可歸結(jié)為以下幾種。（1）控制系統(tǒng)的方案設(shè)計對被控對象特性的全面和深入地了解，是設(shè)計控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。例如控制系統(tǒng)中被控變量及檢測點的選擇、操縱變量的確定、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定等都與被控對象的特性有關(guān)。（2）控制系統(tǒng)的調(diào)試和控制器參數(shù)的確定為了使控制系統(tǒng)能安全投運并進行必要的調(diào)試，必須對被控對象的特性有充分的了解。另外，在控制器控制規(guī)律的選擇及控制器參數(shù)的確定時，也離不開對被控對象特性的了解。（3）制定工業(yè)過程操作優(yōu)化方案操作優(yōu)化往往可以在基本不增加投資與設(shè)備的情況下，獲取可觀的經(jīng)濟效益。這樣一個命題的解決離不開對被控對象特性的了解，而且主要是依靠對象的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型。（4）新型控制方案及控制算法的確定在用計算機構(gòu)成一些新型控制系統(tǒng)時，往往離不開被控對象的數(shù)學(xué)模型。例如預(yù)測控制、推理控制、前饋動態(tài)補償?shù)榷际窃谝阎獙ο髷?shù)學(xué)模.型的基礎(chǔ)上才能進行的。（5）計算機仿真與過程培訓(xùn)系統(tǒng)利用開發(fā)的數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)仿真技術(shù)，使操作人員有可能在計算機上對各種控制策略進行定量的比較與評定，有可能在計算機上仿效實際的操作，從而高速、安全、低成本地培訓(xùn)工程技術(shù)人員和操作工人，有可能制定大型設(shè)備啟動和停車的操作方案。（6）設(shè)計工業(yè)過程的故障檢測與診斷系統(tǒng)利用開發(fā)的數(shù)學(xué)模型可以及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)過程中控制系統(tǒng)的故障及其原因，并能提供正確的解決途徑。

編輯推薦

《化工儀表及自動化(化學(xué)工程與工藝專業(yè)適用)(第5版)》榮獲第九屆中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀教材獎一等獎。

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