过程控制与自动化仪表

出版者:机械工业

作者:潘永湘

页数:324

出版时间:2007-7

价格:29.00元

isbn号码:9787111070900

具体描述

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书是依据普通高等学校“过程控制与自动化仪表”教学大纲的要求，在《过程控制与自动化仪表》（2000年机械工业出版社出版，西安理工大学侯志林主编）一书的基础上修订而成。本书从当前生产过程自动化的实际需要和过程控制的最新发展出发，在介绍生产过程自动化的基本概念、自动化仪表的工作原理及使用要求的基础上，重点介绍了智能仪表、过程建模、复杂过程控制系统的分析与设计、基于网络的计算机控制系统及工程应用等问题。 本书取材适当，深广度适中，能适应不同高校本科电气信息类专业的教学需求；内容叙述简明扼要、通俗易懂、循序渐进、方便自学；每章开始扼要提出了本章教学内容和应达到的基本要求；每章都编写了基本练习题、综合练习题和设计题，以适应不同学生的学习需求，也便于教师因材施教。 本书可作为高等学校电气信息类有关专业的专业课教材，也可供相关专业的师生和工程技术人员参考。 本书配有电子教案，欢迎选用本书作教材的教师索取。电子邮箱：[e-mail]，[e-mail]。

目录信息

序第2版前言第1章 绪论 1.1 过程控制概述 1.1.1 过程控制的特点、任务及要求 1.1.2 过程控制的发展概况 1.1.3 过程控制系统的组成、分类及性能指标 1.2 自动化仪表概述 1.2.1 自动化仪表的分类与发展 1.2.2 自动化仪表的信号制与能源供给 1.2.3 安全防爆仪表与安全防爆系统 思考题与习题第2章 过程参数的检测与变送 2.1 参数检测与变送概述 2.1.1 检测仪表 2.1.2 检测误差 2.1.3 检测仪表的基本特性 2.1.4 变送器的构成原理 2.1.5 变送器的信号传输方式 2.2 温度的检测与变送 2.2.1 温度检测方法 2.2.2 典型模拟式温度变送器 2.2.3 智能式温度变送器 2.3 压力的检测与变送 2.3.1 压力的概念及其检测 2.3.2 DDZ-Ⅲ型力矩平衡式差压变送器 2.3.3 电容式差压变送器 2.3.4 智能式差压变送器 2.4 流量的检测与变送 2.4.1 流量的概念与检测方法 2.4.2 典型流量检测仪表 2.5 物位的检测与变送 2.5.1 物位检测的主要方法 2.5.2 典型物位检测仪表 2.6 成分的检测与变送 2.6.1 概述 2.6.2 红外式气体成分的检测及仪表 2.6.3 氧气成分的检测及仪表 2.6.4 多种组分的检测及仪表 思考题与习题第3章 过程控制仪表 3.1 过程控制仪表概述 3.2 DDZ-Ⅲ型模拟式调节器 3.2.1 比例积分微分调节规律 3.2.2 DDZ-Ⅲ型PID基型调节器 3.3 数字式控制器 3.3.1 数字式控制器的基本构成 3.3.2 数字式控制器实例 3.4 执行器 3.4.1 执行器的构成原理 3.4.2 气动执行器的应用 3.4.3 电/气转换器与阀门定位器 3.4.4 智能式电动执行器 3.5 安全栅 3.5.1 齐纳式安全栅 3.5.2 隔离式安全栅 思考题与习题第4章 被控过程的数学模型 4.1 过程建模的基本概念 4.1.1 被控过程的数学模型及其作用 4.1.2 被控过程的特性 4.1.3 过程建模方法 4.2 解析法建立过程的数学模型 4.2.1 解析法建模的一般步骤 4.2.2 单容过程的解析法建模 4.2.3 多容过程的解析法建模 4.3 试验法建立过程的数学模型 4.3.1 响应曲线法 4.3.2 最小二乘法 思考题与习题第5章 简单控制系统的设计 5.1 简单控制系统设计概述 