普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育“十一五”電氣信息類規劃教材：過程控製係統與儀錶 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

王再英，劉淮霞，陳毅靜 著

圖書標籤:

• 過程控製
• 自動化
• 儀錶
• 電氣信息
• 控製係統
• 高等教育
• 教材
• 十一五規劃
• 工業自動化
• 傳感器

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111183082

版次：1

商品編碼：12328406

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 ，

開本：16開

齣版時間：2017-07-01

用紙：膠版紙

頁數：333

字數：527000

正文語種：中文

內容簡介

　　《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育“十一五”電氣信息類規劃教材：過程控製係統與儀錶》為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，普通高等教育“十一五”電氣信息類規劃教材。基於儀錶與過程控製係統的新發展和工程應用，《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育“十一五”電氣信息類規劃教材：過程控製係統與儀錶》在深入分析過程控製中常用（溫度、壓力、流量、液位、成分）檢測儀錶、控製儀錶／可編程序控製器、執行器及本安防爆技術的基礎上，討論瞭過程動態特性與建模、單迴路控製係統設計與參數整定、復雜控製係統（串級、前饋、比值、均勻、分程、選擇、大延遲補償、解耦控製）的分析與設計；簡要介紹瞭先進控製技術（自適應控製、預測控製、模糊控製、推理控製、專傢控製、仿人控製）的相關內容；對DDC係統、DCS係統進行瞭較為係統的論述，簡單討論瞭現場總綫技術、控製網絡的現狀及發展趨勢。最後對兩類典型過程控製係統實例進行瞭深入分析。全書共10章，每章均附有思考題與習題。
　　《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育“十一五”電氣信息類規劃教材：過程控製係統與儀錶》可作為自動化專業及石化、電力、輕工等專業的教材或參考書，也可供工業控製工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 過程控製的特點
1．2 過程控製的發展概況
1．2 ，1過程控製裝置與係統的發展
1．2．2 過程控製策略與算法的發展
1．3 過程控製係統分類及其性能指標
1．3．1 過程控製係統的分類
1．3．2 過程控製係統的性能指標
思考題與習題

第2章 檢測儀錶
2．1 檢測儀錶的基本技術指標
2．2 溫度檢測及儀錶
2．2．1 溫度檢測方法
2．2．2 熱電偶
2．2．3 熱電阻
2．2．4 集成溫度傳感器
2．2．5 溫度顯示與記錄
2．2．6 溫度變送器
2．3 壓力檢測及儀錶
2．3．1 壓力檢測的方法
2．3．2 彈性式壓力計
2．3．3 電氣式壓力計
2．3．4 智能式差壓變送器
2．4 流量檢測及儀錶
2．4．1 流量的基本概念
2．4．2 差壓式流量計
2．4．3 轉子流量計
2．4．4 靶式流量計
2．4．5 橢圓齒輪流量計
2．4．6 渦輪流量計
2．4．7 電磁流量計
2．4．8 鏇渦式流量計
2．4．9 超聲波流量計
2．5 物位檢測及儀錶
2．5．1 概述
2．5．2 差壓式液位變送器
2．5．3 電容式物位變送器
2．5．4 超聲波液位計
2．6 成分檢測及儀錶
2．6．1 氧化鋯氧量計
2．6．2 氣相色譜分析儀
2．6．3 紅外綫氣體分析儀
2．6．4 工業酸度計
思考題與習題

第3章 控製儀錶
3．1 基本控製規律及特點
3．1．1 雙位控製
3．1．2 比例控製（P）
3．1．3 比例積分控製（PI）
3．1．4 比例微分控製
3．1．5 比例積分微分控製
3．2 模擬式控製器
3．2．1 DDZ-Ⅲ型儀錶的特點
3．2．2 DDZ-Ⅲ型控製器的組成與操作
3．2．3 全刻度指示調節器的綫路實例
3．3 數字式PID控製器
3．3．1 SLPC單迴路可編程調節器的電路原理
3．3．2 SLPC的數字控製算法
3．3．3 SLPC單迴路可編程調節器的用戶程序
3．3．4 用戶程序的寫入和調試
3．4 可編程邏輯控製器
3．4．1 PLC的主要組成
3．4．2 PLC的內部等效繼電器電路
3．4．3 PLC的編程語言
思考題與習題

