《化工儀表及自動化（工藝類專業適用）（第二版）》是2016年化學工業出版社出版的圖書，作者是張光新、楊麗明、王會芹。
基本介紹
編輯推薦,內容簡介,作者簡介,目錄,
編輯推薦
全書以控制系統、檢測技術、控制裝置為主線，並輔以計算機控制系統的套用實例，共分為11章。第1章對系統組成、系統分類、系統的過渡過程以及傳遞函式等一些基本概念進行介紹，為後面章節的學習做準備。與同類教材相比，本章引入了傳遞函式和方塊圖這一基本概念，並對為什麼要引入傳遞函式及方塊圖這一基本概念進行了說明。第2章介紹系統各組成環節的特性及其對控制質量的影響。在這一章中，除了對被控對象數學模型的建立、對象特性及其對過渡過程的影響進行介紹外，還引入了測量變送、執行器、控制器等其他三個環節特性的分析，使讀者對系統特性有一個完整的了解。第3章在簡要介紹測量與測量儀表共性的基礎上，介紹了常用被測參數的檢測方法、檢測原理、儀表外特性、儀表選型方法等，並引入了軟測量技術和安全儀表系統的介紹。第4章著重介紹數字式及可程式調節器的工作原理、特點及外特性，刪除了DDZ-III型模擬調節器方面的內容。第5章介紹工業控制計算機、集散控制系統、可程式控制器、現場匯流排技術、工業乙太網、綜合自動化系統等計算機控制裝置方面的內容，本章強調的是原理性的、具有共性的內容，避免在某種控制系統或某組態軟體上花大量篇幅進行介紹的編寫方法。第6章介紹執行器的作用、分類、工作原理、選擇與安裝等方面的內容，與其他同類教材相比，本章除加重對電動執行器機構的介紹外，還引入了智慧型式電動執行機構的介紹。第7章介紹簡單控制系統的組成、設計、投運與整定，本章引入了一種新的控制器正、反作用的選擇方法。第8章介紹串級、均勻、選擇、分程、前饋、多衝量等複雜控制系統的組成、特點與套用場合。第9章介紹了解耦、推斷、自適應、預測、模糊、神經元網路、智慧型與專家系統等先進控制系統的基本概念。第10章介紹典型化工操作單元的控制方案。第11章介紹計算機控制系統的套用，對計算機控制系統的設計原則、設計程式、設計方法進行闡述，並對PLC、DCS、FCS等系統的套用進行舉例，本章系統地介紹了計算機控制系統的工程設計與實施方面內容，力求使讀者掌握計算機控制系統的套用方法。書後附有部分習題的參考答案，並有配套的電子課件供老師教學使用。
內容簡介
《化工自動化及儀表》以控制系統、檢測技術、控制裝置為主體，並輔以計算機控制系統的套用實例，全書共分11章。第1、2章介紹自動控制基礎知識，第3章介紹檢測技術與檢測儀表，第4、5章介紹控制器與計算機控制裝置，第6章介紹執行器，第7~9章介紹簡單控制系統、複雜控制系統、新型控制系統，第10、11章介紹典型化工單元的控制與計算機控制系統的套用。《化工自動化及儀表》豐富了自控系統理論基礎方面的知識，對新概念、新技術、新系統、新裝置、新方法作了全面的闡述。《化工自動化及儀表》適用於化工、煉油、輕工、冶金、製藥、林化工等工藝類專業本科生、專科生及相關專業工程技術人員。
作者簡介
張光新，浙江大學控制學院教授、博導，作者在浙江大學長期從事過程自動化儀表的教學及科研工作，目前擔任浙江大學控制學院院長。
目錄
1自動控制系統概述1
1.1自動控制系統的組成1
1.2自動控制系統的分類2
1.2.1定值控制系統 2
1.2.2隨動控制系統3
1.2.3程式控制系統3
1.3自動控制系統的過渡過程和品質指標3
1.3.1系統的穩態和動態3
1.3.2系統的過渡過程3
1.3.3描述系統過渡過程的品質指標4
1.4傳遞函式和方塊圖6
1.4.1問題的引入6
1.4.2拉普拉斯變換7
1.4.3傳遞函式9
1.4.4方塊圖9
1.5管道及儀表流程圖13
1.5.1圖形符號14
1.5.2字母代號15
1.5.3儀表位號16
思考題與習題16
2控制系統基本組成環節特性分析18
2.1被控對象特性及其對過渡過程的影響18
2.1.1被控對象的數學描述方法18
