本书全面系统地介绍了应用于石油化工领域的测控仪表系统及过程控制技术的基础知识。 全书共分为四篇。第一篇自动控制基础知识，共3章，主要介绍了自动控制的基本概念、性能指标和要求及对象的特性和数学模型。第二篇参数检测及仪表，共7章，主要介绍了检测仪表的基础知识，石油化工生产过程中主要工艺参数温度、压力、流量、物位及成分等常用检测仪表，现代检测技术。第三篇控制仪表及装置，共5章，主要介绍了控制仪表及装置，包括模拟控制器、数字控制器、可编程控制器（PLC）、集散控制系统（DCS）、现场总线及控制系统和执行器。第四篇过程控制系统，共4章，主要介绍了过程控制技术，包括简单控制和复杂控制系统，新型控制系统和石油加工典型设备的自动控制。

本书从石油化工工程的角度出发，在介绍传统自动控制与仪表基础知识的同时，注重与实际应用相结合，同时，对新系统、新装置、新方法进行了阐述。配套给出了大量例题与习题，教学建议和教学课件，便于教学与自学。在叙述方式上力求深入浅出、图文并茂。本书注重培养学生逻辑思维、创新思维与工程思维的能力，提高分析与解决实际工程问题的能力。

本书可作为高等学校石油化工和储运类专业等非自动化专业本、专科生及研究生教材，也可作为石油化工行业各类工程技术人员的参考用书。

第一篇自动控制基础知识

第1章绪论

1.1石油化工自动化的意义及主要内容

1.1.1石油化工自动化的意义

1.1.2石油化工自动化的发展概况

1.1.3非自动化专业人员学习自动化知识的意义

1.1.4石油化工自动化的主要内容

1.2自动控制系统的基本组成

1.3自动控制系统的图形表示

1.3.1自动控制系统方框图

1.3.2工艺管道及仪表流程图

1.4自动控制系统的分类

1.4.1按信号的传递路径分类

1.4.2按给定值的性质分类

1.4.3按系统的数学模型分类

1.4.4按系统传输信号的性质分类

1.4.5其他分类方法

思考题与习题

第2章自动控制系统的基本要求及性能指标

2.1自动控制系统的基本要求

2.2自动控制系统的静态与动态

2.3自动控制系统的过渡过程

2.4自动控制系统的性能指标

思考题与习题

第3章被控对象特性与数学模型

3.1石油化工对象的特点及其描述方法

3.2对象数学模型的建立

3.2.1机理分析法建模

3.2.2实验法建模

3.2.3混合法建模

3.3描述对象特性的参数

3.3.1放大系数K

3.3.2时间常数T

3.3.3滞后时间τ

思考题与习题

第二篇参数检测及仪表

第4章检测仪表基础知识

4.1测量过程和测量误差

4.1.1绝对误差

4.1.2相对误差

4.1.3基本误差与附加误差

4.2检测仪表基本概念及性能指标

4.2.1测量范围、上下限及量程

4.2.2零点迁移和量程迁移

4.2.3灵敏度、分辨率及分辨力

4.2.4线性度

4.2.5精度和精度等级

4.2.6死区、滞环和回差

4.2.7反应时间

4.2.8重复性和再现性

4.2.9可靠性

4.2.10稳定性

思考题与习题

第5章温度检测及仪表

5.1温度检测方法及温标

5.1.1温度及温度检测方法

5.1.2温标

5.2常用温度检测仪表

5.2.1膨胀式温度计

5.2.2热电偶温度计

5.2.3热电阻温度计

5.3温度检测仪表的选用及安装

5.3.1温度检测仪表的选用

5.3.2温度检测仪表的安装

思考题与习题

第6章压力检测及仪表

6.1压力及压力检测方法

6.1.1压力的定义及单位

6.1.2压力的表示方法

6.1.3压力检测的主要方法及分类

6.2常用压力检测仪表

6.2.1液柱式压力计

6.2.2活塞式压力计

6.2.3弹性式压力计

6.2.4压力传感器

6.2.5力平衡式差压（压力）变送器

6.3压力检测仪表的选择及校验

6.3.1压力检测仪表的选择

6.3.2压力检测仪表的校验

6.4压力检测系统

6.4.1取压点位置和取压口形式

6.4.2引压管路的铺设

