正版新书]化工自动化及仪表(工艺类专业适用 第二版)张光新,

1 自动控制系统概述
1.1 自动控制系统的组成
1.2 自动控制系统的分类
1.2.1 定值控制系统
1.2.2 随动控制系统
1.2.3 程序控制系统
1.3 自动控制系统的过渡过程和品质指标
1.3.1 系统的稳态和动态
1.3.2 系统的过渡过程
1.3.3 描述系统过渡过程的品质指标
1.4 传递函数和方块图
1.4.1 问题的引入
1.4.2 拉普拉斯变换
1.4.3 传递函数
1.4.4 方块图
1.5 管道及仪表流程图
1.5.1 图形符号
1.5.2 字母代号
1.5.3 仪表位号
思考题与习题
2 控制系统基本组成环节特性分析
2.1 被控对象特性及其对过渡过程的影响
2.1.1 被控对象的数学描述方法
2.1.2 对象数学模型的建立方法
2.1.3 对象机理数学模型的建立
2.1.4 描述对象特性的参数及其对过渡过程的影响
2.1.5 被控对象特性参数的实验测定方法
2.2 测量、变送环节特性及其对过渡过程的影响
2.2.1 测量元件
2.2.2 变送器
2.3 执行器特性及其对过渡过程的影响
2.4 控制规律及其对过渡过程的影响
2.4.1 双位控制
2.4.2 比例控制（P）
2.4.3 比例积分控制（PI）
2.4.4 比例微分控制（PD）
2.4.5 比例积分微分控制（PID）
思考题与习题
3 过程参数的检测
3.1 概述
3.1.1 检测过程与测量误差
3.1.2 过程参数的一般检测原理
3.1.3 变送器的基本特性和构成原理
3.1.4 变送器的若干共性问题
3.2 压力检测
3.2.1 压力的表示方法
3.2.2 压力检测概述
3.2.3 弹性式压力检测
3.2.4 电气式压力检测
3.2.5 智能式压力/差压变送器
3.2.6 压力检测仪表的选用和安装
3.3 温度检测
3.3.1 温度检测概述
3.3.2 热电偶及其测温原理
3.3.3 热电阻及其测温原理
3.3.4 温度变送器简介
3.3.5 其他温度检测仪表简介
3.3.6 温度检测仪表的选用和安装
3.4 流量检测
3.4.1 流量检测概述
3.4.2 节流式流量计
3.4.3 转子流量计
3.4.4 电磁流量计
3.4.5 涡轮流量计
3.4.6 旋涡流量计
3.4.7 容积式流量计
3.4.8 其他流量检测方法
3.4.9 流量检测仪表的选用和安装
3.5 物位检测
3.5.1 物位检测概述
3.5.2 差压式液位计
3.5.3 浮筒式液位计
3.5.4 电容式物位计
3.5.5 核辐射式物位计
3.5.6 物位检测仪表的选用和安装
3.6 成分和物性参数的检测
3.6.1 热导式气体成分检测
3.6.2 红外式气体成分检测
3.6.3 溶解氧的检测
3.6.4 pH值的检测
3.6.5 浊度的检测
3.7 软测量技术简介
3.8 安全仪表系统
3.8.1 安全仪表系统的基本概念
3.8.2 安全仪表系统的结构
3.8.3 安全仪表系统(SIS)集成设计
3.8.4 安全仪表系统中传感器设计原则
思考题与习题
4 控制器
5 计算机控制系统
6 执行器
7 简单控制系统
8 复杂控制系统
9 新型控制系统
10 典型化工单元的控制
11 计算机控制系统的应用
附录
附录1 部分压力单位的换算关系
附录2 热电偶分度表
附录3 热电阻分度表
参考文献