2.1.2對象數學模型的建立方法19
2.1.3對象機理數學模型的建立19
2.1.4描述對象特性的參數及其對過渡過程的影響23
2.1.5被控對象特性參數的實驗測定方法26
2.2測量、變送環節特性及其對過渡過程的影響27
2.2.1測量元件28
2.2.2變送器29
2.3執行器特性及其對過渡過程的影響29
2.4控制規律及其對過渡過程的影響31
2.4.1雙位控制31
2.4.2比例控制（P）33
2.4.3比例積分控制（PI）36
2.4.4比例微分控制（PD）38
2.4.5比例積分微分控制（PID）40
思考題與習題41
3過程參數的檢測43
3.1概述43
3.1.1檢測過程與測量誤差43
3.1.2過程參數的一般檢測原理47
3.1.3變送器的基本特性和構成原理48
3.1.4變送器的若干共性問題50
3.2壓力檢測52
3.2.1壓力的表示方法52
3.2.2壓力檢測概述53
3.2.3彈性式壓力檢測53
3.2.4電氣式壓力檢測58
3.2.5智慧型式壓力/差壓變送器60
3.2.6壓力檢測儀表的選用和安裝61
3.3溫度檢測65
3.3.1溫度檢測概述65
3.3.2熱電偶及其測溫原理66
3.3.3熱電阻及其測溫原理72
3.3.4溫度變送器簡介73
3.3.5其他溫度檢測儀表簡介78
3.3.6溫度檢測儀表的選用和安裝78
3.4流量檢測79
3.4.1流量檢測概述80
3.4.2節流式流量計80
3.4.3轉子流量計83
3.4.4電磁流量計85
3.4.5渦輪流量計85
3.4.6旋渦流量計86
3.4.7容積式流量計87
3.4.8其他流量檢測方法87
3.4.9流量檢測儀表的選用和安裝89
3.5物位檢測90
3.5.1物位檢測概述90
3.5.2差壓式液位計91
3.5.3浮筒式液位計91
3.5.4電容式物位計92
3.5.5核輻射式物位計93
3.5.6物位檢測儀表的選用和安裝93
3.6成分和物性參數的檢測94
3.6.1熱導式氣體成分檢測94
3.6.2紅外式氣體成分檢測95
3.6.3溶解氧的檢測95
3.6.4pH值的檢測97
3.6.5濁度的檢測97
3.7軟測量技術簡介97
3.8安全儀表系統100
3.8.1安全儀表系統的基本概念100
3.8.2安全儀表系統的結構101
3.8.3安全儀表系統(SIS)集成設計101
3.8.4安全儀表系統中感測器設計原則102
思考題與習題103
4控制器106
4.1控制器概述106
4.2數字式控制器106
4.2.1數字式控制器的主要特點106
4.2.2數字式控制器的構成原理107
4.2.3SLPC可程式調節器110
思考題與習題116
5計算機控制系統117
5.1概述117
5.1.1計算機控制系統的基本組成117
5.1.2計算機控制系統的發展過程118
5.1.3計算機控制系統的發展特徵120
5.1.4離散化PID控制和數字濾波算法121
5.2可程式序控制器123
5.2.1概述123
5.2.2PLC基本組成124
5.2.3PLC的基本工作原理125
5.2.4PLC的程式設計簡介126
5.3集散控制系統131
5.3.1概述131
5.3.2DCS的硬體體系結構132
5.3.3DCS的軟體系統136
5.3.4DCS的組態（開發與生成）137
5.4現場匯流排控制系統140
5.4.1現場匯流排的概述140
5.4.2基金會現場匯流排143
5.4.3Profibus現場匯流排146
5.4.4幾個具體問題的分析150
5.5工業乙太網151
5.5.1乙太網的介質訪問控制協定151
5.5.2乙太網套用於工業現場的關鍵技術152
5.5.3工業乙太網的套用153
思考題與習題154
6執行器157
6.1概述157
6.1.1執行器在自動控制系統中的作用157
6.1.2執行器的構成157
6.1.3執行器的分類157
