《水工业仪表自动化》首先介绍了水质监测的基础知识，详尽介绍了各种水质监测仪器的原理、结构、使用经验与维护要点，之后阐述了经典与现代自动控制论基础知识、各种控制系统构成规则以及水处理典型工艺流程常用自动控制系统分析与设计要点，尤其侧重介绍了在现有水处理工程中大量采用的PID控制器特性及参数整定技巧，同时介绍了近年来发展的模糊控制、神经网络控制、无模型自适应控制、智能控制等先进控制算法的基本原理及其在水处理工艺过程优化控制中的应用，为实现将水污染防治工程与设施同测控技术装备融为一体、以信息化带动工业化的"两化合一"奠定技术基础。

《水工业仪表自动化》将水质监测仪器和自动控制理论与水处理工艺过程有机结合，有助于提高该行业技术人员的专业知识和技术水平。

第1篇 水质监测仪器及水处理工程用仪器设备

第1章 检测技术基本知识

1.1 水处理过程中的监测仪器

1.2 检测仪器性能与技术指标

1.3 检测仪器的分类

1.4 检测仪表的组成

1.5 常用检测仪器的原理

1.5.1 电磁法

1.5.2 光学法

1.5.3 微波法

1.5.4 超声法

第2章 在线式水质监测仪器

2.1 引言

2.1.1 概述

2.1.2 在线水质分析仪器的发展

2.1.3 在线水质分析仪器在水处理工业中的应用

2.2 在线式水质常规参数检测仪

2.2.1 pH检测仪

2.2.2 ORP检测仪

2.2.3 电导率检测仪

2.2.4 在线式溶解氧检测仪

2.2.5 浊度/悬浮物浓度检测仪

2.2.6 多参数水质分析仪

2.3 在线式水质分析仪

2.3.1 化学需氧量在线分析仪

2.3.2 生化需氧量在线分析仪

2.3.3 总有机碳在线分析仪

2.3.4 氨氮在线分析仪

2.3.5 硝酸盐氮/亚硝酸盐氮在线分析仪

2.3.6 总氮在线分析仪

2.3.7 总磷在线分析仪

2.3.8 磷酸盐在线分析仪

2.3.9 钠离子在线分析仪

2.3.10 在线硅分析仪

2.3.11 六价铬在线分析仪

2.3.12 离子在线分析仪

2.3.13 余氯/总氯在线分析仪和二氧化氯在线分析仪

2.3.14 联氨在线分析仪

2.3.15 碱度在线分析仪

2.3.16 电极法臭氧在线分析仪

2.3.17 硬度在线分析仪

2.3.18 水中油在线分析仪

2.3.19 水质自动采样器

2.4 水质自动监测站

2.4.1 水质自动监测站的组成

2.4.2 水质自动监测站建设的技术要求

2.4.3 方案设计

2.4.4 数据采集?处理?控制?显示?通讯系统

第3章 水处理工程专用仪器和设备

3.1 水处理工程专用仪器

3.1.1 液位(水位)测量仪表

3.1.2 流速/流量测量仪表

3.1.3 流动电流检测器

3.1.4 污泥界面仪

3.1.5 污染指数SDI测试仪

3.1.6 荧光示踪剂浓度监测仪

3.1.7 沉降速度?上清液浊度检测器

3.2 执行机构

3.2.1 计量泵

3.2.2 蠕动泵

第2篇 自动控制系统及其在水处理典型工艺中的应用

第4章 自动控制系统基本知识

4.1 概述

4.2 基本知识

4.2.1 自动控制系统的组成

4.2.2 反馈控制系统的分类

4.2.3 反馈控制系统性能评价

4.2.4 微分方程

4.2.5 传递函数

4.2.6 频率特性

4.2.7 单位阶跃响应

4.3 稳定性

4.3.1 定义

4.3.2 判定方法

4.3.3 稳定性判据

4.3.4 稳定余量

4.3.5 稳态偏差

4.4 动态品质分析

4.4.1 品质指标

4.4.2 分析方法

4.5 系统的校正

4.5.1 串联校正

4.5.2 局部反馈校正

第5章 自动控制系统

5.1 概述

5.2 自动控制系统的分类

5.3 自动控制系统的品质评价

5.3.1 静态特性与动态特性

5.3.2 自动控制系统的过渡过程和品质指标

5.4 控制对象的数学模型

5.4.1 静态(或稳态)数学模型

5.4.2 动态数学模型

5.4.3 软测量技术及软测量模型

5.5 控制器的控制规律

5.5.1 开关式控制

5.5.2 比例(P)控制

5.5.3 积分(I)作用和比例+称分(PI)控制

5.5.4 微分(D)作用和比例+徽分(PD)控制

5.5.5 比例+积分+微分(PID)控制

5.5.6 离散比例积分微分控制

5.6 控制器参数的经验整定

5.6.1 PID控制系统动态品质评价

5.6.2 PID控制器参数整定

5.7 PID性能改善

5.7.1 概述

5.7.2 自整定或自调谐

5.8 常规控制系统

5.8.1 简单控制系统

5.8.2 复杂控制系统

5.9 先进控制

5.9.1 概述

5.9.2 预测控制

5.9.3 推断控制

5.9.4 双重控制

5.9.5 解耦控制

5.9.6 自适应控制

5.9.7 滞后补偿控制

5.9.8 智能控制

5.10 其他类型控制模式

5.10.1 无模型自适应控制技术

5.10.2 通用模型控制

5.10.3 内模控制

5.10.4 模型差动极值调节系统

第6章 水处理单元操作自动化

6.1 概述

6.2 pH控制

6.2.1 概述

6.2.2 工业废水中和处理过程pH模糊控制

6.2.3 污水处理中和反应过程pH控制

6.2.4 湿法烟气脱硫装置中的pH控制

