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绪论1

一、学习本课程的意义1

二、生产过程自动化的基本概念1

三、自动化仪表的分类4

四、自动化仪表的发展概况5

五、单元组合仪表的统一信号、分类和命名6

二、测量方法8

一、测量的概念8

第一节测量过程8

概述8

第一篇测量仪表8

三、测量仪表9

第二节 仪表的测量误差及性能指标9

一、测量误差9

二、仪表的性能指标10

习题与思考题14

第一节 概述15

一、压力单位15

第一章 压力测量及变送15

二、压力的表示方法16

三、测压仪表16

第二节 弹性式压力计17

一、弹性元件17

二、弹簧管压力表17

三、压力计的选用、安装与校验18

第三节 压力、差压变送器22

一、气动仪表的基本元部件22

二、气动压力变送器25

三、差压变送器28

四、电容式差压变送器32

五、智能式压力变送器34

第四节 其它压力检测仪表34

一、应变片式压力变送器34

二、振弦式压力计35

三、压阻式压力传感器36

习题与思考题37

四、电磁式物位仪表38

二、浮力式物位仪表38

三、差压式物位仪表38

第一节 概述38

第二章 物位测量及变送38

一、直读式物位仪表38

五、核幅射式物位仪表39

六、声波式物位计39

七、光学式物位仪表39

第二节 浮力式液位计39

一、恒浮力液位计39

二、变浮力式液位计43

一、工作原理47

第三节 差压式液位计47

二、零点迁移问题48

三、法兰式差压变送器50

四、吹气法测量液位50

第四节 储罐液体称量仪52

第五节 其它物位计54

一、电容式物位计54

二、超声波物位计57

三、核辐射物位计59

四、钢带式液位计60

五、锅炉汽包水位的测量63

习题与思考题66

第三章 流量测量及变送67

第一节 引言67

一、流量的定义和单位67

二、流量测量仪表的分类68

第二节 差压式流量计68

一、节流原理与流量基本方程式68

二、标准节流装置70

三、差压计72

四、差压式流量计的安装72

一、测量原理74

第三节 靶式流量计74

二、靶式流量计的结构75

三、安装和使用77

第四节 容积式流量计77

一、椭圆齿轮流量计78

二、腰轮流量计80

三、刮板流量计80

四、容积式流量计的特性81

第五节 转子流量计82

一、工作原理82

二、远传式转子流量计84

三、转子流量计示值的修正86

第六节 其它流量计88

一、电磁流量计88

二、涡街流量计89

三、涡轮流量计91

四、弯管流量计93

五、质量流量计94

习题与思考题100

一、温标102

第一节 引言102

第四章 温度测量及变送102

二、温度测量仪表的分类103

第二节 膨胀式温度计104

一、玻璃管液体温度计104

二、压力式温度计105

三、双金属温度计106

第三节 热电偶温度计107

一、热电偶的测温原理107

二、常用热电偶110

三、热电偶的结构111

四、热电偶冷端温度的处理方法113

第四节 热电阻温度计116

一、热电阻的测温原理116

二、常用金属热电阻117

三、半导体热电阻119

第五节 热辐射温度计120

一、物体热辐射能与温度的关系120

二、辐射高温计120

第六节 测温元件的安装121

一、接触式测温元件的安装122

二、非接触式测温元件的安装123

第七节 温度变送器123

一、输入桥路124

二、反馈电路125

三、比较和放大电路126

习题与思考题126

附录Ⅰ 常用热电偶分度表127

附录Ⅱ 常用热电阻分度表143

第一节 色带指示仪146

一、气动色带指示仪（QXZ型）146

第五章 显示仪表146

二、电子色带指示仪（GHY型）148

第二节 自动电子电位差计148

一、手动电位差计148

二、自动电子电位差计150

第三节 自动电子平衡电桥153

一、平衡电桥工作原理153

二、自动平衡电桥154

一、数字式显示仪表155

第四节 微机化显示仪表155

二、微机化显示仪表简介159

习题与思考题161

第六章 成分分析仪表162

第一节 氧量分析仪162

一、磁性氧分析仪162

二、氧化锆式氧分析仪166

第二节 含水分析仪171

一、电容式原油低含水分析仪171

二、微波式原油高含水分析仪173

一、气相色谱分离原理176

第三节 气相色谱分析仪176

二、气相色谱检测器178

三、工业气相色谱仪181

第四节 密度的自动测量183

一、浮力式密度计183

二、振动式密度计185

习题与思考题188

第二篇过程控制仪表189

第七章 调节规律189

第一节 比例调节规律（P）190

第二节 积分（I）和比例积分（PI）调节规律191

第三节 微分（D）和比例微分（PD）调节规律192

第四节 比例积分微分三作用调节规律（PID）193

习题与思考题194

第八章 调节器195

第一节 气动集装式调节器195

一、测量值的显示机构196

二、给定机构197

三、微分先行单元198

四、比例积分单元199

六、手自动切换装置200

五、手操器200

第二节 电动Ⅲ型调节器201

一、外形及操作201

二、结构原理202

第三节 可编程序控制器、单回路调节器205

一、可编程序控制器PC（PLC）205

二、单回路调节器209

第四节 集散控制系统简介217

一、集散控制系统的概念217

二、集散控制系统的发展过程217

三、集散控制系统的基本特点218

四、集散控制系统的基本组成219

