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201.6
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| 內容簡介： |
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《化工自动化及仪表》以控制系统、检测技术、控制装置为主体，并辅以计算机控制系统的应用实例，全书共分11章。第1、2章介绍自动控制基础知识，第3章介绍检测技术与检测仪表，第4、5章介绍控制器与计算机控制装置，第6章介绍执行器，第7~9章介绍简单控制系统、复杂控制系统、新型控制系统，第10、11章介绍典型化工单元的控制与计算机控制系统的应用。《化工自动化及仪表》丰富了自控系统理论基础方面的知识，对新概念、新技术、新系统、新装置、新方法作了全面的阐述。《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。
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| 關於作者： |
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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。
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| 目錄：
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1自动控制系统概述11.1自动控制系统的组成11.2自动控制系统的分类21.2.1定值控制系统 21.2.2随动控制系统31.2.3程序控制系统31.3自动控制系统的过渡过程和品质指标31.3.1系统的稳态和动态31.3.2系统的过渡过程31.3.3描述系统过渡过程的品质指标41.4传递函数和方块图61.4.1问题的引入61.4.2拉普拉斯变换71.4.3传递函数91.4.4方块图91.5管道及仪表流程图131.5.1图形符号141.5.2字母代号151.5.3仪表位号16思考题与习题162控制系统基本组成环节特性分析182.1被控对象特性及其对过渡过程的影响182.1.1被控对象的数学描述方法182.1.2对象数学模型的建立方法192.1.3对象机理数学模型的建立192.1.4描述对象特性的参数及其对过渡过程的影响232.1.5被控对象特性参数的实验测定方法262.2测量、变送环节特性及其对过渡过程的影响272.2.1测量元件282.2.2变送器292.3执行器特性及其对过渡过程的影响292.4控制规律及其对过渡过程的影响312.4.1双位控制312.4.2比例控制（P）332.4.3比例积分控制（PI）362.4.4比例微分控制（PD）382.4.5比例积分微分控制（PID）40思考题与习题413过程参数的检测433.1概述433.1.1检测过程与测量误差433.1.2过程参数的一般检测原理473.1.3变送器的基本特性和构成原理483.1.4变送器的若干共性问题503.2压力检测523.2.1压力的表示方法523.2.2压力检测概述533.2.3弹性式压力检测533.2.4电气式压力检测583.2.5智能式压力/差压变送器603.2.6压力检测仪表的选用和安装613.3温度检测653.3.1温度检测概述653.3.2热电偶及其测温原理663.3.3热电阻及其测温原理723.3.4温度变送器简介733.3.5其他温度检测仪表简介783.3.6温度检测仪表的选用和安装783.4流量检测793.4.1流量检测概述803.4.2节流式流量计803.4.3转子流量计833.4.4电磁流量计853.4.5涡轮流量计853.4.6旋涡流量计863.4.7容积式流量计873.4.8其他流量检测方法873.4.9流量检测仪表的选用和安装893.5物位检测903.5.1物位检测概述903.5.2差压式液位计913.5.3浮筒式液位计913.5.4电容式物位计923.5.5核辐射式物位计933.5.6物位检测仪表的选用和安装933.6成分和物性参数的检测943.6.1热导式气体成分检测943.6.2红外式气体成分检测953.6.3溶解氧的检测953.6.4pH值的检测973.6.5浊度的检测973.7软测量技术简介973.8安全仪表系统1003.8.1安全仪表系统的基本概念1003.8.2安全仪表系统的结构1013.8.3安全仪表系统(SIS)集成设计1013.8.4安