自动化仪表与过程控制

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页数:314
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出版时间:2009-2
价格:35.00元
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isbn号码:9787121081422
丛书系列:
图书标签:
  • 自动化仪表
  • 过程控制
  • 工业自动化
  • 测量技术
  • 控制工程
  • 传感器
  • 执行器
  • PLC
  • DCS
  • PID控制
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具体描述

《自动化仪表与过程控制(第4版)》为“普通高等教育“十一五”国家级规划教材”,主要讨论生产过程自动化中使用的各种测控仪表的工作原理,以及和过程控制系统的设计整定方法。全书分上下两篇。上篇为自动化仪表,介绍工业上最常用的检测仪表、控制仪表、执行器及防爆栅的工作原理及使用特点。重点讨论DDZ-III型电动单元组合仪表、YS-80及YS-1000系列数字调节器、CEN-TUM CS3000集散控制系统和现场总线控制系统。下篇为过程控制系统,在介绍对象动态特性的测试方法、单回路及串级调节系统的设计方法和调节器参数整定的基础上,介绍了解耦控制、推理控制及预测控制等先进控制系统的基本原理,最后介绍了几种典型调节系统在生产过程自动控制中的应用实例。

《自动化仪表与过程控制(第4版)》可供高等学校工业自动化专业本科生、研究生作为教材或参考书使用,也可供相关科研院所及企业的工程技术人员参考使用。

《工业自动化系统与应用》 内容梗概: 本书深入探讨了现代工业生产的核心——自动化仪表与过程控制的原理、技术与应用。全书围绕工业自动化技术的发展脉络,从基础概念入手,逐步深入到复杂的系统集成与实际工程应用,旨在为读者构建一个全面、系统且富有实践价值的知识体系。 第一部分:自动化仪表基础 本部分重点介绍工业自动化系统中各类传感元件和执行机构的工作原理、技术特性及选型依据。 传感器技术: 详细阐述了压力、温度、流量、液位、物位、速度、位移、力、光、声音等各类工业现场常用传感器的物理原理、测量方法、精度等级、响应时间、抗干扰能力等关键技术参数。例如,在压力测量方面,将涵盖波登管压力表、隔膜压力计、应变片式压力传感器、电容式压力传感器、压阻式压力传感器等多种类型,分析它们的优缺点以及适用的工况。在温度测量部分,将深入讲解热电偶、热电阻、红外测温仪、双金属温度计等的工作原理,并提供不同应用场景下的选型指南。流量测量部分将覆盖体积流量计(如涡轮流量计、容积流量计)、质量流量计(如科氏力质量流量计、热式质量流量计)以及差压式流量计(如孔板、文丘里管)等,分析其测量原理、精度、压损、适用介质等。液位测量将涉及浮球式、电容式、雷达式、超声波式、静压式等多种技术的原理与应用。 执行机构技术: 重点讲解各类控制阀、电动机、泵、执行器(如气动、液动、电动执行器)的工作原理、结构特点、性能参数(如流量特性、泄漏量、响应速度、定位精度)及其在过程控制中的作用。例如,在控制阀部分,将详细介绍直通阀、角座阀、三通阀、蝶阀、球阀等不同类型的阀门,分析其结构、密封方式、驱动方式(手动、电动、气动、液动),并深入探讨线性、等百分比、快开等流量特性的概念及其对控制精度的影响。对执行器的讲解将侧重于其驱动方式、控制信号(开关量、模拟量、数字信号)、定位精度、防爆性能等,并分析不同驱动方式在响应速度、精度和成本上的权衡。 信号处理与传输: 介绍工业信号的类型(模拟信号、数字信号)、标准(如4-20mA、HART、Foundation Fieldbus、Profibus)以及信号的采集、调理、隔离、放大、滤波等处理过程。将深入探讨信号传输中的干扰源、抑制方法以及不同通信协议的特点和应用场景,如HART协议的混合模拟数字特性,Foundation Fieldbus的数字化、总线化优势,以及Profibus在工业以太网中的地位。 第二部分:过程控制理论与技术 本部分是本书的核心,系统阐述了过程控制的基本原理、常用控制策略和先进控制技术。 过程控制基础理论: 详细讲解了自动控制系统的基本概念,如反馈控制、前馈控制、串级控制、比值控制等。