6.2.5 阴阳床再生污水pH控制

6.2.6 乙烯装置急冷水pH先进控制

6.2.7 油田污水处理pH模糊控制

6.2.8 酸性工业废水中和处理pH控制

6.2.9 工业废水电絮凝一体化装置pH控制

6.3 ORP控制

6.3.1 ORP控制SBR曝气风量

6.3.2 泳池水处理自动加药

6.3.3 含氰、铬电镀废水处理ORP控制

6.4 电导率(电阻率)控制

6.4.1 循环冷却水水质监测与浓缩倍数自动保持系统

6.4.2 锅炉供水化学净化过程极值控制

6.5 混凝投药控制技术及应用

6.5.1 现有技术

6.5.2 定量分析絮体形状及混凝剂加注量自动调节

6.5.3 沉降速度?澄清液浊度检测器与絮凝剂优化投加系统

6.5.4 絮凝剂投加量最佳控制

6.6 溶解氧自动控制系统

6.6.1 锅炉供水除氧剂自动投加与溶解氧控制系统

6.6.2 曝气过程溶解氧自动控制系统

6.7 循环冷却水自动加药系统

6.7.1 概述

6.7.2 空调循环冷却水系统平衡计算

6.7.3 循环冷却水质测控技术要求

6.7.4 循环冷却水系统现行水质测控方案比较

6.7.5 中央空调循环冷却水水质测控成套设备

6.7.6 工业循环冷却水水质测控系统

6.8 次氯酸钠/二氧化氯自动加药及余氯控制

6.8.1 次氯酸钠消毒

6.8.2 二氧化氯消毒

6.8.3 常用加药方式

6.8.4 自动加药应用实例

6.9 锅炉炉水协调磷酸盐?pH值控制

6.9.1 工艺要求

6.9.2 数学模型

6.9.3 投加药剂原则

6.9.4 自动加药方案

6.10 多参数控制及先进控制

6.10.1 废水处理工艺过程神经网络智能控制

6.10.2 生物电极脱氮工艺模糊控制

6.10.3 用化学法强化生物除磷的优化控制

6.10.4 氨氮与硝酸盐氮控制

6.10.5 由磷酸盐和总磷分析仪构成的优化控制系统

6.10.6 污泥龄自动控制系统

6.10.7 污泥回流控制

6.10.8 分段曝气溶解氧控制

6.10.9 碳源投加控制

6.11 反渗透装置控制

6.11.1 概述

6.11.2 反渗透电控系统技术要求

6.12 PLC、DCS、FCS、SCADA、WSN

6.12.1 PLC、DCS、FCS

6.12.2 SCADA

6.12.3 现场总线在污水处理厂控制系统中的应用

6.12.4 无线传感器网络的现状与趋势

第3篇 工程应用

第7章 污水处理工艺过程优化控制系统

7.1 污水处理过程建模

7.1.1 基于机理模型的出水水质指标

7.1.2 基于软测量模型的出水水质指标

7.1.3 入水水量及水质预测模型

7.2 污水处理过程优化控制

7.2.1 入水流量优化控制

7.2.2 溶解氧浓度优化控制

7.2.3 溶解氧仿人智能控制应用

7.2.4 污泥浓度回路控制

7.3 污水处理过程异常工况诊断

7.3.1 污泥膨胀预测

7.3.2 工业毒水诊断

第8章 水工业仪表自动化技术发展趋势

8.1 污水处理厂综合自动化系统

8.1.1 城市污水处理厂存在的问题

8.1.2 综合自动化系统的体系结构

8.1.3 综合自动化系统功能描述

8.2 无线技术在污水处理行业的应用

8.2.1 污水处理厂有线通讯方式存在的问题

8.2.2 无线技术在污水处理厂的应用

8.2.3 无线技术在城市污水处理系统的应用

8.3 污水处理过程故障诊断

8.3.1 故障诊断技术应用的必要性

8.3.2 故障诊断技术简介

8.3.3 污水处理工艺流程故障诊断方法

8.3.4 故障诊断专家系统

8.4 智能仪表在污水处理厂的应用

8.4.1 智能仪表的特点

8.4.2 智能仪表的结构

8.4.3 智能仪表的发展趋势

8.4.4 智能仪表在污水处理厂的使用

附录 部分在线式水质监测仪器

参考文献

出版社: 第1版 (2011年10月22日)

平装

正文语种: 简体中文

条形码: 9787122111852

《自动化仪表》创刊于1957年，是中国科学技术协会主管、中国仪器仪表学会和上海工业自动化仪表研究所合办的中国自动化仪表行业综合性技术刊物。《自动化仪表》为中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国期刊方阵(双百期刊)入选期刊，并被评为第一、二届全国优秀科技期刊和中国科协、原机械工业部、原机械电子工业部及上海市优秀科技期刊。 《自动化仪表》设有相关专题、研究与开发、系统集成与应用、应用实践、创新技术与产品、行业信息及专题等栏目。报道国内外自动化仪表及自动控制领域的科研成果和先进技术;介绍新产品、新工艺，交流现场应用文本经验;传播自动化仪表及控制系统的基础知识;反映自动化控制的发展动态。内容突出实用性、指导性、知识性，适合冶金、化工、炼油、电力、机械、轻工、纺织、环保、制药、建桥、军工等各行各业从事测量与控制工作的科研技术人员、管理人员、营销人员和大专院校师生阅读。

《自动化仪表》国内外公开发行,国内统一刊号:CN31-1501/TH,国际连续出版物号:ISSN 1000-0380，国外代号:M-721。 《自动化仪表》为月刊，每月20日出版，邮发代号:4-304，定价:10.00元，全年定价:120.00元。