全仪表系统中传感器设计原则102思考题与习题1034控制器1064.1控制器概述1064.2数字式控制器1064.2.1数字式控制器的主要特点1064.2.2数字式控制器的构成原理1074.2.3SLPC可编程调节器110思考题与习题1165计算机控制系统1175.1概述1175.1.1计算机控制系统的基本组成1175.1.2计算机控制系统的发展过程1185.1.3计算机控制系统的发展特征1205.1.4离散化PID控制和数字滤波算法1215.2可编程序控制器1235.2.1概述1235.2.2PLC基本组成1245.2.3PLC的基本工作原理1255.2.4PLC的程序设计简介1265.3集散控制系统1315.3.1概述1315.3.2DCS的硬件体系结构1325.3.3DCS的软件系统1365.3.4DCS的组态（开发与生成）1375.4现场总线控制系统1405.4.1现场总线的概述1405.4.2基金会现场总线1435.4.3Profibus现场总线1465.4.4几个具体问题的分析1505.5工业以太网1515.5.1以太网的介质访问控制协议1515.5.2以太网应用于工业现场的关键技术1525.5.3工业以太网的应用153思考题与习题1546执行器1576.1概述1576.1.1执行器在自动控制系统中的作用1576.1.2执行器的构成1576.1.3执行器的分类1576.1.4执行器的作用方式1586.2执行机构1586.2.1气动执行机构1586.2.2电动执行机构1596.2.3智能式电动执行机构1596.3调节机构1606.4调节阀的流量系数和流量特性1626.4.1流量系数1626.4.2流量特性1636.4.3调节阀的可调比1656.5阀门定位器1666.5.1电/气阀门定位器1666.5.2气动阀门定位器1676.5.3智能式阀门定位器1676.6执行器的选择、计算和安装1686.6.1执行器结构形式的选择1686.6.2调节阀流量特性的选择1696.6.3调节阀的口径选择1706.6.4气动调节阀的安装171思考题与习题1727简单控制系统1737.1简单控制系统的结构与组成1737.2自动控制的目的及被控变量的选择1747.3对象特性对控制质量的影响及控制变量的选择1767.3.1控制变量与干扰变量1767.3.2对象特性对控制质量的影响1767.3.3控制变量的选择原则与选择方法1787.4测量滞后对控制质量的影响及测量信号的处理1817.4.1测量滞后对控制质量的影响1817.4.2克服测量滞后的几种方法1827.4.3测量信号的处理1827.5负荷变化对控制质量的影响及调节阀的选择1837.6控制规律的选择1847.6.1控制规律的选择1847.6.2控制器正、反作用的选择1847.7控制系统的投运与参数整定1867.7.1控制系统的投运1867.7.2控制器参数的工程整定186思考题与习题1908复杂控制系统1928.1串级控制系统1928.1.1概述1928.1.2串级控制系统的工作过程1948.1.3串级控制系统的特点及应用范围1958.1.4串级控制系统主、副回路的选择1958.1.5主、副控制器控制规律及正、反作用的选择1988.1.6主、副控制器参数的工程整定2008.2均匀控制系统2018.2.1均匀控制的目的2018.2.2均匀控制方案2028.3比值控制系统2038.3.1概述2038.3.2比值控制的类型2038.4选择性控制系统2068.4.1概述2068.4.2选择性控制系统的类型2068.4.3积分饱和及抗积分饱和措施2098.5分程控制系统2108.5.1概述2108.5.2分程控制的应用2118.5.3分程控制系统应用中应注意的几个问题2138.6前馈控制系统2138.6.1概述2138.6.2前馈控制系统的结构2158.6.3前馈控制系统的应用场合2168.7多冲量控制系统217思考题与习题2199新型控制系统2229.1解耦控制2229.1.1系统间的相互关联2229.1.2解耦控制2249.2推断控制2269.3自适应控制2279.3.1自适应控制系统的特点与功能2279.3.2自适应控制系统的类型2279.4预测控制2289.4.1预测控制的基本特征2289.4.2预测控制算法的类型2299.5模糊控制2329.5.1模糊控制的基本原理2329.5.2模糊控制的几种方法2349.6神经元网络控制2349.6.1神经元模型2349.6.2人工神经网络2369.6.3神经网络在自动控制中的应用2379.7智能控制与专家系统2379.7.1智能控制概述2379.7.2智能控制的主要类型2389.7.3专家控制系统2399.8故障检测与故障