6.4.3压力检测仪表的安装

思考题与习题

第7章流量检测及仪表

7.1流量的概念及单位

7.2流量检测方法及流量计分类

7.3体积流量检测方法

7.3.1容积式流量计

7.3.2差压式流量计

7.3.3速度式流量计

7.4质量流量检测方法

7.4.1间接式质量流量测量方法

7.4.2直接式质量流量计

7.5流量标准装置

7.5.1液体流量标准装置

7.5.2气体流量标准装置

思考题与习题

第8章物位检测及仪表

8.1物位的定义及物位检测仪表的分类

8.1.1物位的定义

8.1.2物位检测仪表的分类

8.2常用物位检测仪表

8.2.1静压式物位检测仪表

8.2.2浮力式物位检测仪表

8.2.3其他物位检测仪表

8.3影响物位测量的因素

8.3.1液位测量的特点

8.3.2料位测量的特点

8.3.3界位测量的特点

8.4物位检测仪表的选型

思考题与习题

第9章成分分析仪表

9.1成分分析方法及分类

9.1.1成分分析方法

9.1.2成分分析仪表分类

9.2自动分析仪表的基本组成

9.3工业常用自动分析仪表

9.3.1热导式气体分析器

9.3.2红外线气体分析器

9.3.3氧化锆氧分析器

9.3.4气相色谱分析仪

9.3.5酸度的检测

9.3.6湿度的检测

思考题与习题

第10章现代检测技术

10.1现代传感器技术的发展

10.2软测量技术

10.2.1软测量技术概念

10.2.2软测量技术分类

10.2.3软测量技术应用

10.3多传感器融合技术

10.4虚拟仪器

思考题与习题

第三篇控制仪表及装置

第11章控制仪表及装置概述

11.1控制仪表及装置的发展概况

11.2控制仪表及装置的分类

11.2.1按能源形式分类

11.2.2按信号类型分类

11.2.3按结构形式分类

11.3控制仪表及装置的信号制

11.3.1信号标准

11.3.2电动仪表信号标准的使用

11.4DDZⅢ型控制器

11.4.1DDZⅢ型控制器的特点

11.4.2DDZⅢ型控制器的主要技术指标

11.4.3DDZⅢ型控制器的组成与操作

思考题与习题

第12章数字控制器

12.1可编程调节器

12.1.1可编程调节器的特点

12.1.2可编程调节器的基本构成

12.1.3可编程调节器的基本算法

12.1.4可编程调节器与DDZⅢ型控制器性能比较

12.2可编程序控制器

12.2.1可编程控制器的发展过程及趋势

12.2.2可编程控制器的特点及分类

12.2.3可编程控制器的基本组成

12.2.4可编程控制器的工作原理

12.2.5可编程控制器的编程语言

思考题与习题

第13章集散控制系统

13.1DCS的组成

13.2DCS的特点

13.3DCS的产生及发展历程

13.4DCS的硬件体系

13.4.1DCS的硬件体系结构

13.4.2DCS的各级（层）功能

13.4.3DCS的通信设备及功能

13.5DCS的软件体系

13.5.1DCS的软件体系构成

13.5.2DCS的控制层软件

13.5.3DCS的监控层软件

13.5.4DCS的组态软件

思考题与习题

第14章现场总线控制系统

14.1现场总线控制系统概述

14.1.1现场总线控制系统的基本概念

14.1.2现场总线控制系统的本质特征

14.1.3现场总线控制系统的发展趋势

14.2现场总线控制系统的体系结构

14.2.1现场设备层

14.2.2中间监控层

14.2.3远程监控层

14.3现场总线协议

14.4现场总线控制系统的组成

14.4.1现场智能仪表

14.4.2监控计算机

14.4.3网络通信设备

14.4.4监控系统软件

14.5现场总线技术的应用

14.5.1几种有影响的现场总线

14.5.2ControlNet现场总线应用

思考题与习题

第15章执行器

15.1概述

15.1.1执行器的构成及工作原理

15.1.2执行器分类及特点