《自动化仪表》在自动化及仪表界辐射力大、影响广泛，是交流信息、获取商情、推动创新、促进发展的理想桥梁与平台。竭诚欢迎订阅、投稿和投放广告!

自动化仪表(英文:automatic instruments)是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。 仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能;另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量;还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。

自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成:①传感器，利用各种信号检测被测模拟量;②变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4 ~ 20mA 的电流信号，并送到可编程序控制器中;③显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。

自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到广泛应用，而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口，更是自动化控制系统重要的部分，被称为自动化控制系统的眼睛。自动化仪表主要有温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表及一些过程分析仪表等。

1、温度仪表

石化现场设备或管道内介质温度一般都需要指示控制，最常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等;特殊热电偶有耐磨热电偶、表面热电偶、多点式热电偶、防爆热电偶等。

2、压力仪表

压力表分液柱式、弹性式、活塞式。作为压力调节系统除采用压力变送器将信号送至DCS或其它调节器外，位移平衡式基地式调节器仍常用于现场。

3、物料仪表

物料仪表没有通用产品，按测量方式分为直读式、浮力式、静压式、电接触式、电容式、超声波式等等，其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式液位计精度高，石化行业应用普及。

4、流量仪表

流量，不是一般的流速，是单位时间内流经有效截面的流体的体积和质量，另外还需要求知管道中一段时间内流过的累积流体的体积和质量。

5、在线过程分析仪

从工艺上看，生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。

检测与过程控制仪表(通常称自动化仪表)分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。

例如按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表(很少见);按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装里;按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表。随着微处理机的蓬勃发展，根据仪表有否引入微处理器又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表。

调节阀根据其结构特哄和流量特性不同进行分类

例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流检测仪表

显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录(指示亦可以有单点和多点)，其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。

调节仪表可是以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。

执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式(气缸式)和长行程执行机构。调节阀根据其结构特噗和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒(笼式)、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数(等面分比)、抛物线、快开等。

这类分类方法相对比较合理，仪表覆盖面也比较广，但任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序，它们中间互有渗透，彼此沟通。例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流量检测仪表，压力变送器可以划归压检测仪表，若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表，很难确切划归哪一类，中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。