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《化工仪表及自动化》基于生产实际和工程应用，介绍了化工过程中自动控制系统的基本知识。重点介绍了被控对象的建模、检测变送仪表、显示仪表、自动控制仪表、过程控制系统的设计、参数整定及常用过程自动控制系统的分析。在简单、复杂控制系统的基础上，还介绍了新型控制系统与计算机控制系统。对电子化、微型化、数字化和智能化等先进的过程自动控制仪表的工作原理及其外特性以及计算机集散控制系统和现场总线自动控制系统进行了深入、系统和详细的分析和论述。全书内容丰富，取材新颖，结构严谨，系统性强

第2版前言

第1版前言

第1章概述1

11自动控制系统的组成1

12自动控制系统的分类2

121按系统的结构特点分类3

122按给定信号的特点分类3

13自动控制系统的品质指标3

131静态与动态3

132系统的品质指标4

14工艺管道及控制流程图6

141仪表功能标志7

142仪表位号7

143仪表的图形符号及安装位置7

144测量点与连接线的图形符号7

145常见执行机构及控制阀体的

图形符号8

146常规仪表控制系统图形符号

示例8

15化工自动化的发展概况8

151仪表化与局部自动化阶段8

152综合自动化阶段9

153全盘自动化阶段9

习题与思考题9

第2章对象特性及其建模11

21对象的数学模型11

22模型形式及参数特性12

221线性系统输入输出模型的

表示12

222模型特性参数对被控变量

的影响14

23模型建立的方法17

231机理建模方法17

232实验建模方法20

233混合建模方法23

习题与思考题23

第3章检测变送仪表25

31检测变送仪表的基本性能与分类25

311检测的基本概念25

312检测仪表的基本性能26

313检测仪表的分类29

314变送器的使用30

32压力检测仪表31

321压力的基本概念32

322压力检测仪表的分类32

323差压（压力）变送器35

324差动电容差压（压力）变

送器37

325微型化压力变送器38

326压力检测仪表的选用和

安装41

33温度检测仪表43

331温度测量的方法43

332热电偶温度检测仪表44

333热电阻温度检测仪表50

334DDZ—Ⅲ型温度变送器52

335微型化温度变送器53

34流量检测仪表54

341流量的基本概念54

342差压式流量计55

343靶式流量计59

344转子流量计59

345容积式流量计61

346涡轮流量计62

347涡街流量计63

348电磁流量计64

35物位检测仪表65

351浮力式液位变送器65

352差压式液位计66

353电容式物位计68

354超声波物位计70

355光电式物位计72

36成分分析仪表72

361pH计74

362红外气体分析仪75

363气相色谱分析仪76

364氧量分析仪77

37显示仪表80

371模拟式显示仪表80

372数字式显示仪表81

373显示仪表的发展趋势81

374全数字式显示仪表82

375数字模拟混合显示仪表83

376虚拟显示仪表84

习题与思考题85

第4章自动控制仪表87

41控制器的发展与分类87

411控制器的发展过程87

412控制器的分类88

42控制器基本控制规律88

421双位控制89

422比例控制（P）90

423比例积分控制（PI）93

424比例微分控制（PD）95

425比例积分微分控制（PID）96

426PID控制规律总结96

43模拟式控制器97

44数字式控制器98

441数字式控制器的组成98

442可编程序控制器100

443专家自整定控制器104

习题与思考题104

第5章执行器105

51概述105

511执行器的分类及特点105

512执行器的组合方式105

513执行器的基本结构106

52调节机构106

521调节阀的分类107

522调节阀的流量特性108

53执行机构112

531电动执行机构112

532气动执行机构113

54电—气转换器和电—气阀门

定位器114

55执行器的选择115

551执行器结构形式的选择115

552调节阀流量特性的选择116

553调节阀口径的选择117

习题与思考题118

第6章简单控制系统119

61简单控制系统的基本结构119

62简单控制系统设计的主要内容120

63简单控制系统的方案设计120

631被控变量的选择120

632操纵变量的选择121

633放大系数、时间常数和滞后

时间对控制质量的影响122

64元件特性对控制系统的影响124

641测量元件时间常数对控制系统

的影响124

642测量元件输出信号传递滞后对

控制系统的影响125

643执行元件对控制系统的影响126

65控制器的设计126

651控制器控制规律的选择126

652控制器正、反作用的确定127

66控制器参数的工程整定128

661临界比例度法128

662衰减曲线法130

663经验法131

67单回路控制系统的投运131

68简单控制系统的分析与设计132

681蒸汽加热、物料温度控制系统

的分析与设计132

682喷雾式干燥设备控制系统的分

析与设计133

683精馏塔控制系统的分析与

设计134

习题与思考题138

第7章复杂控制系统139

71提高控制品质的控制系统139

711串级控制系统139

712前馈控制系统147

713大延时控制系统153

72特定要求过程控制系统155