深入剖析了动态系统模型(如传递函数、状态空间方程)的建立方法,以及系统静态和动态性能指标(如稳定性、响应速度、超调量、稳态误差)的评价标准。 PID(比例-积分-微分)控制器作为最经典的控制器,将进行最为详尽的讲解,包括其基本原理、参数整定方法(如Ziegler-Nichols方法、临界比例法、衰减振荡法)以及实际应用中的各种改进算法(如抗积分饱和、抗微分先行、模糊PID、自适应PID)。 常用控制策略: 详细介绍并分析了比例(P)、积分(I)、微分(D)控制各自的作用及局限性,以及P+I、P+D、PID等组合控制的应用。在此基础上,将引入更高级的控制策略,如: 前馈控制: 阐述其原理,如何通过测量扰动变量来提前补偿其对过程输出的影响,并给出实际应用案例,如在恒温恒湿环境中,通过测量环境温度变化来提前调整加热或制冷系统的输出。 串级控制: 讲解其结构,如何利用一个主控制器控制一个被控变量,同时利用一个副控制器快速响应被控变量受到的扰动,从而提高主控变量的控制精度,例如在反应釜温度控制中,通过控制夹套流体流量来稳定反应釜温度。 比值控制: 介绍其在混合、配料等过程中的应用,如何根据预设比例精确控制两种或多种物料的流量,例如在锅炉给水控制中,控制给水流量与蒸汽流量的比值。 复杂控制算法: 介绍模糊逻辑控制、神经网络控制、模型预测控制(MPC)等先进控制技术,分析其原理、优势以及在复杂非线性、多变量系统中的应用潜力,例如MPC在炼油厂、化工厂等大型连续生产过程中的优化调度与控制。 系统辨识与建模: 讨论如何从实际生产数据中辨识系统模型,建立数学模型,为控制系统设计提供依据。将介绍不同的辨识方法,如脉冲响应法、阶跃响应法、参数估计法等,并讨论模型精度的评估。 第三部分:工业自动化系统集成与应用 本部分将理论与实践相结合,探讨工业自动化系统的构建、组态、调试和维护,并展示其在各行各业的广泛应用。 分布式控制系统(DCS)与可编程逻辑控制器(PLC): 详细介绍DCS和PLC的架构、功能、硬件组成、软件组态以及在不同规模和复杂度的工业过程中的应用。将深入讲解PLC的梯形图、指令表、结构化文本等编程语言,以及DCS的组态软件、数据库管理、报警处理、历史趋势等功能。 人机界面(HMI)与监控系统(SCADA): 阐述HMI和SCADA系统在操作员监控、数据采集、报警管理、报表生成以及生产过程可视化方面的作用。将介绍主流的HMI/SCADA软件的特点、组态方法以及与其他自动化系统的集成。 现场总线技术: 深入介绍各种工业现场总线(如Profibus, Foundation Fieldbus, DeviceNet, Modbus)的通信原理、网络拓扑、设备互联以及在提高系统集成效率、降低布线成本方面的优势。 安全仪表系统(SIS): 讲解SIS在保障人员和设备安全方面的关键作用,包括其设计原则、 SIL(Safety Integrity Level)评定、硬件选择、系统冗余以及与基本过程控制系统(BPCS)的区别与联系。 行业应用案例: 通过丰富的实际案例,展示自动化仪表与过程控制在石油化工、电力、冶金、制药、食品饮料、造纸、水处理等国民经济重要领域中的具体应用。例如,在炼油厂中,将介绍原油蒸馏塔的温度、压力、液位控制;在发电厂中,将展示锅炉的燃烧控制、汽轮机调速系统;在制药行业中,将分析发酵过程的温度、pH值、溶解氧等参数的精确控制。这些案例将贯穿理论知识的应用,使读者对自动化控制的实际效果有直观的认识。 系统调试、维护与故障诊断: 介绍自动化系统的安装、调试、验收流程,以及日常的运行维护、性能评估、故障诊断和排除方法。将提供一些常见的故障分析思路和处理技巧,帮助读者掌握解决实际工程问题的能力。 本书特色: 系统性与全面性: 涵盖了工业自动化仪表与过程控制的各个关键环节,从基础原理到前沿技术,构建了完整的知识体系。 理论与实践相结合: 理论讲解深入浅出,辅以大量的实际工程案例和应用分析,使读者能够将所学知识融会贯通。 突出技术前沿: 关注工业4.0、物联网(IoT)等新兴技术在自动化领域的融合与应用,展望未来发展趋势。 注重工程应用: 强调实际操作技能的培养,为读者成为合格的自动化工程师打下坚实基础。 目标读者: 本书适合于自动化、电气工程、机械工程、化学工程、工业工程等相关专业的本科生、研究生,以及从事工业自动化设计、集成、运行、维护的工程师、技术人员和管理人员。对于希望了解和掌握现代工业自动化技术的各界人士,本书也将是一本极具参考价值的读物。