第4章 執行器及安全柵
4．1 執行器
4．1 ，1氣動調節閥
4．1．2 電／氣轉換器
4．1．3 閥門定位器
4．1．4 電／氣閥門定位器
4．1．5 電動調節閥
4．1．6 智能式調節閥
4．2 安全柵
4．2．1 安全防爆的基本概念
4．2．2 安全火花防爆係統
4．2．3 安全柵的工作原理
思考題與習題

第5章 被控過程的數學模型
5．1 被控過程數學模型的作用與要求
5．2 建立被控過程數學模型的方法
5．3 機理法建模
5．3．1 機理法建模的基本原理
5．3．2 單容過程建模
5．3．3 多容過程建模
5．4 測試法建模
5．4．1 階躍響應麯綫法建模
5．4．2 測定動態特性的頻域法
5．4．3 測定動態特性的統計相關分析法
5．4．4 最小二乘法建立被控過程的數學模型
思考題與習題

第6章 簡單控製係統的設計與參數整定
6．1 簡單控製係統的結構與組成
6．2 簡單控製係統設計
6．2．1 過程控製係統方案設計的基本要求、主要內容與設計步驟
6．2．2 被控參數與控製變量的造擇
6．2．3 檢測環節、執行器及調節器正負作用選擇
6．3 調節規律對控製品質的影響與調節規律選擇
6．3．1 調節規律對控製品質影響的分析
6．3．2 調節規律的選擇
6．4 調節器參數的工程整定方法
6．4．1 穩定邊界法
6．4．2 衰減麯綫法
6．4．3 響應麯綫法
6．4．4 經驗法
6．4．5 幾種工程整定方法的比較
6．5 簡單控製係統設計實例
6，5．1 生産過程概述
6．5．2 控製方案設計
6．5．3 調節器參數整定
思考題與習題
……

第7章 復雜控製係統
第8章 先進過程控製技術
第9章 計算機控製係統
第10章 過程控製係統應用實例

附錄
參考文獻

前言/序言

　　過程控製是自動化技術的重要分支，在石化、電力、冶金、輕工等連續型生産過程中有著廣泛的應用。近年來，過程控製技術本身及其應用領域得到瞭迅速發展。無論是在現代復雜工業生産過程中，還是在傳統生産過程的技術改造中，過程控製技術對於提高勞動生産率、保證産品質量、改善勞動條件以及保護生態環境、優化技術經濟指標等方麵都起著非常重要的作用。
　　“過程控製係統與儀錶”是自動化專業的主要專業課程之一。本書以“係統、簡潔、全麵、新穎、實用”的原則，係統介紹瞭過程控製係統與儀錶的理論、技術及工程應用。通過本書的教學，學生可以全麵瞭解和掌握各類典型過程控製係統的組成、各個環節的工作原理以及相關理論與技術最新的發展狀況，使學生初步掌握儀錶選型、係統設計的基本原理與方法，並對過程控製技術的最新發展有一個比較全麵的瞭解。全書在章節安排上，力求層次清晰、各部分內容係統、完整和整體次序上的閤理銜接，以便於閱讀理解。
　　全書共分10章，參考教學時數為60學時。第1章緒論，第2章檢測儀錶，第3章控製儀錶（含‘PLC），第4章執行器與安全柵，第5章被控過程的數學模型，第6章簡單控製的係統設計與參數整定，第7章復雜控製係統（包括串級、前饋、大滯後、比值、均勻、分程、選擇及解耦控製），第8章先進過程控製技術，對自適應控製、預測控製、專傢控製、模糊控製、神經網絡控製、推理控製、仿人控製的基本原理進行瞭簡單介紹，第9章計算機控製係統，對DDC係統、DCS和現場總綫技術與FCS、工業控製網絡現狀進行瞭簡單討論，第10章過程控製係統應用實例，對精餾塔過程控製係統和工業鍋爐控製係統進行瞭比較深入的分析、討論。每章後均附有思考題和習題。
　　第1、6、7、8、10章由王再英編寫，第2、3、4章由陳毅靜編寫，第9章由劉淮霞編寫，第5章由劉淮霞、王再英共同編寫。全書由王再英主編定稿。西安交通大學原自動控製係主任、博導施仁教授仔細審閱瞭書稿，提齣瞭全麵、具體的書麵修改意見和建議，並提供瞭相應的資料；西安科技大學楊世興教授審閱瞭書稿，並提齣瞭許多寶貴的意見和建議，他們的意見和建議對本書的完善與提高發揮瞭極為重要的作用，我們在此對施教授、楊教授錶示誠摯的感謝。另外，研究生孫靜、王明芳同學參加瞭本書部分文字處理工作，在此錶示衷心感謝。
　　在多年從事過程控製係統與儀錶的各項工程、技術工作以及相關的教學工作中，曾得到許多專傢、老師、朋友的幫助與支持；在本書編寫過程中廣泛參考瞭許多專傢、學者的文章著作以及相關技術文獻，作者在此一並錶示衷心感謝。
　　由於水平有限，書中存在缺點、錯誤在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
　　本書為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，普通高等教育“十一五”電氣信息類規劃教材。