6.1.4執行器的作用方式158
6.2執行機構158
6.2.1氣動執行機構158
6.2.2電動執行機構159
6.2.3智慧型式電動執行機構159
6.3調節機構160
6.4調節閥的流量係數和流量特性162
6.4.1流量係數162
6.4.2流量特性163
6.4.3調節閥的可調比165
6.5閥門定位器166
6.5.1電/氣閥門定位器166
6.5.2氣動閥門定位器167
6.5.3智慧型式閥門定位器167
6.6執行器的選擇、計算和安裝168
6.6.1執行器結構形式的選擇168
6.6.2調節閥流量特性的選擇169
6.6.3調節閥的口徑選擇170
6.6.4氣動調節閥的安裝171
思考題與習題172
7簡單控制系統173
7.1簡單控制系統的結構與組成173
7.2自動控制的目的及被控變數的選擇174
7.3對象特性對控制質量的影響及控制變數的選擇176
7.3.1控制變數與干擾變數176
7.3.2對象特性對控制質量的影響176
7.3.3控制變數的選擇原則與選擇方法178
7.4測量滯後對控制質量的影響及測量信號的處理181
7.4.1測量滯後對控制質量的影響181
7.4.2克服測量滯後的幾種方法182
7.4.3測量信號的處理182
7.5負荷變化對控制質量的影響及調節閥的選擇183
7.6控制規律的選擇184
7.6.1控制規律的選擇184
7.6.2控制器正、反作用的選擇184
7.7控制系統的投運與參數整定186
7.7.1控制系統的投運186
7.7.2控制器參數的工程整定186
思考題與習題190
8複雜控制系統192
8.1串級控制系統192
8.1.1概述192
8.1.2串級控制系統的工作過程194
8.1.3串級控制系統的特點及套用範圍195
8.1.4串級控制系統主、副迴路的選擇195
8.1.5主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇198
8.1.6主、副控制器參數的工程整定200
8.2均勻控制系統201
8.2.1均勻控制的目的201
8.2.2均勻控制方案202
8.3比值控制系統203
8.3.1概述203
8.3.2比值控制的類型203
8.4選擇性控制系統206
8.4.1概述206
8.4.2選擇性控制系統的類型206
8.4.3積分飽和及抗積分飽和措施209
8.5分程控制系統210
8.5.1概述210
8.5.2分程控制的套用211
8.5.3分程控制系統套用中應注意的幾個問題213
8.6前饋控制系統213
8.6.1概述213
8.6.2前饋控制系統的結構215
8.6.3前饋控制系統的套用場合216
8.7多衝量控制系統217
思考題與習題219
9新型控制系統222
9.1解耦控制222
9.1.1系統間的相互關聯222
9.1.2解耦控制224
9.2推斷控制226
9.3自適應控制227
9.3.1自適應控制系統的特點與功能227
9.3.2自適應控制系統的類型227
9.4預測控制228
9.4.1預測控制的基本特徵228
9.4.2預測控制算法的類型229
9.5模糊控制232
9.5.1模糊控制的基本原理232
9.5.2模糊控制的幾種方法234
9.6神經元網路控制234
9.6.1神經元模型234
9.6.2人工神經網路236
9.6.3神經網路在自動控制中的套用237
9.7智慧型控制與專家系統237
9.7.1智慧型控制概述237
9.7.2智慧型控制的主要類型238
9.7.3專家控制系統239
9.8故障檢測與故障診斷240
9.8.1提高控制系統可靠性的主要方法240
9.8.2故障檢測與診斷的主要方法241
思考題與習題242
10典型化工單元的控制243
10.1化工單元自動控制的一般設計原則243
10.2流體輸送設備的控制244
10.2.1離心泵的控制244
