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上篇 自动化仪表1

自动化仪表概述3

0.1自动化仪表及其发展概况3

0.2电动单元组合仪表及其控制系统的组成4

0.3仪表的基本技术指标6

复习思考题7

第1章 检测仪表8

1.1温度检测仪表8

1.1.1测量温度的主要方法8

1.1.2热电偶9

1.1.3热电阻11

1.1.4半导体热敏电阻13

1.1.5热电偶温度变送器的基本结构13

1.1.6 DDZ—Ⅲ型热电偶温度变送器的实际线路17

1.2压力检测仪表19

1.2.1弹性式压力测量元件20

1.2.2力平衡式压力（差压）变送器21

1.2.3位移式差压（压力）变送器23

1.2.4固态测压仪表26

1.3流量检测仪表27

1.3.1节流式流量计28

1.3.2容积式流量计31

1.3.3涡轮流量计32

1.3.4电磁流量计33

1.3.5旋涡式流量计34

1.4液位检测仪表36

1.4.1浮力式液位计和静压式液位计36

1.4.2电容式液位计37

1.4.3超声波液位计38

1.5成分分析仪表39

1.5.1热导式气体分析仪39

1.5.2红外线气体分析仪41

1.5.3色谱分析仪43

1.5.4氧化锆氧分析仪46

复习思考题48

第2章 调节器49

2.1调节器的调节规律49

2.2PID运算电路50

2.2.1比例积分运算电路51

2.2.2比例微分运算电路53

2.2.3 PID运算电路55

2.3 PID调节器的阶跃响应和频率特性57

2.3.1 PID调节器的阶跃响应57

2.3.2 PID调节器的频率特性58

2.4 PID调节器的完整结构60

2.4.1输入电路60

2.4.2 PID运算电路62

2.4.3输出电路62

2.4.4手动操作电路及自动—手动切换63

2.5数字控制算法65

2.5.1基本PID的离散表达式65

2.5.2采样周期的选择67

2.5.3变形的PID控制算法68

2.5.4混合过程PID算法70

2.5.5字长的考虑72

2.6可编程序调节器72

2.6.1可编程序调节器的电路72

2.6.2数字调节器的工作时序77

2.6.3用户程序结构及数据格式79

2.6.4运算模块80

2.6.5控制模块及编程88

2.6.6程序的写入和调试98

2.6.7数字调节器的通信100

复习思考题101

第3章 集散控制系统与现场总线控制系统102

3.1集散控制系统的发展及其组成102

3.1.1集散控制系统的发展102

3.1.2 CENTUM CS3000基本组成107

3.1.3 CENTUM CS3000的现场总线网络110

3.1.4 CENTUM CS3000子系统的一体化功能113

3.2 DCS现场控制站的功能114

3.2.1反馈控制功能115

3.2.2顺序控制功能124

3.3 DCS操作站的功能133

3.4现场总线通信技术139

3.4.1现场总线技术的发展140

3.4.2开放系统互连参考模型141

3.4.3 HART通信技术142

3.4.4基金会现场总线通信技术143

3.5基金会现场总线的用户应用152

3.5.1用户应用模块152

3.5.2系统管理163

3.5.3设备信息文件164

3.5.4现场总线控制系统的设计166

3.6典型现场总线控制系统举例168

3.6.1现场总线控制系统System 302的组成168

3.6.2系统System 302中现场设备与网络的组态172

3.6.3系统System 302中人机界面的组态174

3.7过程控制系统的其他结构174

小结175

复习思考题175

第4章 执行器和防爆栅177

4.1执行器177

4.1.1气动执行器177

4.1.2电—气转换器182

4.1.3阀门定位器183

4.1.4电动执行器185

4.2防爆栅187

4.2.1安全火花防爆系统的概念187

4.2.2安全火花防爆的等级188

4.2.3防爆栅的基本工作原理189

4.2.4隔离式防爆栅190

复习思考题194

下篇 过程控制195

第5章 过程控制对象动态特性及其数学模型197

5.1单容对象动态特性及其数学描述198

5.1.1水槽水位的动态特性198

5.1.2对象的自衡特性200

5.2多容对象的特性、容量滞后、纯滞后201

5.2.1双容对象的特性201

5.2.2纯滞后202

5.3对象特性的实验测定、时域法203

5.3.1实验测定方法描述203

5.3.2测定动态特性的时域方法204

5.4测定动态特性的频域方法207

5.4.1正弦波方法207

5.4.2频率特性的相关测试法208

5.4.3闭路测定法210

5.5测定动态特性的统计方法211

5.5.1相关分析法识别对象动态特性的原理211

5.5.2基于M序列信号测定对象的动态特性213

复习思考题225

第6章 单回路调节系统的设计及调节器参数整定方法226

6.1概述226

6.2对象动态特性对调节质量的影响及调节方案的确定228

6.2.1干扰通道动态特性对调节质量的影响228

6.2.2调节通道动态特性对调节质量的影响229

6.2.3调节方案的确定231

6.3调节规律对系统动态特性的影响、调节规律的选择233

6.3.1在干扰作用下双容对象的比例调节233

6.3.2系统调节性能指标、PI、 PD调节作用分析237

6.3.3调节规律的选择242

6.4调节器参数的实验整定方法243

6.4.1稳定边界法243

6.4.2反应曲线法244

6.4.3衰减曲线法246

6.4.4三种整定方法的比较247

复习思考题248

第7章 常用过程控制系统249

7.1串级调节系统249

7.1.1串级调节系统的组成249

7.1.2串级调节系统的特点和效果分析251

7.1.3调节器的选型和整定方法253

7.2比值调节系统254

7.2.1比值调节系统的组成原理255

7.2.2比值调节系统的整定256

7.3均匀调节系统258

7.3.1均匀调节系统的组成258

7.3.2调节器的选型和参数整定259

7.4前馈调节系统261

7.4.1前馈控制的工作原理262

7.4.2扰动补偿规律及其局限性263

7.4.3复合调节系统的特性分析264

7.4.4复合调节系统参数的选择266

7.4.5自治调节系统268

7.4.6自治调节系统解耦装置的综合270

复习思考题272

第8章 复杂过程控制系统273

8.1多变量解耦控制系统273

8.1.1多变量过程的基本描述273

8.1.2相对增益与相对增益矩阵274

8.1.3解耦控制系统的设计277

8.1.4解耦控制中的一些问题279

8.2推理控制系统280

8.2.1推理控制的基本原理280

8.2.2推理—反馈控制系统282

8.2.3辅助控制量的选择283

8.2.4控制作用的限幅283

8.3预测控制系统284

8.3.1预测模型284

8.3.2参考轨迹286

8.3.3控制算法287

8.3.4预测控制的优点及存在问题288

复习思考题290

第9章 自动调节系统在生产过程中的应用举例291

9.1石油加工蒸馏装置的仪表控制系统291

9.1.1石油加工中的仪表控制系统概要291

9.1.2蒸馏塔的仪表控制系统291

9.2钢铁工业中加热炉的控制系统297

9.2.1钢铁生产过程概要297

9.2.2加热炉的燃烧控制298

9.2.3燃烧控制的串级比值调节系统300

9.2.4交叉限幅并联副回路的串级调节301

9.3锅炉的自动调节系统304

9.3.1汽包水位的调节305

9.3.2燃烧过程的调节308

9.3.3锅炉控制系统举例310

复习思考题312

参考文献313