探索工業自動化前沿：過程控製係統與儀錶深度解析 在現代工業生産中，高效、精準、安全的自動化控製是提升生産力、保障産品質量、降低運營成本的關鍵。從石油化工、電力能源到食品製藥、冶金建材，幾乎所有流程型工業都離不開精密的過程控製係統（PCS）和儀錶（Instrumentation）。它們如同工業的“神經係統”和“感官”，實時監測生産過程的各項參數，並根據預設的指令進行調節，確保生産流程的穩定、優化與安全運行。 本書旨在深入剖析過程控製係統與儀錶的核心原理、設計理念、實際應用及發展趨勢，為廣大從事工業自動化、電氣工程、自動化儀錶等領域的工程技術人員、研究者以及相關專業的高校學生提供一本全麵而深入的參考。我們將從基礎概念齣發，循序漸進地探討復雜的技術細節，力求內容詳實，案例豐富，兼具理論深度與實踐指導意義。 第一部分：過程控製係統的基石——理論與概念 本部分將為讀者構建一個堅實的理論基礎。我們將從過程控製的基本概念入手，詳細闡述過程控製的目的、特點以及在現代工業中的重要性。接著，深入探討係統辨識，這是理解和建立過程模型的前提，包括不同辨識方法的原理、優缺點及應用場景。在此基礎上，我們將詳細講解PID（比例-積分-微分）控製原理，這是目前應用最廣泛的控製算法。我們將不僅介紹PID控製的理論模型，更會深入剖析P、I、D參數的物理意義、作用機理以及它們如何協同工作以達到最優控製效果。對於PID參數的整定，我們將係統介紹包括經驗整定法、 Ziegler-Nichols法、內模控製（IMC）法等在內的多種經典及現代整定方法，並結閤實例分析不同方法的適用性。 此外，本部分還將涵蓋先進控製策略，如模糊控製、神經網絡控製、自適應控製和模型預測控製（MPC）等。這些先進控製方法能夠應對傳統PID控製難以處理的非綫性、時變、多變量等復雜係統，有效提升控製係統的性能。我們將深入分析這些控製策略的原理，並探討它們在特定工業過程中的優勢與應用潛力。 第二部分：洞察工業肌體——過程測量儀錶 儀錶是過程控製係統獲取信息的“眼睛”和“耳朵”。本部分將聚焦於各種過程測量儀錶，對其原理、結構、選型、安裝及維護進行詳盡的介紹。 溫度測量儀錶： 從基本的電阻溫度計（RTD）和熱電偶，到紅外測溫儀和光縴溫度傳感器，我們將詳細講解它們的工作原理、性能指標、適用範圍及常見的應用場景。特彆地，我們將分析不同溫度傳感器在惡劣工況下的選擇考量，以及溫度變送器的功能與特點。 壓力測量儀錶： 涵蓋壓力變送器、壓力開關、差壓變送器等。我們將深入講解基於應變片、壓阻式、電容式等不同原理的壓力傳感器，並分析它們在測量不同介質（液體、氣體）和不同壓力範圍（絕壓、錶壓、差壓）時的優缺點。 流量測量儀錶： 這是過程控製中最常見且關鍵的測量之一。我們將係統介紹容積式流量計、速度式流量計（如渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計、超聲波流量計）以及質量式流量計（如科裏氏力流量計、質量流量計）。對於每種流量計，我們將詳細解析其工作原理、精度、適用介質、安裝要求及維護要點，並探討在復雜工況下（如含顆粒物、高粘度、導電性差等）的流量測量挑戰與解決方案。 物位測量儀錶： 針對液體、固體物料的連續測量和界位測量，我們將介紹浮球式、電容式、超聲波式、雷達式、磁緻伸縮式、核輻射式等多種物位儀錶。我們將分析它們在不同介質、不同容器形狀和不同工況下的適用性，並重點介紹現代雷達和超聲波物位測量技術的最新發展。 其他關鍵儀錶： 除瞭上述儀錶，我們還將介紹密度計、粘度計、pH計、電導率計、液位開關、安全儀錶係統（SIS）中常用的安全閥、安全聯鎖裝置等。 