控制装置与仪表

《控制装置与仪表(第2版)》的特点是立足于现有技术应用，紧跟国际最新技术发展，增加了较多的新型的数字控制装置与仪表等内容，全面系统地阐述了典型控制装置与仪表的结构、原理、设计及使用方面的内容，不仅力图反映控制装置与仪表的最新发展，而且尽可能将控制装置与仪表与实际控制过程相结合，从硬件平台与软件系统的综合应用角度对自动控制系统予以阐述。其中，变送器、执行机构、转速控制装置、数字控制器、现场总线控制仪表等设计应用内容为全书重点。

《控制装置与仪表(第2版)》适合作为大专院校自动化专业和测控技术及仪器专业的教学用书，亦可供从事过程控制系统设计与维护的工程技术人员参考。

前言

第一章  概论1

第一节  控制装置与仪表的分类1

一、概述1

二、模拟控制装置与仪表1

三、数字控制装置与仪表2

四、连续生产过程控制的数字控制装置3

五、火电厂热工控制装置与仪表的分类8

第二节  控制装置与仪表的发展12

一、发展概况12

二、发展趋势13

第三节  模拟信号制及供电方式13

一、信号制14

二、变送器信号传输方式16

三、控制装置与仪表的供电方式17

第四节  全数字控制装置与仪表间的通信方式18

一、数字通信的优点18

二、HART通信协议18

三、现场总线通信21

习题与思考题24

第二章  控制装置与仪表的基础知识25

第一节  控制装置与仪表的基本概念与性能25

一、基本概念25

二、控制装置与仪表的性能27

第二节  控制装置与仪表信号的标准化28

一、模拟气动信号29

二、模拟直流电流信号29

三、直流电流信号的优点29

四、电压信号的辅助作用30

五、活零点的含义30

六、四线制与二线制31

七、数字控制装置与仪表信号的标准化32

第三节  控制装置与仪表的干扰及抑制33

一、干扰的来源与形式33

二、硬件抗干扰措施37

三、常用的软件抗干扰措施42

四、数字控制仪表的标度变换46

习题与思考题48

第三章  变送器49

第一节  概述49

一、零点与量程定义49

二、零点迁移和量程调整50

三、量程比51

第二节  电容式差压/压力变送器53

一、概述53

二、变送器敏感部件的结构54

三、变送器工作原理54

四、电容式压力/绝对压力变送器使用安装58

第三节  扩散硅式压力/差压变送器62

一、概述62

二、压阻传感器原理62

三、压阻传感器的技术特点63

四、扩散硅式压力/差压变送器的不同测量方法64

第四节  差压/压力变送器的零点迁移66

一、液面的迁移66

二、测量范围、量程范围和迁移量的关系68

三、差压变送器的零点迁移实例分析一——锅炉汽包液位测量中的零点迁移68

四、差压变送器的零点迁移实例分析二——开口容器内液位测量70

五、差压/压力变送器的选择方法70

第五节  温度变送器71

一、DDZ?Ⅲ型温度变送器71

二、一体化温度变送器71

三、智能式温度变送器73

第六节  智能压力变送器74

一、概述74

二、ST3000智能压力变送器75

三、3051C智能压力变送器78

四、通用智能变送器79

五、手持式HART通信器80

第七节  其他变送器简介83

一、浮球式液位变送器83

二、浮筒式液位变送器83

三、静压式液位变送器84

四、电容式物位变送器84

第八节  变送器的计量标定85

一、模拟压力变送器的计量标定85

二、智能压力变送器的计量标定86

习题与思考题88

第四章  防爆安全栅89

第一节  概述89

一、仪表防爆的基本原理89

二、仪表本安防爆技术90

第二节  防爆安全的基本概念90

一、危险场所的划分91

二、爆炸性物质的分类、分级与分组91

三、防爆仪表的分类、分级和分组92

第三节  本安防爆系统93

一、本安防爆系统概况93

二、本安防爆系统构成94

三、本安系统安全性评定和安全栅的选取95

四、防爆安全栅的基本限能原理96

第四节  齐纳式安全栅98

一、电路结构与工作原理98

二、齐纳式安全栅结构原理98

三、齐纳式安全栅安装方式100

四、齐纳式安全栅的最大允许负载参数101

五、齐纳式安全栅的防爆取证101

六、齐纳式安全栅选用步骤101

七、齐纳式安全栅的实际应用102

八、改进型齐纳式安全栅107

第五节  隔离式安全栅109

一、隔离式安全栅结构原理109

二、输入端用隔离式安全栅110

三、输出端用隔离式安全栅111

四、使用注意事项112

第六节  本安系统的安装、维护与小结112

一、本安系统的安装与维护112

二、小结113

习题与思考题114

第五章  数字调节器115

第一节  概述115

一、数字调节器的硬件构成115

二、数字调节器的软件构成116

