《過程控制儀表及裝置(第2版)》立足高等職業教育的應用特色和能力本位,突出人才應用能力和創新素質的培養,融理論教學與實踐訓練為一體,系統地介紹了過程控制儀表及裝置的構成原理、使用、安裝和調試技術。《過程控制儀表及裝置(第2版)》編寫采用“目標驅動法”,共9章;涵蓋了生產現場的變送器、模擬式控制器、執行器、輔助儀表、數字式控制器、dcs、智能式現場儀表和過程控制儀表與裝置的應用案例分析。為適應不同行業的需要,應用案例分析涉及到石油、化工、冶金、電力、醫藥等行業。
《過程控制儀表及裝置(第2版)》理論聯系實際,工學結合,內容豐富,實用性強。可作為高職高專院校、本科院校舉辦的職業技術學院工業生產自動化技術類專業及相關專業的教材,也可作為五年制高職、成人教育生產自動化及相關專業的教材,還可供從事生產自動化技術工作的人員參考使用。
本教材立足高等職業教育人才培養目標,遵循主動適應社會發展需要、突出應用性和針對性、加強實踐能力培養的原則,融入國內高職示范院校先進的教學成果,借鑒國外職業教育思想以及教材建設思路,從高職院校的實際出發,精選內容,突出重點,力求教材本身的實用性和教材對高職學生的適用性。
過程控制儀表及裝置是實現生產過程自動化的工具,是生產過程高效運行的保障,有助于提高生產效率,保證產品質量,減少生產過程的原材料和能源損耗。近年來,由于微電子技術、計算機技術和網絡技術的發展,過程控制儀表已經進入以DCS和智能儀表為主的時代,同時,模擬式的控制儀表在中國仍將繼續大量使用。因此,本教材力求重組教學內容,去掉陳舊的,提煉有用的,加強有效的,引入先進的,努力使課程內容體現該領域的先進技術,以提高職業教育的針對性和適應性。具體做法是:摒棄了已經過時的電動Ⅱ型儀表和氣動儀表(僅保留氣動執行器),加強了目前工業控制的主流控制裝置DCS,引入具有發展潛力的智能式現場儀表,設置了過程控制儀表應用系統案例分析等。
本書具有以下特點。
● 集理論、實踐技能訓練與技術應用能力培養為一體,體系新穎,體現了新世紀高職高專人才教育的培養模式和基本要求。理論以“夠用為度”,實踐以“實用為主”。
● 將知識點與技能點緊密結合,并注重經驗技能和技術技能的結合。理論聯系實際,掌握知識與培養能力并行,注重培養學生實際動手能力和解決工程實際問題的能力,突出了高等職業教育的應用特色和能力本位。
● 全書編寫采用“目標驅動法”。每章以知識目標和技能目標為主線,以儀表功能模塊剖析為手段,以實際工程應用案例分析為示范,以樹狀小結為濃縮,結構清晰,深入淺出,便于高職學生學習。
● 提出了實訓裝置的標準配置或最低配置,以方便各校選用。
● 案例分析內容覆蓋面寬,選擇性強,可滿足不同行業的需求。
本書在編寫過程中,先后得到了許多單位和個人的大力支持和幫助,亦在此表示誠摯的謝意!
由于編者水平有限,書中錯漏在所難免,懇請廣大讀者批評指正。
編者2010年7月
緒論
第1章 過程控制儀表的基本知識
1.1 過程控制儀表的信號制式
1.1.1 信號制式
1.1.2 信號標準
1.2 電動儀表信號標準的使用
1.2.1 采用4~20ma dc電流信號傳送
1.2.2 采用1~5v dc電壓信號實現控制室內部儀表間聯絡
1.2.3 控制系統儀表之間的典型連接方式
1.3 過程控制儀表防爆的基本知識
1.3.1 防爆儀表的標準
1.3.2 控制儀表防爆措施
1.3.3 安全火花防爆系統的構成
1.4 過程控制儀表的型號命名
1.4.1 ddz-ⅲ型儀表的型號及命名
1.4.2 qdz型儀表的型號及命名
1.5 過程控制儀表的分析方法
1.5.1 過程控制儀表的總體分析思路
1.5.2 采用單個放大器的分析方法
1.5.3 采用集成運算放大器的分析方法
本章小結
思考與練習題1
第2章 變送器
2.1 概述
2.1.1 變送器的構成原理
2.1.2 變送器的量程調整、零點調整和零點遷移
2.2 電容式差壓變送器
2.2.1 電容式差壓變送器的結構與工作原理
2.2.2 差壓變送器的選用、安裝和維護
實訓1 差壓變送器的認識與校驗
2.3 其他差壓變送器
2.3.1 擴散硅式差壓變送器
2.3.2 振弦式差壓變送器
2.3.3 deltapi k系列電感式變送器
2.4 溫度變送器
2.4.1 熱電偶溫度變送器
2.4.2 一體化熱電偶溫度變送器
2.4.3 熱電阻溫度變送器
2.4.4 一體化熱電阻溫度變送器
實訓2 ddz-ⅲ型溫度變送器的校驗
本章小結
思考與練習題2
第3章 模擬式控制器
3.1 控制器的控制規律
3.1.1 基本控制規律
3.1.2 工程常用控制規律
3.2 ddz-ⅲ型控制器
3.2.1 主要功能