诊断2409.8.1提高控制系统可靠性的主要方法2409.8.2故障检测与诊断的主要方法241思考题与习题24210典型化工单元的控制24310.1化工单元自动控制的一般设计原则24310.2流体输送设备的控制24410.2.1离心泵的控制24410.2.2容积式泵的控制24510.2.3压缩机的控制24510.3传热设备的控制24710.3.1无相变情况下传热设备的控制24810.3.2有相变情况下传热设备的控制24910.4化学反应器的自动控制25110.4.1釜式反应器的自动控制25210.4.2固定床反应器的自动控制25210.4.3流化床反应器的自动控制25310.4.4鼓泡床反应器的控制254思考题与习题25511计算机控制系统的应用25711.1计算机控制系统的工程设计25711.1.1计算机控制系统的基本设计原则25711.1.2计算机控制系统的工程设计程序25711.1.3计算机控制系统的硬件设计25811.1.4计算机控制系统的软件设计26011.2PLC在啤酒发酵过程中的应用26011.2.1发酵过程的生产工艺和控制要求简介26011.2.2S7 PLC的硬件设计26111.2.3软件设计26311.3DCS在链条锅炉系统中的应用26511.3.1工艺简介26511.3.2系统的主要控制要求26611.3.3系统控制方案分析26611.3.4控制方案在DCS上的实现26711.4FCS在大颗粒尿素装置中的应用简介27211.4.1工艺简介27211.4.2DeltaV系统简介27311.4.3控制要求在FCS上的实现273思考题与习题274部分习题参考答案276附录280附录1部分压力单位的换算关系280附录2热电偶分度表280附录3热电阻分度表282参考文献284
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伴随着科学技术的迅速发展，自动化技术已成为当今举世瞩目的高技术之一，涉及人类生产、生活、国防、科研等领域的各个层面，是信息时代的一大标志。自动化技术的进步极大地推动了工业生产的飞速发展，随着生产过程的大型化、复杂化，各种类型的自动控制系统已经成了现代工业生产实现安全、高效、优质、低耗的基本条件和重要保证。因此，对工艺类专业的工程技术人员来说，学习和掌握必要的自动化知识，对于管理与开发现代化生产过程是十分重要的。《化工自动化及仪表》是一本适用于化工、炼油、轻工、冶金等工艺类专业本、专科学生的自动化教材。本书的指导思想是结合信息时代的特点，在介绍传统自动控制基础知识的同时，对新概念、新技术、新系统、新装置、新方法作了全面的阐述，以适应自动化理论、自动化技术、计算机技术、检测技术的新发展。《化工自动化及仪表》是教改项目（世行贷款）《化工类专业创新人才培养模式、教学内容、教学方法和教学技术改革的研究与实施》的研究成果之一。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章着重介绍数字式控制器及可编程调节器的工作原理、特点及外特性，删除了DDZⅢ型调节器方面的内容。第5章介绍工业控制计算机、可编程序控制器、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网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、比值、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、智能控制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。为方便教学，《化工自动化及仪表》配套的电子教案可免费提供给采用本书作为教材的大专院校使用。如有需要，请发电子邮件至cipedu@163.com。由浙江大学、北京化工大学、华东理工大学等联合编写的《化工仪表及自动化例题习题集》（第三版）内容基本上覆盖了目前化学工业出版社已经出版的同类教材的所有习题与思考题，除了对主要的习题给出了详细的题解外，还列举了部分例题进行了深入的分析，以使该课程的任课教师与学生能更好地理解教材的内容与要点，欢迎广大师生及读者选用。本书的编写得到了浙江大学周泽魁、黄志尧、张宏建三位教授以及浙江工程设计有限公司徐立伟高级工程师的大力支持和热情帮助，在此表示衷心的感谢。由于编著者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。编著者2015年12月
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