10.2.2容積式泵的控制245
10.2.3壓縮機的控制245
10.3傳熱設備的控制247
10.3.1無相變情況下傳熱設備的控制248
10.3.2有相變情況下傳熱設備的控制249
10.4化學反應器的自動控制251
10.4.1釜式反應器的自動控制252
10.4.2固定床反應器的自動控制252
10.4.3流化床反應器的自動控制253
10.4.4鼓泡床反應器的控制254
思考題與習題255
11計算機控制系統的套用257
11.1計算機控制系統的工程設計257
11.1.1計算機控制系統的基本設計原則257
11.1.2計算機控制系統的工程設計程式257
11.1.3計算機控制系統的硬體設計258
11.1.4計算機控制系統的軟體設計260
11.2PLC在啤酒發酵過程中的套用260
11.2.1發酵過程的生產工藝和控制要求簡介260
11.2.2S7 PLC的硬體設計261
11.2.3軟體設計263
11.3DCS在鏈條鍋爐系統中的套用265
11.3.1工藝簡介265
11.3.2系統的主要控制要求266
11.3.3系統控制方案分析266
11.3.4控制方案在DCS上的實現267
11.4FCS在大顆粒尿素裝置中的套用簡介272
11.4.1工藝簡介272
11.4.2DeltaV系統簡介273
11.4.3控制要求在FCS上的實現273
思考題與習題274
部分習題參考答案276
附錄280
附錄1部分壓力單位的換算關係280
附錄2熱電偶分度表280
附錄3熱電阻分度表282
參考文獻284
1.1自動控制系統的組成1
1.2自動控制系統的分類2
1.2.1定值控制系統 2
1.2.2隨動控制系統3
1.2.3程式控制系統3
1.3自動控制系統的過渡過程和品質指標3
1.3.1系統的穩態和動態3
1.3.2系統的過渡過程3
1.3.3描述系統過渡過程的品質指標4
1.4傳遞函式和方塊圖6
1.4.1問題的引入6
1.4.2拉普拉斯變換7
1.4.3傳遞函式9
1.4.4方塊圖9
1.5管道及儀表流程圖13
1.5.1圖形符號14
1.5.2字母代號15
1.5.3儀表位號16
思考題與習題16
2控制系統基本組成環節特性分析18
2.1被控對象特性及其對過渡過程的影響18
2.1.1被控對象的數學描述方法18
2.1.2對象數學模型的建立方法19
2.1.3對象機理數學模型的建立19
2.1.4描述對象特性的參數及其對過渡過程的影響23
2.1.5被控對象特性參數的實驗測定方法26
2.2測量、變送環節特性及其對過渡過程的影響27
2.2.1測量元件28
2.2.2變送器29
2.3執行器特性及其對過渡過程的影響29
2.4控制規律及其對過渡過程的影響31
2.4.1雙位控制31
2.4.2比例控制（P）33
2.4.3比例積分控制（PI）36
2.4.4比例微分控制（PD）38
2.4.5比例積分微分控制（PID）40
思考題與習題41
3過程參數的檢測43
3.1概述43
3.1.1檢測過程與測量誤差43
3.1.2過程參數的一般檢測原理47
3.1.3變送器的基本特性和構成原理48
3.1.4變送器的若干共性問題50
3.2壓力檢測52
3.2.1壓力的表示方法52
3.2.2壓力檢測概述53
3.2.3彈性式壓力檢測53
3.2.4電氣式壓力檢測58
3.2.5智慧型式壓力/差壓變送器60
3.2.6壓力檢測儀表的選用和安裝61
3.3溫度檢測65
3.3.1溫度檢測概述65
3.3.2熱電偶及其測溫原理66
3.3.3熱電阻及其測溫原理72
3.3.4溫度變送器簡介73
3.3.5其他溫度檢測儀表簡介78
3.3.6溫度檢測儀表的選用和安裝78
3.4流量檢測79
3.4.1流量檢測概述80
3.4.2節流式流量計80
3.4.3轉子流量計83
3.4.4電磁流量計85
3.4.5渦輪流量計85
