过程控制及自动化仪表(第3版高职高专十三五规划教材)

《过程控制及自动化仪表》以过程自动化监控为基本内容，将参数检测变送、分布式控制系统（DCS）及执行器作为组成过程检测控制系统的相应环节，力求完整体现过程监控的整体内容。在参数检测方面，深入浅出地介绍了检测原理及方法；依据其代表性及发展趋势，介绍了目前生产中广泛应用的检测仪表；在控制仪表方面，根据生产实际情况，介绍了电动和气动执行器；在过程控制系统方面，着重介绍简单控制系统和几种常用复杂控制系统的设计；对于DCS系统，介绍了软硬件基本组成及常见系统的结构与发展；最后介绍了典型工业过程的控制。每章后配有思考题与习题。 本书可作为高职高专自动化专业教材，也可作为相关技术人员的参考用书。

武平丽，黄河水利职业技术学院，副教授/高工，1991.7至2005.6之间先后在开封东大化工（集团）有限公司计量处、扩建办、河南省石化系统生产自控工程中心、开封市化工设计室、开封市化工研究所工作，2005.6至今在黄河水利职业技术学院从事教学与科研工作。主要教授《电路》、《集散控制系统》、《过程控制与自动化仪表》、《自动化专业英语》等课程。发表的论文有：《电容式物位开关在氯碱工业中的应用》、《烧碱密度的在线检测》、《DCS对树脂塔的程序控制》、《PH值的在线检测与控制》、《现场总线技术在DCS中的应用》、《MACS-V在盐化工中的应用》等。

第一章绪论1 第一节过程控制技术及仪表的发展1 第二节过程控制系统的组成及其分类2 一、过程控制系统的组成2 二、过程控制系统的分类3 第三节过程控制系统的过渡过程和品质指标3 一、系统的静态与动态3 二、控制系统的过渡过程4 三、描述系统过渡过程的品质指标5 思考题与习题7 第二章检测仪表与执行器8 第一节过程参数检测概述8 一、测量误差9 二、仪表性能指标9 三、变送器的基本特性和构成原理11 四、现场总线仪表简介15 第二节温度检测仪表17 一、概述17 二、热电偶18 三、热电阻22 四、温度变送器24 五、其它温度仪表简介25 六、测温仪表的选用与安装25 第三节压力检测仪表26 一、压力的表示方法27 二、压力检测的主要方法27 三、常见压力检测仪表27 四、智能式差压变送器31 五、压力仪表的选用和安装33 第四节流量检测仪表36 一、概述36 二、速度式流量计37 三、容积式流量计47 四、质量流量计48 五、流量仪表的选用49 第五节物位检测仪表49 一、物位仪表的分类50 二、常用物位计50 三、物位检测仪表的选用54 第六节分析仪表54 一、分析仪表的分类55 二、分析仪表的组成55 三、常用成分和物性的检测方法56 第七节执行器61 一、电动执行器61 二、气动执行器63 思考题与习题75 第三章过程控制系统概述78 第一节自动检测与自动控制系统78 一、过程自动检测系统78 二、过程自动控制系统79 第二节传递函数与方块图变换80 一、传递函数80 二、方块图81 第三节对象特性83 一、与对象有关的两个基本概念84 二、描述对象特性的三个参数84 三、扰动通道特性对控制质量的影响85 四、控制通道特性对控制质量的影响85 第四节过程控制工程设计中常用图例符号86 一、图形符号86 二、字母代号87 三、仪表位号89 四、控制符号图表示方法示例89 五、简单控制系统控制符号图识图初步90 思考题与习题91 第四章简单控制系统的分析与设计92 第一节系统被控变量与操纵变量的选择92 一、系统被控变量的选取93 二、操纵变量的选择93 第二节测量变送在系统分析设计中的考虑93 一、纯滞后94 二、测量滞后94 三、信号传输滞后95 四、测量信号的处理96 第三节执行器的选择96 第四节控制规律的选取96 一、基本控制规律97 二、控制规律的选用102 第五节控制器的参数整定103 一、经验试凑法103 二、临界比例度法104 三、衰减曲线法105 四、三种整定方法的比较106 第六节简单控制系统的投运及故障分析106 一、系统的投运步骤106 二、系统的故障分析、判断与处理108 思考题与习题109 第五章复杂控制系统111 第一节串级控制系统111 一、串级控制系统的基本概念111 二、串级控制系统的特点及应用范围113 三、串级控制系统的设计116 四、串级控制系统的投运及参数整定119 第二节前馈控制系统121 一、前馈控制的基本概念和方块图121 二、前馈控制的特点和局限性122 三、前馈控制系统的几种结构形式123 四、前馈控制系统的选用原则和应用实例124 第三节比值控制系统126 一、概述126 二、常见的比值控制方案126 第四节均匀控制系统128 一、均匀控制原理129 二、均匀控制方案129 第五节分程控制系统130 一、概述130 二、分程控制的应用场合131 三、分程控制系统应用中应注意的几个问题133 第六节选择性控制系统134 一、概述134 二、选择性控制系统的类型135 三、选择性控制系统的设计136 第七节其他控制系统简介137 一、预测控制137 二、推理控制137 三、解耦控制137 四、鲁棒控制138 五、自适应控制138 六、智能控制139 第八节控制流程图识图139 一、常规控制流程图的识图139 二、计算机控制流程图识图初步142 思考题与习题143 第六章分布式控制系统（DCS）144 第一节概述144 一、DCS系统的构成方式144 二、DCS的特点145 三、DCS的发展概况146 第二节DCS的硬件体系结构与功能147 一、DCS的数据通信系统147 二、DCS的过程控制装置150 三、操作管理装置152 第三节DCS的软件体系与组态方法155 一、DCS的软件体系155 二、 DCS的组态方法156 第四节和利时一体化过程解决方案158 一、 Level1/2过程控制层HOLLiAS MACS-K159 二、 Level3过程先进应用层165 三、 Level4企业管理层169 四、HiaCloud工业云平台171 第五节常见分布式控制系统简介173 一、Honeywell公司的Experion PKS系统及其升级产品173 二、ABB公司的IndustrialIT系统及其扩展系统175 三、西门子SIMATIC PCS 7及其升级产品177 思考题与习题181 第七章典型过程的控制182 第一节锅炉的过程控制182 一、汽包水位控制183 二、过热蒸汽温度控制184 三、燃烧过程的控制185 第二节化学反应器的过程控制187 一、化学反应器的分类方式与控制187 二、化学反应器的典型控制方案189 第三节精馏塔的过程控制191 一、概述191 二、精馏塔控制的基本方案192 第四节流体输送设备的过程控制194 一、泵的控制194 二、离心式压缩机的控制196 第五节传热设备的过程控制199 一、传热设备的静态数学模型199 二、一般传热设备的控制200 三、管式加热炉的控制202 思考题与习题204 附录205 附录一铂铑10-铂热电偶分度表205 附录二镍铬-铜镍热电偶分度表209 附录三镍铬-镍硅热电偶分度表209 附录四铂电阻分度表213 附录五铜电阻分度表215 参考文献216