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读后感

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用户评价

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老实说,我入手这本书主要是冲着作者在业界的名气去的,期待能从中窥见一些独到的见解。这本书的行文风格非常直接、高效,几乎没有多余的叙述或文学性的修饰,完全是“干货”的堆砌。我最欣赏的一点是,它对一些常见的设计理念进行了深入的剖析,没有停留在教科书式的定义层面,而是探讨了这些理念在实际工程决策中是如何权衡和取舍的。书里有一段关于资源优化配置的论述,虽然用词专业,但其背后的思想,比如在成本、效率和安全之间的动态博弈,是任何一个管理者都应该学习的。缺点在于,它的很多术语和缩写没有在第一次出现时给予明确的解释,这让我不得不时常停下来查阅其他资料,阅读体验上有些割裂。对于非本专业背景的读者来说,这会是一个不小的障碍。

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这本书的价值主要体现在它对未来趋势的预判和前沿技术的梳理上。它不像很多旧版教材那样只关注已经成熟的技术,而是大胆地探讨了一些仍在发展中的方法论和新兴工具。书中对数据流处理和状态反馈机制的阐述,展现了一种高度的前瞻性。我尤其喜欢它那种探索未知领域的勇气,即便有些章节的描述还略显粗略,但其指引的方向是明确的。阅读过程中,我感到自己仿佛在参与一场行业前沿的研讨会,充满了启发性。不过,这本书的篇幅实在太大了,知识密度也极高,对于一个业余学习者来说,想要完整消化吸收几乎是不可能完成的任务。我更倾向于将其视为一本可以随时查阅和参考的“工具箱”,而非需要从头到尾精读的文学作品。它的实用性毋庸置疑,但阅读的门槛也相应地提高了。

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这是一本真正体现了“工程美学”的书籍。它的结构布局非常严谨,仿佛一座精心设计的迷宫,每一条路径都通往一个清晰的目标。我特别关注到其中对不同时间尺度上系统动态行为的描述,那种将宏观的趋势和微观的波动结合起来的分析方法,非常具有洞察力。书中对于那些看似稳定,实则潜藏着巨大风险的系统状态的刻画,尤其到位,让人读后不禁对日常的运行状态保持一份警惕之心。不过,这本书的深度要求读者必须具备一定的数理基础,我感觉自己读起来像是走在钢丝上,每一步都得小心翼翼地计算。如果能加入更多的历史案例分析,展示这些理论是如何一步步发展和完善起来的,也许能让它更贴近“历史”的厚重感,而不仅仅是“当下”的技术手册。

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这本书的深度和广度真的让我有些措手不及。我原本以为它会侧重于某个单一的技术领域,没想到它几乎涵盖了整个产业链条上的关键环节。阅读过程中,我发现它在理论推导和实际应用案例之间的平衡把握得非常微妙,既有扎实的数学基础支撑,又不至于让人陷入纯粹的理论泥潭。比如,书中对某些标准化的操作流程的描述,详尽到了令人发指的地步,每一个步骤都仿佛被拆解成了原子级的操作单元,这对于追求极致可靠性的操作环境来说,无疑是极大的加分项。然而,这种细致也带来了一个副作用——阅读节奏被打乱了。我需要频繁地在前后章节间跳转,以建立起完整的知识脉络,这对于需要快速掌握核心概念的读者来说,可能会是一个挑战。我希望作者能在章节之间设置更多的引导性文字,帮助读者更好地梳理这些繁复的知识点。

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收到,以下是根据您的要求,模拟不同读者口吻撰写的关于一本名为《自动化仪表与过程控制》的书籍的五段评价,每段约300字,风格迥异,且不包含提及该书具体内容的描述。 这本书的装帧设计很有现代感,封面那种深蓝配银灰的色调,乍一看就给人一种严谨、专业的印象。我拿到手的时候,首先注意到的是它的纸质,拿在手里有分量,摸起来那种光滑又带点纹理的质感,让人很舒服。内页的排版也做得相当用心,字号和行距的把握恰到好处,即使是密密麻麻的公式和图表,长时间阅读下来眼睛也不会太疲劳。不过,内容上,我感觉它更像是一本面向工业领域资深工程师的工具手册,对于初学者来说,开篇的某些章节可能显得有些晦涩难懂,需要较强的专业背景知识才能快速跟进。我特别欣赏其中关于系统架构图的部分,那些复杂的流程被简化成了清晰的逻辑框,虽然我看不懂具体的参数设置,但那种条理分明的逻辑感确实让人印象深刻。总的来说,这是一本在视觉和触觉体验上都达到高水准的作品,体现了出版方对专业书籍质量的重视。

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