3.4.6旋渦流量計86
3.4.7容積式流量計87
3.4.8其他流量檢測方法87
3.4.9流量檢測儀表的選用和安裝89
3.5物位檢測90
3.5.1物位檢測概述90
3.5.2差壓式液位計91
3.5.3浮筒式液位計91
3.5.4電容式物位計92
3.5.5核輻射式物位計93
3.5.6物位檢測儀表的選用和安裝93
3.6成分和物性參數的檢測94
3.6.1熱導式氣體成分檢測94
3.6.2紅外式氣體成分檢測95
3.6.3溶解氧的檢測95
3.6.4pH值的檢測97
3.6.5濁度的檢測97
3.7軟測量技術簡介97
3.8安全儀表系統100
3.8.1安全儀表系統的基本概念100
3.8.2安全儀表系統的結構101
3.8.3安全儀表系統(SIS)集成設計101
3.8.4安全儀表系統中感測器設計原則102
思考題與習題103
4控制器106
4.1控制器概述106
4.2數字式控制器106
4.2.1數字式控制器的主要特點106
4.2.2數字式控制器的構成原理107
4.2.3SLPC可程式調節器110
思考題與習題116
5計算機控制系統117
5.1概述117
5.1.1計算機控制系統的基本組成117
5.1.2計算機控制系統的發展過程118
5.1.3計算機控制系統的發展特徵120
5.1.4離散化PID控制和數字濾波算法121
5.2可程式序控制器123
5.2.1概述123
5.2.2PLC基本組成124
5.2.3PLC的基本工作原理125
5.2.4PLC的程式設計簡介126
5.3集散控制系統131
5.3.1概述131
5.3.2DCS的硬體體系結構132
5.3.3DCS的軟體系統136
5.3.4DCS的組態（開發與生成）137
5.4現場匯流排控制系統140
5.4.1現場匯流排的概述140
5.4.2基金會現場匯流排143
5.4.3Profibus現場匯流排146
5.4.4幾個具體問題的分析150
5.5工業乙太網151
5.5.1乙太網的介質訪問控制協定151
5.5.2乙太網套用於工業現場的關鍵技術152
5.5.3工業乙太網的套用153
思考題與習題154
6執行器157
6.1概述157
6.1.1執行器在自動控制系統中的作用157
6.1.2執行器的構成157
6.1.3執行器的分類157
6.1.4執行器的作用方式158
6.2執行機構158
6.2.1氣動執行機構158
6.2.2電動執行機構159
6.2.3智慧型式電動執行機構159
6.3調節機構160
6.4調節閥的流量係數和流量特性162
6.4.1流量係數162
6.4.2流量特性163
6.4.3調節閥的可調比165
6.5閥門定位器166
6.5.1電/氣閥門定位器166
6.5.2氣動閥門定位器167
6.5.3智慧型式閥門定位器167
6.6執行器的選擇、計算和安裝168
6.6.1執行器結構形式的選擇168
6.6.2調節閥流量特性的選擇169
6.6.3調節閥的口徑選擇170
6.6.4氣動調節閥的安裝171
思考題與習題172
7簡單控制系統173
7.1簡單控制系統的結構與組成173
7.2自動控制的目的及被控變數的選擇174
7.3對象特性對控制質量的影響及控制變數的選擇176
7.3.1控制變數與干擾變數176
7.3.2對象特性對控制質量的影響176
7.3.3控制變數的選擇原則與選擇方法178
7.4測量滯後對控制質量的影響及測量信號的處理181
7.4.1測量滯後對控制質量的影響181
7.4.2克服測量滯後的幾種方法182
7.4.3測量信號的處理182
7.5負荷變化對控制質量的影響及調節閥的選擇183
7.6控制規律的選擇184
7.6.1控制規律的選擇184
7.6.2控制器正、反作用的選擇184
7.7控制系統的投運與參數整定186
7.7.1控制系統的投運186
7.7.2控制器參數的工程整定186