五、集散控制系统的发展趋势221

第五节 现场总线222

一、概述222

二、HART协议222

三、ISP现场总线222

四、现场总线结构形式223

习题与思考题224

第二节 执行机构225

第一节 概述225

第九章 执行器225

一、气动薄膜执行机构226

二、气动活塞执行机构228

三、电动执行机构228

第三节 调节机构231

一、调节机构的种类232

二、调节机构的节流原理233

三、调节机构的性能指标236

四、调节机构的工作性能指标239

第四节 执行器的选择和使用241

一、执行器气开、气关特性的选择242

二、执行机构的选择242

三、调节机构的选择242

习题与思考题244

第十章 电气仪表的防爆246

第一节 防爆基本知识246

一、爆炸性物质及其类、级、组的划分246

二、爆炸性环境及其类、级、范围的划分248

三、防爆电气仪表及其类、级、组248

二、本质安全设备251

第二节 本质安全设备和系统251

一、引爆原理251

三、本质安全系统252

习题与思考题253

第三篇过程控制系统254

第十一章 自动调节系统的基本概念254

第一节 自动调节系统的组成及分类254

一、自动调节系统的组成254

二、自动调节系统的方块图256

三、反馈调节系统257

四、自动调节系统的分类258

第二节 自动调节系统的过渡过程及品质指标258

一、自动调节系统的过渡过程258

二、自动调节系统的静态与动态259

三、分析自动调节系统常用的干扰形式——阶跃干扰259

四、过渡过程的形式260

五、过渡过程的品质指标261

习题与思考题262

二、对象特性的描述方法264

一、对象特性264

第一节 对象特性及描述方法264

第十二章 对象特性对调节质量的影响264

第二节 描述对象特性的参数265

一、放大系数K与时间参数T266

二、纯滞后时间τ267

第三节 对象特性对调节质量的影响269

一、Ko、Kf对调节质量的影响270

二、To、Tf对调节质量的影响270

三、τo、τf对调节质量的影响270

习题与思考题271

第十三章 简单调节系统272

第一节 简单调节系统的设计272

一、简单调节系统的组成272

二、被调参数的选择272

三、调节参数的选择273

四、测量变送环节对控制系统的影响275

五、气动执行器的选择276

六、调节器调节规律的选取278

第二节 调节器参数的工程整定279

一、临界比例度法279

二、衰减曲线法280

第三节 调节系统的投运281

一、投运前的准备工作281

三、经验凑试法281

二、投运282

三、调节器参数的工程整定283

习题与思考题283

第十四章 复杂调节系统284

第一节 串级调节系统284

一、串级调节系统的基本概念284

三、串级调节系统副回路的设计288

二、串级调节系统的特点288

四、主、副调节器的选择290

五、串级调节系统的投运及参数整定291

六、串级调节系统的应用场合291

第二节 均匀调节系统293

一、均匀调节的目的293

二、均匀调节系统的特点294

三、均匀调节方案295

四、均匀调节系统应用示例295

一、比值调节概述296

第三节 比值调节系统296

二、比值调节系统的类型297

三、比值系数的计算298

四、比值调节系统的参数整定300

第四节 分程调节系统301

一、分程调节的基本概念301

二、分程调节的目的302

三、实施分程调节的几个问题303

第五节 前馈调节系统303

一、基本概念303

第六节 多冲量调节系统305

二、前馈调节的主要形式：前馈-反馈调节系统305

三、前馈调节的应用场合305

一、单冲量调节系统306

二、双冲量调节系统306

三、三冲量调节系统306

习题与思考题306

第十五章 典型操作单元的调节方案309

第一节 精馏塔的自动调节方案309

一、自动调节必须满足的要求309

二、精馏塔的干扰因素及可供选择的调节参数310

三、精馏塔的基本调节方案311

第二节 调合作业的自动调节314

一、随动流量比值调节314

二、由总流量给定的流量比值调节314

三、由成分分析仪表给定的流量比值调节315

四、数字式混合配比调合系统315

第三节 加热炉的自动调节317

一、加热炉的单回路调节系统317

二、加热炉的串级调节系统318

第四节 锅炉的自动调节319

三、加热炉的安全措施319

一、汽包水位调节320

二、锅炉燃烧系统的调节320

习题与思考题323

第十六章 计算机控制系统的应用324

第一节 计算机在控制系统中的典型应用方式324

一、数据采集和数据处理系统324

二、直接数字控制系统324

三、计算机监督控制系统325

一、微机控制系统的功能326

四、集散控制系统326

第二节 热媒炉微机控制系统326

二、硬件系统结构特点327

三、热媒炉燃烧控制系统简介327

第三节 小型工业控制机控制油品自动装车329

一、对自动装车系统的要求329

二、自动装车系统的组成330

第四节 计算机直接数字控制的调合系统332

一、比值调节系统332

二、比值调节质量监控调合系统332

二、自动化系统的组成334

第五节 采油自动化系统334

一、工艺及特点简介334

第六节 DCS在某常减压装置上的应用335

一、装置概况335

二、Honeywell S9000 DCS系统的配置情况336

三、S9000 DCS软件系统338

四、Honeywell S9000 DCS系统在常减压装置上的应用情况338

习题与思考题339

参考文献340