5.1.1 控制系统设计任务及开发步骤 5.1.2 设计中需要注意的有关问题 5.2 控制方案的确定 5.2.1 被控参数的选取 5.2.2 控制参数的选择 5.2.3 被控参数的测量与变送 5.2.4 调节规律对控制质量的影响及其选择 5.2.5 执行器的选择 5.2.6 调节器正/反作用方式的选择 5.3 调节器的参数整定 5.3.1 调节器参数整定的理论基础 5.3.2 调节器参数的整定 5.3.3 PID调节器参数的自整定 5.4 单回路控制系统设计实例 5.4.1 干燥过程的控制系统设计 5.4.2 储槽液位过程控制系统的设计 思考题与习题第6章 常用高性能过程控制系统 6.1 串级控制系统 6.1.1 串级控制的基本概念 6.1.2 串级控制系统的控制效果 6.1.3 串级控制系统的适用范围 6.1.4 串级控制系统的设计 6.1.5 串级控制系统的参数整定 6.2 前馈控制系统 6.2.1 前馈控制的基本概念 6.2.2 前馈控制的特点及局限性 6.2.3 静态补偿与动态补偿 6.2.4 前馈-反馈复合控制 6.2.5 引入前馈控制的原则及应用实例 6.3 大滞后过程控制系统 6.3.1 大滞后过程概述 6.3.2 史密斯预估控制 6.3.3 改进型史密斯预估控制 6.3.4 内模控制 思考题与习题第7章 实现特殊工艺要求的过程控制系统 7.1 比值控制系统 7.1.1　比值控制概述 7.1.2　比值控制系统的设计 7.1.3 比值控制系统的参数整定　7.2　均匀控制系统 　 7.2.1　均匀控制的提出及其特点 　 7.2.2　均匀控制系统的设计　7.3　分程控制系统 　7.3.1　分程控制概述 　7.3.2　分程控制系统的设计 　 7.3.3　分程控制系统的应用　7.4　自动选择性控制系统 　 7.4.1 自动选择性控制概述 　 7.4.2　系统的类型及工作过程 　 7.4.3 自动选择性控制系统的设计　思考题与习题第8章　复杂过程控制系统 8.1 序言 8.2　多变量解耦控制系统 　 8.2.1　耦合过程及其要解决的问题 　 8.2.2　相对增益与相对增益矩阵 　 8.2.3　解耦控制系统的设计 8.3　适应过程参数变化的控制系统 　 8.3.1　适应静态增益变化的控制系统 8.3.2　适应纯滞后时间变化的控制系统 8.3.3　适应时间常数变化的控制系统 8.4　推理控制系统 8.4.1　推理控制系统的组成 8.4.2　推理－反馈控制系统 8.4.3　输出可测条件下的推理控制系统 8.5　预测控制系统 8.5.1　预测模型 8.5.2　参考轨迹 8.5.3　优化算法 8.6　模糊控制 8.6.1　模糊控制及其特点 8.6.2　预备知识 　8.6.3　模糊控制的基本原理与构成 　 8.6.4　模糊控制系统的设计　思考题与习题第9章　基于网络的过程计算机控制系统　9.1　集散控制系统 　9.1.1　集散控制系统概述 　9.1.2　集散控制系统的递阶结构 　9.1.3　集散控制系统的通信网络 　9.1.4　集散控制系统的软件及组态　9.2　基于现场总线的过程控制系统 　 9.2.1　现场总线的基本概念 　9.2.2　现场总线的通信模型 　9.2.3　基于现场总线的控制系统的设计　思考题与习题第10章　典型生产过程控制与工程设计 10.1　典型生产过程控制 10.1.1 电厂锅炉的过程控制 10.1.2　精馏塔的过程控制 10.2　过程控制系统的工程设计 10.2.1　工程设计的目的和主要内容 10.2.2　工程设计的具体步骤 10.2.3　控制系统的抗干扰和接地设计 思考题与习题附录 附录A 附录B参考文献
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用户评价