15.1.3执行器的作用方式

15.2执行机构

15.2.1气动执行机构

15.2.2电动执行机构

15.3调节机构

15.3.1调节阀的工作原理

15.3.2调节阀的作用方式

15.3.3调节阀的结构及特点

15.3.4调节阀的流量系数

15.3.5调节阀的可调比

15.3.6调节阀的流量特性

15.4执行器的选择和计算

15.4.1执行器结构形式的选择

15.4.2调节阀流量特性的选择

15.4.3调节阀口径的选择

15.5气动执行器的安装和维护

15.6电气转换器及阀门定位器

15.6.1电气转换器

15.6.2阀门定位器

15.7数字调节阀与智能调节阀

15.7.1数字调节阀

15.7.2智能调节阀

思考题与习题

第四篇过程控制系统

第16章简单控制系统

16.1简单控制系统的构成

16.2简单控制系统的设计

16.2.1被控变量的选择

16.2.2操纵变量的选择

16.2.3测量元件特性的影响

16.2.4控制器控制规律的选择

16.2.5控制器正反作用的确定

16.3简单控制系统的投运

16.4控制器参数的工程整定

思考题与习题

第17章复杂控制系统

17.1串级控制系统

17.1.1串级控制系统的基本概念

17.1.2串级控制系统的工作过程

17.1.3串级控制系统的特点

17.1.4串级控制系统的设计

17.1.5串级控制系统控制器参数的工程整定

17.1.6串级控制系统的适用场合

17.2均匀控制系统

17.2.1均匀控制系统的基本概念

17.2.2均匀控制方案

17.3比值控制系统

17.3.1比值控制的基本概念

17.3.2比值控制方案

17.3.3比值控制系统的设计

17.4前馈控制系统

17.4.1前馈控制系统的基本概念

17.4.2前馈控制系统的特点

17.4.3前馈控制系统的主要结构形式

17.4.4前馈控制系统的应用场合

17.5选择性控制系统

17.5.1选择性控制系统的基本概念

17.5.2选择性控制系统的类型

17.5.3积分饱和现象及其防止措施

17.6分程控制系统

17.6.1分程控制系统的基本概念

17.6.2分程控制方案

17.6.3分程控制系统的应用

17.6.4分程控制应用中的几个问题

思考题与习题

第18章新型控制系统

18.1自适应控制系统

18.1.1变增益自适应控制系统

18.1.2模型参考自适应控制系统

18.1.3自校正控制系统

18.2预测控制系统

18.2.1预测控制系统的基本结构

18.2.2预测控制系统的特点及其应用

18.3智能控制系统与专家控制系统

18.3.1智能控制的基本概念

18.3.2智能控制的主要类型

18.3.3专家控制系统

18.4模糊控制系统

18.4.1模糊控制系统的基本结构

18.4.2模糊控制的方法

18.4.3模糊控制系统的设计

18.5神经元网络控制

18.5.1人工神经元模型

18.5.2人工神经网络

18.5.3人工神经网络在控制中的主要作用

18.5.4神经网络控制的分类

18.6故障检测与故障诊断

18.6.1提高控制系统可靠性的主要方法

18.6.2控制系统的主要故障

18.6.3故障检测和诊断的含义

18.6.4故障检测和诊断的主要方法

思考题与习题 2100433B

《全国普通高校自动化专业规划教材:石油化工自动化及仪表》编辑推荐：自动控制技术已经广泛应用于国民经济的各个领域，尤其在工业生产过程中。在石油化工行业，随着生产过程的连续化、大型化、复杂化，生产工艺、设备、控制与管理已逐渐成为一个系统工程。一方面，从事石油化工过程控制的技术人员必须深入了解和熟悉生产工艺与设备；另一方面，工艺与设备人员必须具有相应的自动化及仪表方面的知识，这对于管理与开发现代化石油化工生产过程是非常重要的。《全国普通高校自动化专业规划教材:石油化工自动化及仪表》正是为石油化工行业各类专业人员学习自动化及仪表的基础知识而编写。