第三部分：連接與執行——變送器、執行器與通信 本部分將聚焦於將測量信號轉化為可控信號，並將控製指令傳遞給過程設備的橋梁——變送器、執行器以及現場總綫技術。 信號變送與隔離： 詳細闡述各類信號變送器的功能，包括將傳感器輸齣的非標準信號（如毫伏、電阻）轉換為標準的工業信號（如4-20mA、HART信號），以及信號隔離器在防止共模乾擾、接地環路中的作用。 執行器： 這是控製係統實現調節動作的關鍵。我們將重點介紹閥門執行器（包括電動、氣動、液動執行器），詳細分析它們的結構、工作原理、選型依據（如流量特性、密封性能、響應速度等），以及調節閥的流量特性（等百分比、綫性）和在過程控製中的重要作用。同時，還將介紹變頻器等在驅動電機、調節轉速方麵的應用。 工業通信技術： 隨著工業自動化的深入，現場通信的重要性日益凸顯。我們將詳細介紹HART協議、FF（Foundation Fieldbus）、Profibus、Modbus等主流現場總綫技術，分析它們的通信機製、網絡結構、優點與缺點，以及在實現儀錶和控製設備互聯互通、數據共享方麵的關鍵作用。我們將探討這些通信技術如何支持分布式控製係統（DCS）和可編程邏輯控製器（PLC）的集成，並實現更高級的數據采集、診斷和管理功能。 第四部分：集成與應用——控製係統架構與實際案例 本部分將把前三部分的內容融會貫通，從係統集成和實際應用的角度，深入探討過程控製係統的設計、實施與優化。 控製係統架構： 我們將介紹集中式控製、分布式控製（DCS）和可編程邏輯控製器（PLC）等典型的控製係統架構。對於DCS和PLC，我們將詳細闡述其構成、功能模塊（如CPU、I/O模塊、通信模塊、組態軟件），以及它們在不同規模和復雜度的工業過程中的適用性。 過程控製係統的設計與實施： 從係統需求分析、儀錶選型與配置、控製策略設計、係統組態與編程到現場調試與驗收，我們將提供一個完整的流程指導。我們將強調安全儀錶係統（SIS）在保障生産安全中的關鍵作用，以及 SIL（Safety Integrity Level）的評估和應用。 典型工業過程控製案例分析： 為瞭讓讀者更直觀地理解過程控製係統的應用，我們將精選多個典型工業過程，如煉油化工裝置的連續催化重整過程、火電廠的鍋爐汽包水位控製、製藥企業的發酵罐溫度與pH值控製、食品行業的CIP（就地清洗）係統等。通過對這些案例的深入分析，我們將展示如何根據具體工藝流程和控製目標，選擇閤適的儀錶和控製策略，並最終實現高效、穩定、安全的生産。 過程控製係統的優化與維護： 隨著生産的運行，控製係統的性能可能會發生漂移或下降。本部分將探討性能監測、故障診斷、參數優化以及預防性維護的重要性。我們將介紹如何利用曆史數據和先進的分析工具，對控製係統進行持續的優化，以適應生産需求的變化，並最大化其經濟效益。 第五部分：未來展望 最後，我們將對過程控製係統與儀錶領域的未來發展趨勢進行展望。這包括工業物聯網（IIoT）、大數據分析、人工智能（AI）在過程控製中的應用，以及數字化孿生、虛擬現實（VR）/增強現實（AR）等新興技術對工業自動化帶來的變革。我們將探討這些技術如何進一步提升過程控製係統的智能化水平，實現更精細化的生産管理和預測性維護，為工業4.0時代的到來奠定堅實基礎。 本書力求內容全麵，涵蓋過程控製係統與儀錶領域的關鍵技術與應用。通過理論講解、原理剖析、案例分析相結閤的方式，我們希望能夠幫助讀者深入理解這一復雜而重要的學科，並將其應用於實際工作中，為推動我國工業自動化水平的不斷提升貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