3.2.2 基型控制器的構成
3.2.3 手動/自動無擾動切換
3.3 基型控制器的操作
3.3.1 基型控制器的外部結構
3.3.2 基型控制器的使用方法
實訓3 基型控制器的認識與使用方法
實訓4 基型控制器的δ、ti和td測試
本章小結
思考與練習題3
第4章 執行器
4.1 概述
4.1.1 執行器的種類及特點
4.1.2 執行器的構成
4.1.3 執行器的作用方式
4.2 執行機構
4.2.1 氣動執行機構
4.2.2 電動執行機構
4.3 調節機構
4.3.1 調節機構的結構和特點
4.3.2 控制閥的流量系數
4.3.3 控制閥的可調比
4.3.4 控制閥的流量特性
4.4 閥門定位器
4.4.1 氣動閥門定位器
4.4.2 電/氣閥門定位器
4.5 執行器的選擇
4.5.1 執行器結構形式的選擇
4.5.2 控制閥的流量特性選擇
4.5.3 控制閥口徑選擇
4.6 氣動薄膜控制閥性能測試
4.6.1 氣動薄膜控制閥主要性能指標
4.6.2 性能指標的測試方法
4.7 執行器的安裝與維護
4.7.1 執行器的安裝
4.7.2 執行器的維護
實訓5 執行器與電/氣閥門定位器的認識與校驗
本章小結
思考與練習題4
第5章 輔助儀表
5.1 安全柵
5.1.1 齊納式安全柵
5.1.2 變壓器隔離式安全柵
5.2 信號分配器
5.3 變頻器
5.4 電源箱及電源分配器
5.4.1 電源箱
5.4.2 電源分配器
本章小結
思考與練習題5
第6章 數字式控制器
6.1 概述
6.1.1 數字式控制器的分類
6.1.2 數字式控制器的特點
6.1.3 數字式控制器的構成原理
6.2 slpc可編程調節器
6.2.1 slpc可編程調節器的性能
6.2.2 slpc可編程調節器的硬件結構
6.2.3 slpc可編程調節器的指令系統
6.2.4 slpc可編程調節器的控制功能指令
6.2.5 slpc可編程調節器的程序輸入方法
6.2.6 slpc可編程調節器的投運與維護
實訓6 slpc可編程調節器的結構與使用方法
實訓7 slpc可編程調節器編程與仿真程序運行
思考與練習題6
第7章 集散控制系統
7.1 概述
7.1.1 集散控制系統的基本概念
7.1.2 集散控制系統的特點
7.1.3 集散控制系統的發展趨勢
7.2 dcs的硬件結構
7.2.1 現場控制站(fcs)
7.2.2 操作員站(ops)
7.3 dcs的軟件系統
7.3.1 現場控制站軟件系統
7.3.2 操作員站軟件系統
7.3.3 dcs控制回路組態
7.3.4 流程圖生成
7.3.5 歷史數據庫及報表生成
7.3.6 opc技術
7.4 dcs應用系統組態方法
7.4.1 水箱液位裝置流程及控制要求
7.4.2 系統控制方案
7.4.3 系統組態方法
實訓8 dcs系統的認識與操作
實訓9 水箱液位串級控制系統的組態
本章小結
思考與練習題7
第8章 智能式現場儀表
8.1 現場總線技術
8.1.1 現場總線技術的產生和發展
8.1.2 hart協議
8.1.3 現場總線協議
8.2 智能式差壓變送器
8.2.1 eja智能式差壓變送器
8.2.2 st3000智能式差壓變送器
8.2.3 lsⅲ-pa智能式差壓變送器
8.3 智能式溫度變送器
8.3.1 智能式溫度變送器的特點
8.3.2 tt302智能式溫度變送器
8.4 智能式電動執行機構和智能式閥門定位器
8.4.1 智能式電動執行機構
8.4.2 智能式閥門定位器
實訓10 智能式差壓變送器(eja)的認識與操作
本章小結
思考與練習題8
第9章 過程控制儀表及裝置應用系統案例分析
9.1 基型控制器在安全火花型防爆系統中的應用
9.1.1 溫度控制系統原理圖
9.1.2 溫度控制系統接線圖
9.2 slpc可編程調節器在壓縮機防喘振控制中的應用
9.2.1 工藝流程及控制要求
9.2.2 防喘振方案分析
9.2.3 用slpc實現防喘振方案
9.3 kmm可編程調節器在加熱爐溫度控制中的應用
9.3.1 控制方案分析
9.3.2 用kmm實現前饋-串級控制方案
9.4 用dcs實現結晶器鋼水液位的控制
9.4.1 結晶器鋼水液位控制系統原理
9.4.2 結晶器鋼水液位控制方案
9.4.3 用dcs實現結晶器鋼水液位控制方案
9.5 用dcs實現發電機組熱電阻的故障檢測
9.5.1 概述
9.5.2 測溫元件加裝斷路(斷阻)保護
9.6 現場總線功能模塊的應用
9.6.1 概述
9.6.2 溫壓補正流量測量(ff-h1協議)
9.6.3 串級控制系統
9.6.4 鍋爐三沖量水位控制系統
本章小結
思考與練習題9
參考文獻