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种略带磨砂质感的深蓝色调，配合着银灰色的烫金字体，散发出一种沉稳而专业的理工科书籍气息。我刚拿到手的时候，就被它厚实的纸张和扎实的装订工艺所吸引，这感觉不像那种速成的、轻飘飘的入门读物，更像是一部可以长期放在案头、随时翻阅的工具书。内容上，这本书的排版布局非常清晰，章节标题采用了醒目的粗体，关键公式和定义部分则被精心圈选或用不同字号突出显示，这极大地提升了阅读的效率。即便是初次接触相关领域的读者，也能很快在密集的文字和图表中找到方向感。尤其是那些系统级的流程图和仪表盘的示意图，绘制得极为精细，很多复杂的反馈回路和信号转换过程，通过这些图示能迅速被理解，这一点对于需要将理论知识快速转化为实际操作技能的人来说，简直是福音。我特别喜欢它在每个章节末尾设置的“思考与实践”环节，这些问题往往不局限于书本知识的复述，而是引导读者去思考在实际工业现场可能会遇到的工况变化和异常处理，这种导向性极大地激发了学习的内在驱动力，让人感觉这不只是一本理论教材，更像是一位经验丰富的工程师在耳边细细讲解。

说实话，我手里头积攒了不少市面上流通的控制类书籍，很多都犯了“为控制而控制”的毛病，堆砌了大量的理论公式，但却脱离了工程的经济性和可靠性考量。这本书的价值恰恰在于它始终牢牢把握着“工程实践”这根主线。它不是在模拟一个理想化的实验室环境，而是在模拟一个高负荷、要求高可靠性的化工厂或发电厂环境。例如，在讨论传感器冗余设计时，它没有停留在“多装几个”的简单层面，而是详细分析了“三取二”与“二取一”在故障检测速度、维护成本和系统可用性之间的权衡取舍，并结合具体的案例说明了在不同风险等级的工艺环节应如何选择冗余架构。此外，书中对安全仪表系统（SIS）的介绍也极为到位，它清晰区分了基本过程控制系统（BPCS）与安全联锁系统的设计哲学差异，特别强调了安全完整性等级（SIL）的确定过程，这在当前对本质安全要求越来越高的行业背景下，显得尤为重要且具有前瞻性。读完这部分，我才真正明白，好的控制系统设计，首先是安全的设计。

我是一个对细节有着近乎偏执要求的学习者，通常一本好的技术书籍，其深度和广度同样重要。这本书在这两方面都表现得相当出色。在深度上，它对于一些核心部件的内部工作原理挖掘得非常透彻，例如，对于气动执行机构，它不仅解释了信号如何通过伺服阀转换成气压，还深入探讨了膜片材料的选择对响应速度和死区的影响；对于复杂的流量计，如科里奥利质量流量计，它甚至用简洁的图示解释了旋转的振动子如何产生与质量流量成正比的相位差。而在广度上，这本书的覆盖面也令人称赞，它没有将重点仅仅放在传统的压力、温度、流量这“三T”上，而是囊括了先进的分析仪表，比如色谱仪、光谱仪在过程控制中的应用，甚至还触及了现代数字化仪表所依赖的总线技术，如HART协议和Fieldbus标准的基础概念。这种全面的视角，使得读者在掌握了基础知识后，能够很容易地将所学知识迁移到更前沿、更专业的领域，无疑为未来的职业发展铺设了一条坚实的知识基石。

初次涉猎这个领域，我最大的困惑就是理论知识与实际应用之间的鸿沟，很多教科书写得过于抽象，公式推导完美无瑕，但一旦要面对真实的、充满噪声和漂移的工业现场，就显得捉襟见肘。然而，这本书的叙述方式却非常贴近工程实际，它没有一上来就抛出复杂的拉普拉斯变换或者PID控制器的详细数学模型，而是从一个最基础的温度传感器如何将物理量准确无误地转化为可测量的电信号讲起，逻辑链条极其完整。作者显然深谙“由浅入深，联系实际”的教学精髓，很多章节的讨论都围绕着如何提高测量的准确性、如何应对环境干扰、以及不同类型传感器选型时需要考量的非电气因素（比如耐腐蚀性、防爆等级等）。我尤其欣赏它对不同控制策略优缺点的对比分析，比如针对一个惯性较大的加热炉系统，它会详细剖析比例控制的局限性，然后逐步引入积分项和微分项的意义，直到构建出稳定且响应快速的闭环系统。这种层层递进的讲解，让原本晦涩的控制理论变得直观可感，仿佛我正坐在DCS（集散控制系统）的控制台上，亲手调试着每一个回路参数。

这本书的文字风格有一种独特的、近乎于严谨的“老派”工匠精神。作者的语言风格非常克制、精准，几乎没有使用任何夸张或煽动性的词汇，每一个句子似乎都经过了字斟句酌，只为准确无误地传达信息。这对于需要精确理解技术规范的学习者来说，是一种享受。不像某些为了吸引眼球而写得花里胡哨的读物，这本书的价值在于其内容本身的厚度和可靠性。比如，当它讲解变频器（VFD）对电机驱动系统带来的谐波问题时，它不会只停留在“谐波有害”的笼统论断上，而是会精确地指出特定载波频率下可能产生的电流畸变率峰值，并推荐了相应的滤波或隔离变压器方案。这种务实到近乎苛刻的描述，构建起了一种强烈的信任感：作者是真正经历过现场调试的，而不是仅仅在书房里闭门造车。因此，无论我是需要快速查阅某个特定仪表的工作原理，还是想深入理解一套复杂控制策略背后的逻辑依据，这本书都能提供清晰、可靠的指引，是真正的案头常备佳作。

挺有意思的一门课以及一本书，只是课表空间限制，只让用八个教学周来走马观花地浏览一遍。但愿若干年后从故纸堆里翻出来这些我本科时候的教材，不要再带这么夸张的戾气，不要再回想起上海冬天里的那些冷眼与假笑。

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