张光新，浙江大学控制学院教授、博导，作者在浙江大学长期从事过程自动化仪表的教学及科研工作，目前担任浙江大学控制学院院长。

3.5.6 物位检测仪表的选用和安装　　（1）物位检测仪表的选用　　在各种物位检测方法中，有的方法仅适用于液位检测，有的方法既可用于液位检测，又可用于料位检测。在液位检测中静压式和浮力式检测是常用的，如就地液位指示可根据被测介质的温度、压力选用玻璃板液位计或磁性浮子液位计。它们具有结构简单、工作可靠、精度较高等优点，但不适用于高粘度介质或易燃、易爆等危险性较大介质的液位检测。液位和界面的测量宜选用差压式、浮筒式或浮子式液位仪表。当不能满足要求时，可根据具体情况选用电容式、电阻式(电接触式)、声波式、静压式、雷达式、辐射式等物位仪表。　　不同的设备采用不同的液位计进行测量，不同的液位计适用范围也各不相同。例如储罐液位仪表，可分为接触式(浮子式、差压式等)与非接触式(雷达式、声波式等)，若原油、重质油储罐液位测量，宜采用非接触式；轻质油、化工原料产品(非腐蚀性)储罐液位测量，宜采用非接触式或接触式；储罐就地液位指示，宜选用磁性浮子液位计、浮球液位计，也可选用直读式彩色玻璃板液位计；常压罐、压力罐、拱顶罐、浮顶罐的液体质量、密度、体积、液位等测量，可选用静压式储罐液位计，但高粘度液位测量不宜采用。下面具体介绍一下各种常用仪表的应用场合。　　① 玻璃板液位计适用于就地液位指示，但不宜用于测量深色、粘稠并与管壁有沾染作用的介质的液位指示。对于温度低于80℃、压力小于0.4MPa、不易燃、无爆炸危险和无毒的洁净介质，可选用带护罩的玻璃液位计。　　② 磁性浮子液位计适用于就地液位界面指示，它主要应用在工作压力不大于10MPa，介质温度不大于250℃，介质密度为400~2000kg/m3，介质密度差大于150kg/m3的场合。该液位计不宜用于测量粘度高于600mPa.s的介质的液位。　　③ 差压式液位计用于液位(界面)测量，对于腐蚀性液体、粘稠性液体、熔融性液体、沉淀性液体等，如果采取灌隔离液、吹气或冲液等措施时，亦可选用差压变送器，但测液位的差压变送器应带有迁移机构。对于正常工况下液体密度发生明显变化的介质的液位测量，不宜选用差压式变送器。　　④ 浮筒式液位计用于密度、操作压力范围比较宽的场合，一般介质的液位（界面）测量以及真空、负压或易气化的液体的液位测量。但在密度变化较大的场合，不宜选用浮筒式液位计。　　⑤ 电容式液位计或射频式液位计可用于腐蚀性液体、沉淀性流体以及其它工艺介质的液位连续测量和位式测量。但对于是易粘附电极的导电液体，不宜采用电容式液位计。 两种液位计易受电磁干扰的影响，使用时应采取抗电磁干扰措施。　　⑥ 辐射式液位计可用于高温、高压、高粘度、易结晶、易结焦、强腐蚀、易爆炸、有毒性或低温等液位的非接触式连续测量或位式测量。使用时测量仪表应有衰变补偿，以避免由于辐射源衰变而引起的测量误差，提高运行的稳定性。　　料位测量仪表应根据被测物料的工作条件、粒度、安息角、导电性、腐蚀性、料仓的结构型式以测量要求进行选择。仪表的量程应根据测量对象实际需要显示的范围或实际变化的范围确定。除计量用的物位表外，应使正常物位处于仪表量程的50％左右。用于爆炸危险场所的电子式物位仪表，应根据仪表安装场所的爆炸危险类别及被测介质，选合适的防爆结构型式。用于腐蚀性气体或有害粉尘等场所的电子式物位仪表，应根据使用现场环境，选择合适的防护型式。　　（2）物位检测仪表的安装　　① 玻璃板液位计应安装在便于观察、检修、拆卸的位置；液位计安装应垂直，其垂直允许偏差为液位计长度的5/1000。安装玻璃管液位计时，应用扳手轻轻拧紧，防止玻璃管碎裂。　　② 差压式液位计应安装在温度和湿度波动小、无冲击和振动的地方。导压管要尽可能短； 两边导压管内的液柱压头应保持平衡。　　③ 浮筒式液位计的安装应使浮筒呈垂直状态，并处于正常液位或分界液位的高度。浮筒液位计安装时，浮筒内浮杆必须能自由上下，不能有卡涩现象。　　……

适读人群 ：《化工自动化及仪表》适用于化工、炼油、轻工、冶金、制药、林化工等工艺类专业本科生、专科生及相关专业工程技术人员。
　　全书以控制系统、检测技术、控制装置为主线，并辅以计算机控制系统的应用实例，共分为11章。第1章对系统组成、系统分类、系统的过渡过程以及传递函数等一些基本概念进行介绍，为后面章节的学习做准备。与同类教材相比，本章引入了传递函数和方块图这一基本概念，并对为什么要引入传递函数及方块图这一基本概念进行了说明。第2章介绍系统各组成环节的特性及其对控制质量的影响。在这一章中，除了对被控对象数学模型的建立、对象特性及其对过渡过程的影响进行介绍外，还引入了测量变送、执行器、控制器等其他三个环节特性的分析，使读者对系统特性有一个完整的了解。第3章在简要介绍测量与测量仪表共性的基础上，介绍了常用被测参数的检测方法、检测原理、仪表外特性、仪表选型方法等，并引入了软测量技术和安全仪表系统的介绍。第4章着重介绍数字式及可编程调节器的工作原理、特点及外特性，删除了DDZ-III型模拟调节器方面的内容。第5章介绍工业控制计算机、集散控制系统、可编程控制器、现场总线技术、工业以太网、综合自动化系统等计算机控制装置方面的内容，本章强调的是原理性的、具有共性的内容，避免在某种控制系统或某组态软件上花大量篇幅进行介绍的编写方法。第6章介绍执行器的作用、分类、工作原理、选择与安装等方面的内容，与其他同类教材相比，本章除加重对电动执行器机构的介绍外，还引入了智能式电动执行机构的介绍。第7章介绍简单控制系统的组成、设计、投运与整定，本章引入了一种新的控制器正、反作用的选择方法。第8章介绍串级、均匀、选择、分程、前馈、多冲量等复杂控制系统的组成、特点与应用场合。第9章介绍了解耦、推断、自适应、预测、模糊、神经元网络、智能与专家系统等先进控制系统的基本概念。第10章介绍典型化工操作单元的控制方案。第11章介绍计算机控制系统的应用，对计算机控制系统的设计原则、设计程序、设计方法进行阐述，并对PLC、DCS、FCS等系统的应用进行举例，本章系统地介绍了计算机控制系统的工程设计与实施方面内容，力求使读者掌握计算机控制系统的应用方法。书后附有部分习题的参考答案，并有配套的电子课件供老师教学使用。