自動(dòng)化儀表與過程控制

前言

隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的迅速提高與生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)過程控制系統(tǒng)的要求越來越高，促使過程控制理論的研究不斷發(fā)展。現(xiàn)代過程控制技術(shù)在提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著越來越大的作用。本書系統(tǒng)地介紹了工業(yè)自動(dòng)化儀表與過程控制的基礎(chǔ)知識(shí)和最新內(nèi)容。本書在編寫過程中，注重體現(xiàn)“簡潔、新穎和實(shí)用”的原則。在內(nèi)容的安排上盡量做到典型、實(shí)用。本書具有如下特點(diǎn)：（1）體系完整、結(jié)構(gòu)清晰。全書將過程控制系統(tǒng)和自動(dòng)化儀表分為上下兩篇，可根據(jù)教學(xué)計(jì)劃的安排，按一門課或兩門課來講；各章節(jié)的內(nèi)容劃分體現(xiàn)了即相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的特點(diǎn)，可根據(jù)教學(xué)時(shí)數(shù)的不同，來選擇所講的內(nèi)容。（2）內(nèi)容簡潔、新穎、實(shí)用。本書系統(tǒng)地介紹了工業(yè)自動(dòng)化儀表與過程控制的基礎(chǔ)知識(shí)和最新內(nèi)容，力求涵蓋工業(yè)自動(dòng)化儀表與過程控制系統(tǒng)的精華和實(shí)用內(nèi)容，盡量避免繁瑣的公式推導(dǎo)。（3）方便教學(xué)和自學(xué)。在內(nèi)容的敘述上，做到概念清楚、深入淺出、詳略得當(dāng)，便于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。各章節(jié)中盡量多安排一些應(yīng)用實(shí)例，便于讀者快速理解和掌握教材內(nèi)容。每章后附有小結(jié)、思考題與習(xí)題，便于讀者檢查學(xué)習(xí)效果。全書共分12章，參考教學(xué)時(shí)數(shù)為60～68學(xué)時(shí)。本書第1章和第2章的2.1～2.3節(jié)由李吉祥編寫，第2章的2.4～2.6節(jié)由劉躍軍編寫，第3章和第4章由孫來軍編寫，第5章～第7章由沈永良編寫，第8章～第10章由張智賢編寫，第11章的11.1、11.2節(jié)由姜玉霞編寫，第11章的11.3節(jié)～11.7節(jié)由公利濱編寫，第12章由崔洋編寫，全書由張智賢統(tǒng)稿。本書由哈爾濱工程大學(xué)金鴻章教授主審，對(duì)全書提出了許多寶貴的意見，謹(jǐn)此表示誠摯的感謝。在本書編寫過程中廣泛參考了許多相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，在此向各文獻(xiàn)資料的作者表示誠摯的感謝。由于編者水平有限，書中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書為21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材。    全書分為自動(dòng)化儀表與過程控制兩篇。其中，自動(dòng)化儀表篇包括自動(dòng)化儀表概述、過程檢測儀表、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、顯示記錄儀表、自動(dòng)化儀表的安全與防爆、現(xiàn)場總線技術(shù)；過程控制篇包括過程控制系統(tǒng)概述、被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型、單回路過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、復(fù)雜過程控制系統(tǒng)、先進(jìn)過程控制系統(tǒng)簡介。    本書可作為普通高等院校自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的本科生教材或參考用書，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言上篇  自動(dòng)化儀表　1  自動(dòng)化儀表概述  　1.1  自動(dòng)化儀表的發(fā)展及分類　  1.2  儀表的技術(shù)指標(biāo)　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　2  過程檢測儀表　  2.1  過程檢測儀表的組成　  2.2  溫度檢測儀表　  2.3  壓力檢測儀表　  2.4  流量檢測儀表　  2.5  液位檢測儀表　  2.6  成分檢測儀表　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　3  調(diào)節(jié)器　  3.1  常規(guī)PID調(diào)節(jié)規(guī)律　  3.2  PID調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇　  3.3  模擬調(diào)節(jié)器　  3.4  數(shù)字PID控制器　  3.5  自整定PID調(diào)節(jié)器  　小結(jié)　  思考題與習(xí)題　4  執(zhí)行器　  4.1  氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥　  4.2  調(diào)節(jié)閥的流量特性　  4.3  電—?dú)廪D(zhuǎn)換器及電—?dú)忾y門定位器　  4.4  電動(dòng)調(diào)節(jié)閥　  4.5  執(zhí)行器的安裝　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　5  顯示記錄儀表　  5.1  電位差計(jì)顯示記錄儀表  　5.2  平衡電橋顯示記錄儀表  　5.3  無紙記錄儀　  5.4  虛擬顯示記錄儀表　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　6  自動(dòng)化儀表的安全與防爆　  6.1  安全防爆的概念　  6.2  爆炸性物質(zhì)按組別的分類　  