思考題與習題190
8複雜控制系統192
8.1串級控制系統192
8.1.1概述192
8.1.2串級控制系統的工作過程194
8.1.3串級控制系統的特點及套用範圍195
8.1.4串級控制系統主、副迴路的選擇195
8.1.5主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇198
8.1.6主、副控制器參數的工程整定200
8.2均勻控制系統201
8.2.1均勻控制的目的201
8.2.2均勻控制方案202
8.3比值控制系統203
8.3.1概述203
8.3.2比值控制的類型203
8.4選擇性控制系統206
8.4.1概述206
8.4.2選擇性控制系統的類型206
8.4.3積分飽和及抗積分飽和措施209
8.5分程控制系統210
8.5.1概述210
8.5.2分程控制的套用211
8.5.3分程控制系統套用中應注意的幾個問題213
8.6前饋控制系統213
8.6.1概述213
8.6.2前饋控制系統的結構215
8.6.3前饋控制系統的套用場合216
8.7多衝量控制系統217
思考題與習題219
9新型控制系統222
9.1解耦控制222
9.1.1系統間的相互關聯222
9.1.2解耦控制224
9.2推斷控制226
9.3自適應控制227
9.3.1自適應控制系統的特點與功能227
9.3.2自適應控制系統的類型227
9.4預測控制228
9.4.1預測控制的基本特徵228
9.4.2預測控制算法的類型229
9.5模糊控制232
9.5.1模糊控制的基本原理232
9.5.2模糊控制的幾種方法234
9.6神經元網路控制234
9.6.1神經元模型234
9.6.2人工神經網路236
9.6.3神經網路在自動控制中的套用237
9.7智慧型控制與專家系統237
9.7.1智慧型控制概述237
9.7.2智慧型控制的主要類型238
9.7.3專家控制系統239
9.8故障檢測與故障診斷240
9.8.1提高控制系統可靠性的主要方法240
9.8.2故障檢測與診斷的主要方法241
思考題與習題242
10典型化工單元的控制243
10.1化工單元自動控制的一般設計原則243
10.2流體輸送設備的控制244
10.2.1離心泵的控制244
10.2.2容積式泵的控制245
10.2.3壓縮機的控制245
10.3傳熱設備的控制247
10.3.1無相變情況下傳熱設備的控制248
10.3.2有相變情況下傳熱設備的控制249
10.4化學反應器的自動控制251
10.4.1釜式反應器的自動控制252
10.4.2固定床反應器的自動控制252
10.4.3流化床反應器的自動控制253
10.4.4鼓泡床反應器的控制254
思考題與習題255
11計算機控制系統的套用257
11.1計算機控制系統的工程設計257
11.1.1計算機控制系統的基本設計原則257
11.1.2計算機控制系統的工程設計程式257
11.1.3計算機控制系統的硬體設計258
11.1.4計算機控制系統的軟體設計260
11.2PLC在啤酒發酵過程中的套用260
11.2.1發酵過程的生產工藝和控制要求簡介260
11.2.2S7 PLC的硬體設計261
11.2.3軟體設計263
11.3DCS在鏈條鍋爐系統中的套用265
11.3.1工藝簡介265
11.3.2系統的主要控制要求266
11.3.3系統控制方案分析266
11.3.4控制方案在DCS上的實現267
11.4FCS在大顆粒尿素裝置中的套用簡介272
11.4.1工藝簡介272
11.4.2DeltaV系統簡介273
11.4.3控制要求在FCS上的實現273
思考題與習題274
部分習題參考答案276
附錄280
附錄1部分壓力單位的換算關係280
附錄2熱電偶分度表280
附錄3熱電阻分度表282
參考文獻284
