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第1章 绪论1

1.1 自动化控制系统的组成和发展1

1.1.1 引言1

1.1.2 自动控制发展史3

1.1.3 自动控制的领域和分支5

1.2 过程控制仪表的分类和发展7

1.2.1 过程控制仪表的动力分类7

1.2.2 仪表的功能和性能分类8

1.3 精细化工和制药生产与自动化关系的现状、比较和趋势9

第2章 自动控制原理基础12

2.1 概述12

2.1.1 反馈12

2.1.2 控制系统的基本概念和基本要求13

2.2 系统数学描述15

2.2.1 传递函数15

2.2.2 拉普拉斯变换16

2.2.3 方块图运算20

2.2.4 建立数学模型24

2.3 线性系统的时域分析35

2.3.1 控制系统的过渡过程35

2.3.2 二阶系统的时域分析39

2.4 线性系统的稳定性分析43

2.4.1 稳定性的概念43

2.4.2 劳斯稳定判据44

2.5 其他控制系统分析、综合方法简介50

2.5.1 根轨迹法简介50

2.5.2 频率响应法简介51

2.5.3 控制系统的综合与补偿简介52

思考题54

习题54

第3章 模拟量信号仪表57

3.1 检测和控制仪表概述57

3.2 温度测量和变送59

3.2.1 热电偶温度计60

3.2.2 热电阻温度计64

3.3 压力测量67

3.3.1 弹性式压力检测67

3.3.2 应变片式压力检测69

3.3.3 压阻式压力检测71

3.3.4 压力表的选择与安装72

3.4 流量测量73

3.4.1 容积式流量计74

3.4.2 节流式流量计76

3.4.3 浮子式流量计80

3.4.4 涡轮流量计82

3.4.5 漩涡（涡街）流量计83

3.4.6 电磁流量计84

3.5 物位测量85

3.5.1 浮力式液位测量86

3.5.2 静压式液位测量87

3.5.3 电容式物位测量88

3.6 制药过程和生化反应的成分测量89

3.6.1 氧化锆氧量成分测量91

3.6.2 色谱成分测量92

3.6.3 pH的在线测量94

3.6.4 浊度的检测96

3.6.5 溶解氧浓度（DO）的在线测量97

3.6.6 发酵罐内氧气分压的测量98

3.7 生物传感器101

3.7.1 生物传感器概述101

3.7.2 酶传感器105

3.7.3 微生物传感器109

3.8 调节器和执行机构114

3.8.1 调节器的调节规律114

3.8.2 执行器122

3.8.3 调节器的正反作用选择134

思考题135

习题136

第4章 典型三传一反过程的自动控制技术137

4.1 概述137

4.2 流体输送设备的控制138

4.2.1 流体输送设备138

4.2.2 泵的常规控制方案139

4.2.3 压缩机的控制方案143

4.2.4 流体输送设备控制实施细节144

4.3 传热设备的控制145

4.3.1 传热设备类型和控制目的145

4.3.2 传热设备的单回路控制方案146

4.3.3 串级控制151

4.3.4 前馈-反馈控制156

4.4 精馏塔控制161

4.4.1 精馏工艺概述161

4.4.2 精馏塔的控制要求163

4.4.3 温度（质量）指标反馈控制164

4.4.4 按两端质量指标控制168

4.4.5 复杂控制系统在精馏塔中的应用170

4.4.6 精馏塔塔压的控制171

4.4.7 分程控制系统173

4.5 反应器控制175

4.5.1 化学反应器概述175

4.5.2 连续化学反应器的基本控制方案178

思考题182

习题182

第5章 发酵、食品和制药过程控制183

5.1 概述183

5.2 发酵过程pH、溶解氧、消泡和补料控制183

5.2.1 发酵过程183

5.2.2 pH控制185

5.2.3 溶解氧控制188

5.2.4 消泡控制191

5.2.5 补料控制193

5.3 发酵食品生产过程控制195

5.3.1 食品加工195

5.3.2 锅炉设备的自动控制195

5.3.3 发酵过程的灭菌控制201

5.4 制药生产过程控制202

5.4.1 工业制药202

5.4.2 蒸发器的自动控制203

5.4.3 结晶器的自动控制206

5.4.4 维生素B6的结晶釜控制209

思考题213

习题213

第6章 过程计算机监控系统214

6.1 概述214

6.1.1 计算机监控技术214

6.1.2 计算机监控系统的组成215

6.1.3 过程计算机控制系统的常用类型215

6.2 可编程序控制器（PLC）217

6.2.1 可编程序控制器的发展历史217

6.2.2 可编程序控制器的结构220

6.2.3 可编程序控制器的特点和主要功能221

6.2.4 可编程序控制器的工作原理224

6.2.5 可编程序控制器的用户程序简介225

6.2.6 PLC编程的基本技巧228

6.2.7 PLC与继电器顺序逻辑控制系统的比较230

6.3 集散控制系统（DCS）232

6.3.1 集散控制系统的发展和特点232

6.3.2 TDC—3000和TPS系统概况236

6.3.3 芳烃模拟移动床的DCS控制系统238

6.3.4 集散控制系统与PLC的比较240

6.4 现场总线控制系统（FCS）241

6.4.1 现场总线简介241

6.4.2 现场总线的特点243

6.4.3 几种主要的现场总线技术244

6.4.4 现场总线的实质和优点247

思考题248

习题248

参考文献250