第二节  模拟量输入/输出通道116

一、模拟量输入通道116

二、模拟量输出通道120

第三节  数字PID调节器121

一、PID控制算式121

二、PID控制程序125

三、数字PID调节器的手、自动跟踪控制方式127

四、数字PID调节器的正、反作用方式128

第四节  数字PID调节器参数的整定130

一、常规PID参数设置一般经验130

二、常规PID参数工程整定经验数据法132

三、基于优化算法整定PID参数133

习题与思考题140

第六章  执行机构141

第一节  概述141

第二节  气动执行器142

一、气动执行机构简介143

二、调节机构简介144

三、电/气转换器及阀门定位器简介145

第三节  调节阀148

一、概述148

二、调节阀结构149

三、调节阀的分类150

四、电/气转换器152

五、气动薄膜执行机构153

六、气动活塞执行机构155

第四节  电/气转换器及阀门定位器158

一、定位器、转换器的工作原理158

二、阀门定位器E/P转换单元及其工作原理161

三、智能型电气阀门定位器164

四、过程控制应用中阀门定位器的选型170

第五节  电动执行机构171

一、电动执行机构的用途171

二、电动执行机构分类及主要技术性能171

三、电动执行机构组成及工作原理171

四、电动执行机构的输出方式184

第六节  手动操作器185

一、Q型操作器186

二、D型电动操作器187

三、操作器工作原理187

第七节  智能执行机构190

一、智能电动执行机构191

二、智能调节阀194

三、智能电动执行机构的发展趋势196

第八节  控制系统中气动执行机构应用实例分析196

习题与思考题198

第七章  DEH液动执行机构199

第一节  概述199

一、数字电液控制系统介绍199

二、DEH控制系统的构成200

三、DEH控制系统的功能201

第二节  DEH控制系统液动执行机构202

一、高压主汽阀和高压控制阀的执行机构203

二、再热主汽阀的执行机构210

三、再热控制阀的执行机构211

四、油动机的结构及工作原理212

第三节  DEH控制系统电/液转换接口装置218

一、伺服控制器218

二、电液伺服阀的组成219

三、电液伺服阀的分类219

四、伺服阀的工作原理220

习题与思考题225

第八章  转速控制装置226

第一节  转差电动机调速机构226

一、电气传动基础226

二、转差电动机调速系统227

三、转差电动机的结构及工作原理228

第二节  液力偶合器调速机构230

一、概述230

二、调速型液力偶合器231

三、限矩型液力偶合器240

四、液力偶合器的型式和基本参数242

五、各种液力偶合器调速传动方案244

第三节  变频调速装置245

一、概述245

二、变频器246

三、变频调速系统原理248

四、变频调速系统在电站控制中的应用259

五、变频调速系统设计中的问题分析261

六、变频器基本参数的调试266

七、变频器容量的计算与选择268

八、正确使用变频器注意事项272

九、变频器常用参数功能及设置274

十、变频器维修检测常用方法275

十一、液力调速与变频调速的特点小结276

习题与思考题277

第九章  现场总线控制仪表279

第一节  概述279

一、现场总线279

二、现场总线控制系统284

第二节  现场总线控制仪表287

一、现场总线压力变送控制器287

二、现场总线温度变送控制器292

三、电流到现场总线转换器297

四、现场总线到电流转换器297

五、现场总线到气压转换器299

六、现场总线阀门定位器300

七、过程控制接口卡303

第三节  控制策略与组态304

一、现场总线功能模块基本知识304

二、常用功能模块311

三、控制策略构成特点324

四、控制策略组态实现327

五、常用控制策略及SYSCON组态340

六、现场总线仪表的计量标定方法350

七、现场总线仪表的本机调整方法352

第四节  OPC服务器与现场总线控制系统的联系及作用354

一、概述354

二、OPC技术规范360

三、OPC服务器应用362

第五节  FF现场总线控制系统在链条炉综合自动化中的应用365

一、现场总线控制系统设计背景365

二、现场总线控制系统设计原则与基本思路366

三、现场总线控制系统设计的主要内容366

四、控制方案的设计与实施368

五、现场总线控制系统成功投入运行后实现控制功能一览373

六、结束语374

习题与思考题374

附录  部分习题与思考题参考答案376

参考文献380

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