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绪论1

一、工业过程自动化发展概况1

目 录1

二、本教材特点与要求2

第一章自动控制系统基本知识4

第一节 自动控制系统的组成4

第二节 自动控制系统控制流程图与方框图5

一、自动控制系统工艺控制流程图5

第二章被控对象的特性 19

二、自动控制系统的方框图和常用术语9

第三节 自动控制系统的分类10

一、工业自动化系统的分类10

二、自动控制系统的分类11

第四节 自动控制系统的过渡过程与质量指标12

一、自动控制系统的过渡过程12

二、自动控制系统的质量指标14

三、影响控制系统质量指标的因素16

思考题与习题17

第一节概述19

一、工业过程被控对象的类型与特点19

二、工业过程被控对象的描述方法20

第二节被控对象数学模型的建立20

一、一阶对象数学模型20

二、二阶对象数学模型22

三、积分对象数学模型23

一、被控对象的负荷及自衡24

第三节描述被控对象特性的参数24

二、放大系数K25

三、时间常数T26

四、滞后时间τ28

第四节被控对象特性的实验测定方法30

一、阶跃扰动法31

二、矩形脉冲扰动法32

思考题与习题33

第三章工业过程参数的检测仪表35

第一节工业自动化仪表概述35

一、工业自动化仪表的分类35

二、工业自动化仪表的主要性能指标39

一、压力检测方法及仪表类型42

第二节压力检测仪表42

二、弹性式压力仪表43

三、电气式压力仪表46

四、压力检测仪表的选用与安装50

第三节温度检测仪表54

一、温度的表示方法及测量仪表的分类54

二、热电偶温度计57

三、热电阻温度计66

四、温度检测仪表的选用与安装70

第四节流量检测仪表72

一、流量的表示方法及仪表的分类72

二、差压式流量计73

三、转子流量计78

四、电磁流量计83

五、涡轮流量计85

六、椭圆齿轮流量计86

七、流量检测仪表的选用87

第五节物位检测仪表89

一、物位测量方法及仪表的分类89

二、浮力式液位计91

三、静压式液位计93

四、差压式液位计94

五、超声波式物位计97

六、物位检测仪表的选用98

思考题与习题98

一、气动仪表的基本气动元件及组件101

第四章变送仪表101

第一节压力变送器101

二、气动压力变送器（QBY）104

第二节差压变送器106

一、DBC型电动差压变送器的工作原理106

二、电动差压变送器的实际应用108

第三节温度变送器110

一、DDZ-Ⅱ型电动温度变送器主要性能指标110

二、DDZ-Ⅱ型电动温度变送器组成与原理分析110

思考题与习题113

第五章显示仪表114

第一节动圈式显示仪表114

一、配热电偶的XCZ-101型动圈式显示仪表115

二、配热电阻的XCZ-102型动圈式显示仪表119

第二节 自动平衡式显示仪表120

一、自动平衡式电子电位差计121

二、自动平衡式电子电桥124

第三节数字式显示仪表126

一、数字式显示仪表的组成与原理126

二、A/D转换127

三、非线性补偿130

四、信号的标准化及标度变换130

五、普通数字化显示仪表组成举例131

六、带微机的数字显示仪表131

思考题与习题132

第一节概述134

第六章自动控制仪表134

第二节基本控制规律及其对控制过程的影响135

一、双位控制规律135

二、比例控制规律136

三、积分控制规律139

四、微分控制规律141

五、比例积分微分控制规律143

第三节气动控制器144

一、QTL-500型比例积分控制器144

二、膜片式微分控制器148

第四节电动控制器149

一、DTL-121型电动控制器的组成及原理151

二、DDZ-Ⅲ型电动控制器156

第五节可编程控制器164

一、概述164

二、KMM可编程控制器168

三、KMM可编程控制器应用举例175

思考题与习题176

第七章执行器178

第一节气动执行器178

一、气动执行器的组成和类型178

二、控制阀的流量特性182

三、控制阀的选择与计算186

四、控制阀的安装与使用191

一、气动阀门定位器192

第二节阀门定位器192

二、电－气阀门定位器193

三、阀门定位器的用途194

四、气动执行器的型号194

第三节电动执行器195

一、概述195

二、电动执行机构的组成及工作原理195

第四节 自控系统的其它单元仪表197

一、计算单元仪表198

二、转换单元仪表199

三、辅助单元仪表200

思考题与习题202

一、直接指标控制和间接指标控制204

第一节被控变量的选择204

第八章简单控制系统204

二、被控变量的选择原则207

第二节操纵变量的选择207

一、被控对象的特性分析207

二、操纵变量的选择原则209

第三节测量变送环节对控制系统的影响209

一、检测元件安装引起的纯滞后问题210

二、检测元件本身测量滞后的问题210

三、测量信号传递滞后的影响211

第四节控制器控制规律的选择211

一、根据对象特性和控制器特性选择控制规律211

三、控制器正、反作用的确定212

二、根据对象的τ0/T0比值来选择控制规律212

第五节执行器的选择213

第六节控制器参数的工程整定213

一、经验整定法214

二、临界比例度法216

三、衰减曲线法217

四、参数整定时应注意的问题218

第七节简单控制系统的投运219

一、用电动仪表组成自动控制系统方案的实施219

二、简单控制系统的投运222

第八节控制系统运行过程中常见故障分析224

一、系统故障的基本分析方法224

二、工业过程控制系统的故障分析224

思考题与习题226

第九章复杂控制系统228

第一节串级控制系统228

一、串级控制系统的组成与工作原理228

二、串级控制系统的特点230

三、串级控制系统的应用场合231

四、串级控制系统的设计原则234

五、串级控制系统的投运237

六、串级控制系统的参数整定239

第二节比值控制系统240

一、基本概念240

二、常见的比值控制系统241

三、比值控制系统比值系数的折算243

四、比值控制系统的实施方案244

五、比值控制系统控制器参数整定246

第三节前馈控制系统247

一、前馈控制系统结构与原理247

二、前馈控制系统常见的型式248

三、前馈控制系统的特点与应用251

第四节均匀控制系统252

一、均匀控制的概念与原理252

二、均匀控制系统的类型253

三、均匀控制系统控制器的选择255

四、均匀控制系统控制器参数的工程整定255

第五节分程控制系统255

一、基本原理与结构255

二、分程控制系统的应用257

三、分程控制系统实施时的几个问题258

第六节选择性控制系统259

一、选择性控制的基本概念259

二、选择性控制系统的类型260

三、选择性控制系统设计和实施时的几个问题262

思考题与习题264

第十章计算机控制系统266

第一节计算机控制系统简介266

一、概述266

二、计算机控制系统的一般组成266

第二节工业计算机控制系统的类型270

一、直接数字控制系统（DDC）270

三、计算机控制系统的特点270

二、计算机监督控制系统（SCC或SPC）274

三、分级计算机控制系统276

四、集散型计算机控制系统（DCS）277

五、DDC系统的应用实例278

思考题与习题281

参考文献282

附录一常用压力表规格型号283

附录二气动压力变送器规格型号284

附录三差压变送器的主要技术性能284

附录四 动圈式仪表型号中各节、各位的代号及所表示的意义286

附录五 自动平衡显示仪表型号中各节、各位的代号及所表示的意义286

附录六各种调节阀特性比较287