最近在學習數字信號處理，正好看到這本書裏有關於采樣、量化和編碼的內容，就順便翻瞭翻。雖然這本書的側重點是過程控製係統，但它對這些基礎概念的闡述，可以說是非常嚴謹和深入的。它詳細講解瞭奈奎斯特采樣定理，並從數學上推導瞭采樣頻率與信號帶寬的關係，這一點我覺得對於理解數字係統至關重要。關於量化誤差的部分，書中也給齣瞭不同量化策略的優缺點分析，並且用圖示的方式清晰地展示瞭量化過程中信息的損失。雖然書中沒有直接涉及具體的DSP算法，但它為理解這些算法背後的原理打下瞭堅實的基礎。我覺得這本書在理論知識的梳理上做得非常到位，尤其適閤那些需要深入理解數字處理背後原理的讀者。它不是一本教你如何“做”的書，而是一本讓你“懂”的書。

評分☆☆☆☆☆

最近在研究工業物聯網（IIoT）的應用，發現這本書中關於網絡通信和現場總綫的部分，竟然也能給我一些啓發。書中對各種現場總綫，如HART、Profibus、Foundation Fieldbus等進行瞭詳細的比較和分析，包括它們的通信速率、拓撲結構、支持的設備類型等等。雖然書中側重的年代可能稍早於最新的IIoT技術，但它對工業通信的底層原理和發展脈絡的梳理，為理解當前各種工業以太網和無綫通信協議打下瞭堅實的基礎。我尤其關注瞭書中關於數據采集和傳輸的討論，這與IIoT中的數據互聯互通有著直接的聯係。這本書不僅是關於過程控製係統本身的，更是關於整個工業自動化信息流動的基石，讓我看到瞭不同技術領域之間的內在聯係。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛入職的現場儀錶工程師，我一直想找到一本能夠係統性地梳理儀錶原理和應用的書。這本書的第二部分，關於各種執行器和閥門的介紹，對我來說簡直是及時雨。書中詳細介紹瞭電動閥、氣動閥、液壓閥的工作原理，以及它們在不同工況下的選擇標準。我特彆關注瞭關於閥門流量特性的章節，書中對等百分比、綫性等特性的描述，以及如何根據工藝需求選擇閤適的閥門特性，給瞭我很大的啓發。此外，書中關於儀錶接地、防爆、防護等級等實際工程應用中的重要考慮因素，也講得很具體，很多內容都是我在工作中遇到但一時難以找到清晰解釋的。這本書的實用性很強，很多內容可以直接應用到實際工作中，幫助我更好地理解和維護現場儀錶。

評分☆☆☆☆☆

我主要關注的是這本書關於高級控製策略的部分。雖然PID控製已經是工業界的“老朋友”，但書中對模型預測控製（MPC）和模糊邏輯控製的介紹，讓我耳目一新。MPC的部分，書中通過一個簡化的化工過程模型，詳細闡述瞭其基本思想，包括滾動優化和約束處理。我特彆喜歡書中關於MPC如何處理多變量耦閤和動態延遲的講解，這對於一些復雜的耦閤係統來說，無疑是更優的選擇。模糊邏輯控製的部分，書中用生動的例子解釋瞭模糊規則的構建和模糊推理的過程，感覺比傳統的數學模型控製更加直觀易懂，尤其適閤那些模型難以精確建立的係統。雖然書中對這些高級控製策略的數學推導部分比較密集，但總體而言，它為我打開瞭一扇瞭解更先進控製技術的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書實在太厚重瞭，我拿在手裏感覺沉甸甸的，光是目錄就看得我眼花繚亂。雖然我一直對工業自動化領域很感興趣，也知道過程控製是重中之重，但翻開第一頁，那密密麻麻的專業術語和復雜的公式就讓我有點望而卻步。書中關於各種傳感器的原理和選型部分，講得細緻入微，讓我瞭解到原來我們平時接觸到的溫度計、壓力計背後有這麼多學問。可是，當我試圖理解那些關於PID控製的詳細推導時，感覺大腦容量瞬間被榨乾。書中的圖錶很多，有些看起來很直觀，但有些配的文字解釋又太過簡略，我常常需要反復對照纔能勉強理解。總的來說，這本書更像是給已經有一定基礎的工程師或者研究生準備的，對於我這種初學者來說，可能需要先打好更紮實的數學和物理基礎，否則真的會看得非常吃力。希望未來能有更通俗易懂的導讀，或者結閤更多實際案例的講解，這樣會更容易入門。