721比值控制系统155

722均匀控制系统156

723分程控制系统158

724选择性控制系统161

习题与思考题162

第8章计算机控制系统164

81计算机控制系统的组成与特点164

811计算机控制系统的组成164

812计算机控制系统的特点及

用途164

82直接数字控制系统165

83集散控制系统166

84现场总线控制系统168

841现场总线的组成168

842现场总线控制系统的结构168

843现场总线控制系统的特点169

85控制系统实例分析170

851工业水处理pH值的智能

控制170

852集散控制系统在火力发电厂中

的应用实例173

853现场总线控制系统的应用

实例176

习题与思考题179

附录180

附录A铂铑10铂热电偶分度表180

附录B镍铬铜镍热电偶分度表184

附录C镍铬镍硅热电偶分度表185

附录DPt100热电阻分度表188

附录ECu50热电阻分度表191

附录FCu100热电阻分度表191

参考文献193

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前言

第2版前言本书是普通高等教育“十三五”规划教材。

本书是在基本保持第1版体系结构的基础上，对其内容进行增减、适当修改而成的，取消原书中第4章，只将其中数字式显示仪表和虚拟显示仪表两节内容放到本书中的第3章，而对模拟显示仪表只做简单介绍。根据自动控制系统组成的各个环节，将原第5章的执行器部分独立成为一章，强调了执行器这一环节，而且删改了一部分内容，提高教材的易读性，便于读者理解掌握相关内容。

随着现代工业生产的迅速发展，生产过程规模不断扩大，化工自动化已成为一项庞大的系统工程，生产过程控制系统的结构日益复杂。微电子技术、数据通信技术、网络技术和计算机多媒体技术在化工自动化中已得到日益广泛的应用，仪表自动化已向电子化、微型化、数字化和智能化的方向发展；化工控制系统从传统的仪表控制系统向计算机集散控制系统和现场总线控制系统迅速发展已成为不争的事实。本书以“理论联系实际、重在能力培养和与时俱进”为原则，紧密联系国内生产实际和国内外先进的技术水平，以目前国内仍在广泛应用仪表控制系统为主线展开深入的讨论，并详细介绍了代表当今仪表自动化发展方向的电子化、微型化、数字化和智能化过程控制仪表以及计算机集散控制系统和现场总线控制系统，以便使培养的学生适应目前自动化技术发展的需要。

本书将自动控制仪表和控制系统有机地结合起来，结合现代工业生产过程的特点，介绍过程控制系统的设计方法和典型过程控制系统的分析，做到系统性与典型性相统一，技术先进性与工程实用性相融合。本书内容丰富，取材新颖，结构严谨，系统性强。在内容叙述上，注重由浅入深，简明扼要，通俗易懂，以工程应用实例引导读者正确运用基础理论和新技术解决工程实际问题，充分体现了理论联系实际和重在能力培养的原则。

本书可作为高等学校化工、食品、制药、环境、轻工、生物等工艺类专业的本科生教材以及相近专业的本科生教材，亦可作为相关专业的研究生和工程技术人员的参考用书。

本书由李学聪、林德杰任主编，宋亚男任副主编。第1、2章由林德杰编写；第3、4章由李学聪编写；第5章由曾珞亚编写；第6章由唐雄民编写；第7章由宋亚男编写；第8章由朱燕飞编写。广东工业大学自动化学院领导对本书的编写给予了大力支持。在此，对各位专家、教授和领导表示衷心感谢。本书的编写参考了大量文献和资料，在此对有关单位和作者一并致谢。

由于编者水平有限，书中缺点和错误在所难免，敬请广大师生和读者批评指正。

编者第1版前言“化工仪表及自动化”是高等工科院校化工工艺和相近专业的一门必修课。本书以被控对象的特性、检测变送仪表、自动控制仪表、过程控制系统的设计和分析为主线展开论述，系统地阐述了各种化工自动控制系统的基本原理、结构、特点及应用。

随着现代工业生产的迅速发展，生产过程规模不断扩大，化工自动化已成为一项庞大的系统工程，生产过程控制系统的结构日益复杂。微电子技术、数据通信技术、网络技术和计算机多媒体技术在化工自动化中已得到日益广泛的应用，仪表自动化已向电子化、微型化、数字化和智能化的方向发展。化工控制系统从传统的仪表控制系统向计算机集散控制系统和现场总线控制系统迅速发展已成为不争的事实。本书以“理论联系实际，重在能力培养，与时俱进”为原则，详细介绍了代表当今仪表自动化发展方向的电子化、微型化、数字化和智能化过程控制仪表以及计算机集散控制系统和现场总线控制系统，以适应目前自动化技术发展的需要。

本书将自动控制仪表和控制系统有机地结合起来，结合现代工业生产过程的特点，介绍过程控制系统的设计方法和典型过程控制系统的分析，做到系统性与典型性相统一，技术先进性与工程实用性相融合。本书内容丰富，取材新颖，结构严谨，系统性强。在内容叙述上，注重由浅入深，简明扼要，通俗易懂，以工程应用实例引导读者正确运用基础理论和新技术解决工程实际问题，充分体现了理论联系实际和重在能力培养的原则。

本书可作为高等学校化工、食品、制药、环境、轻工、生物等工艺类专业的本科生教材以及相近专业的本科生教材，亦可作为相关专业的研究生和工程技术人员的参考用书。

本书由广东工业大学林德杰任主编，并编写第1、2、4章；广东工业大学李学聪编写第3章，并任副主编；广东工业大学宋亚男编写第7章，并任副主编；广东工业大学曾珞亚编写第5章；广东工业大学朱燕飞编写第8章；广东工业大学唐雄民编写第6章。广东工业大学自动化学院领导对本书的编写给予了大力支持。在此，对各位专家、教授和领导表示衷心感谢。本书的编写参考了大量文献和资料，在此对有关单位和作者一并致谢。

由于编者水平有限，书中缺点和错误在所难免，敬请广大师生和读者批评指正。

编者