第一篇自动控制基础知识

第1章绪论

1.1石油化工自动化的意义及主要内容

1.1.1石油化工自动化的意义

1.1.2石油化工自动化的发展概况

1.1.3非自动化专业人员学习自动化知识的意义

1.1.4石油化工自动化的主要内容

1.2自动控制系统的基本组成

1.3自动控制系统的图形表示

1.3.1自动控制系统方框图

1.3.2工艺管道及仪表流程图

1.4自动控制系统的分类

1.4.1按信号的传递路径分类

1.4.2按给定值的性质分类

1.4.3按系统的数学模型分类

1.4.4按系统传输信号的性质分类

1.4.5其他分类方法

思考题与习题

第2章自动控制系统的基本要求及性能指标

2.1自动控制系统的基本要求

2.2自动控制系统的静态与动态

2.3自动控制系统的过渡过程

2.4自动控制系统的性能指标

思考题与习题

第3章被控对象特性与数学模型

3.1石油化工对象的特点及其描述方法

3.2对象数学模型的建立

3.2.1机理分析法建模

3.2.2实验法建模

3.2.3混合法建模

3.3描述对象特性的参数

3.3.1放大系数K

3.3.2时间常数T

3.3.3滞后时间τ

思考题与习题

第二篇参数检测及仪表

第4章检测仪表基础知识

4.1测量过程和测量误差

4.1.1绝对误差

4.1.2相对误差

4.1.3基本误差与附加误差

4.2检测仪表基本概念及性能指标

4.2.1测量范围、上下限及量程

4.2.2零点迁移和量程迁移

4.2.3灵敏度、分辨率及分辨力

4.2.4线性度

4.2.5精度和精度等级

4.2.6死区、滞环和回差

4.2.7反应时间

4.2.8重复性和再现性

4.2.9可靠性

4.2.10稳定性

思考题与习题

第5章温度检测及仪表

5.1温度检测方法及温标

5.1.1温度及温度检测方法

5.1.2温标

5.2常用温度检测仪表

5.2.1膨胀式温度计

5.2.2热电偶温度计

5.2.3热电阻温度计

5.3温度检测仪表的选用及安装

5.3.1温度检测仪表的选用

5.3.2温度检测仪表的安装

思考题与习题

第6章压力检测及仪表

6.1压力及压力检测方法

6.1.1压力的定义及单位

6.1.2压力的表示方法

6.1.3压力检测的主要方法及分类

6.2常用压力检测仪表

6.2.1液柱式压力计

6.2.2活塞式压力计

6.2.3弹性式压力计

6.2.4压力传感器

6.2.5力平衡式差压（压力）变送器

6.3压力检测仪表的选择及校验

6.3.1压力检测仪表的选择

6.3.2压力检测仪表的校验

6.4压力检测系统

6.4.1取压点位置和取压口形式

6.4.2引压管路的铺设

6.4.3压力检测仪表的安装

思考题与习题

第7章流量检测及仪表

7.1流量的概念及单位

7.2流量检测方法及流量计分类

7.3体积流量检测方法

7.3.1容积式流量计

7.3.2差压式流量计

7.3.3速度式流量计

7.4质量流量检测方法

7.4.1间接式质量流量测量方法

7.4.2直接式质量流量计

7.5流量标准装置

7.5.1液体流量标准装置

7.5.2气体流量标准装置

思考题与习题

第8章物位检测及仪表

8.1物位的定义及物位检测仪表的分类

8.1.1物位的定义

8.1.2物位检测仪表的分类

8.2常用物位检测仪表

8.2.1静压式物位检测仪表

8.2.2浮力式物位检测仪表

8.2.3其他物位检测仪表

8.3影响物位测量的因素

8.3.1液位测量的特点

8.3.2料位测量的特点

8.3.3界位测量的特点

8.4物位检测仪表的选型

思考题与习题

第9章成分分析仪表

9.1成分分析方法及分类

9.1.1成分分析方法

9.1.2成分分析仪表分类

9.2自动分析仪表的基本组成

9.3工业常用自动分析仪表

9.3.1热导式气体分析器

9.3.2红外线气体分析器

9.3.3氧化锆氧分析器

9.3.4气相色谱分析仪

9.3.5酸度的检测

9.3.6湿度的检测

思考题与习题

第10章现代检测技术

10.1现代传感器技术的发展

10.2软测量技术

10.2.1软测量技术概念

10.2.2软测量技术分类

10.2.3软测量技术应用

10.3多传感器融合技术

10.4虚拟仪器

思考题与习题

……

第三篇控制仪表及装置

第四篇过程控制系统

附录A镍铬一镍硅热电偶（K型）分度表

附录B镍铬—铜镍热电偶（E型）分度表

附录C工业用铂电阻温度计（Pt100）分度表

附录D工业用铜电阻温度计（Cu100）分度表

参考文献

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：石油工程（第2版）》是在《石油工程》第一版的基础上修订的，既保证了石油工程理论的系统性和完整性，又推陈出新，结合油田生产实际和新工艺技术的应用，更新、增补了内容，使本书更具先进性和适用性。《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：石油工程（第2版）》内容包括油气田开发设计、石油钻井、固井与完井、采油与注水、油水井维护与油气层保护、油田开发动态分析与调整等石油工程领域的基本内容、基本概念和基本原理及应用。

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：石油工程（第2版）》可作为石油高等院校石油工程专业及相关专业的教材，也可供油田有关工程技术人员参考。