6.3  安全柵　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　7  現(xiàn)場總線技術(shù)　  7.1  現(xiàn)場總線控制技術(shù)　  7.2  OSI參考模型　  7.3  PROFIBUS現(xiàn)場總線　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題下篇  過程控制　8  過程控制系統(tǒng)概述　  8.1  過程控制系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)　  8.2  過程控制系統(tǒng)的分類及性能指標(biāo)　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　9  被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型　  9.1  被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性　  9.2  建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的方法　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　10  單回路過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　  10.1  過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述　  10.2  單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)　  10.3  單回路控制系統(tǒng)整定　  10.4  過程控制系統(tǒng)的投運(yùn)　  10.5  單回路過程控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　11  復(fù)雜過程控制系統(tǒng)　  11.1  串級(jí)控制系統(tǒng)　  11.2  前饋控制系統(tǒng)　  11.3  大純滯后控制系統(tǒng)　  11.4  比值控制系統(tǒng)　  11.5  均勻控制系統(tǒng)　  11.6  分程控制系統(tǒng)　  11.7  選擇性控制系統(tǒng)　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題　12  先進(jìn)過程控制系統(tǒng)簡介　  12.1  自適應(yīng)控制系統(tǒng)　  12.2  推理控制系統(tǒng)　  12.3  預(yù)測控制系統(tǒng)　  12.4  模糊控制系統(tǒng)　  12.5  專家系統(tǒng)　  小結(jié)　  思考題與習(xí)題附錄A  熱電偶分度表附錄B  熱電阻分度表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：上篇 自動(dòng)化儀表1　自動(dòng)化儀表概述自動(dòng)化儀表是工業(yè)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的必備設(shè)備，任何一個(gè)控制系統(tǒng)都必須用到自動(dòng)化儀表。各種控制策略和算法也要借助自動(dòng)化儀表才能在工業(yè)過程中實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也需求大量的自動(dòng)化儀表。設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要工程人員掌握系統(tǒng)中各種自動(dòng)化儀表的工作原理和性能等特點(diǎn)。只有這樣才能合理地選擇和正確地使用，組成性價(jià)比較高的控制系統(tǒng)。自動(dòng)化儀表是衡量自動(dòng)化水平的一個(gè)重要標(biāo)志，同時(shí)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。經(jīng)歷幾十年的發(fā)展，自動(dòng)化儀表經(jīng)歷了從氣動(dòng)液動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、電子式模擬儀表、數(shù)字智能儀表到計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS）等階段的發(fā)展，為各行各業(yè)的現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)提供了強(qiáng)大的支持。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化儀表的網(wǎng)絡(luò)化方向成為自動(dòng)化儀表的發(fā)展趨勢(shì)，以自動(dòng)化儀表的數(shù)字化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化為特征的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）正在迅猛發(fā)展。DCS、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等為自動(dòng)化儀表的智能化發(fā)展提供了必要的使用平臺(tái)，從而使控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，十分有利于工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高層次的自動(dòng)化。自動(dòng)化儀表與控制理論一樣，都是科技工作者的研究內(nèi)容?？刂评碚摰陌l(fā)展會(huì)促進(jìn)自動(dòng)化儀表的發(fā)展，同時(shí)自動(dòng)化儀表的發(fā)展也會(huì)提高工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化水平，還會(huì)影響控制理論的研究方向和內(nèi)容。

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