具体描述
编辑推荐
本书凝聚了多位资深教师数年的教学与科研经验，力争满足石油化工类专业的教学需求。全书从石油工程的角度，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设计的能力。（1）易教易学：不但在叙述方式上力求深入浅出、图文并茂；而且配套给出了大量例题与习题，以及“教学建议”和“教学课件（PPT）”，便于教学与自学。
（2）结构完整：全书分4篇（19章）分别介绍了自动控制基础、参数检测及仪表、控制仪表及装置和过程控制技术。
（3）认知规律：从认识和理解的规律出发，将抽象问题形象化，将数学问题工程化，将孤立问题系统化，充分把握学习规律，提高教学效率。
（4）技术前沿：侧重只是的覆盖广度，吸收了当前应用于石油化工工业的新自动化及仪表的技术成果。
内容简介
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。
内页插图
目录
*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�并笮涂刂破�
11.4.1DDZ�并笮涂刂破鞯奶氐�
11.4.2DDZ�并笮涂刂破鞯闹饕�技术指标
11.4.3DDZ�并笮涂刂破鞯淖槌捎氩僮�
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�并笮涂刂破餍阅鼙冉�
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
第19章石油化工典型设备的自动控制
19.1流体输送设备的控制
19.1.1离心泵的控制
19.1.2往复泵的控制
19.1.3离心式压缩机的防喘振控制
19.2传热设备的控制
19.2.1换热器的控制
19.2.2加热炉的控制
19.2.3锅炉设备的控制
19.3精馏塔的控制
19.3.1精馏塔的控制要求
19.3.2精馏塔的干扰因素分析
19.3.3精馏塔质量指标的选取
19.3.4精馏塔的基本控制方案
19.4化学反应器的控制
19.4.1化学反应器的控制要求
19.4.2釜式反应器的温度控制
19.4.3固定床反应器的控制
19.4.4流化床反应器的控制
思考题与习题
附录A镍铬�材�硅热电偶（K型）分度表
附录B镍铬�餐�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
精彩书摘
第3章被控对象特性与数学模型自动控制系统由被控对象、测量变送装置、控制器和执行器组成，系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系，特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。本章着重研究被控对象的特性，而所采用的研究方法对研究其他环节的特性也同样适用。
3.1石油化工对象的特点及其描述方法
在化工自动化中，常见的对象有各类换热器、精馏塔、流体输送设备和化学反应器等，此外，在一些辅助系统中，气源、热源及动力设备（如空压机、辅助锅炉、电动机等）也可能是需要控制的对象。本章着重研究连续生产过程中各种对象的特性，因此有时也称研究过程的特性。
各种对象千差万别，有的对象操作稳定、操作简便，有的对象则不然，只要稍不小心就会超越正常工艺条件，甚至造成事故。有经验的操作人员，他们往往很熟悉这些对象，只有充分了解和熟悉这些对象，才能使生产操作得心应手，获得高产、优质、低消耗。同样，在自动控制系统中，当采用一些自动化装置来模拟操作时，首先必须深入了解对象的特性，了解它的内在规律，才能根据工艺对控制的要求，设计合理的控制系统，选择合适的被控变量和操纵变量，选用合适的测量元件及控制器。在控制系统投入运行时，也要根据对象特性选择合适的控制器参数（也称控制器参数的工程整定），使系统正常运行，特别是一些比较复杂的控制方案设计，例如前馈控制、计算机*优控制等更离不开对象特性的研究。
所谓研究对象的特性，就是用数学的方法来描述对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学描述就称为对象的数学模型。
在建立对象数学模型（建模）时，一般将被控变量看作对象的输出量，也叫输出变量，而将干扰作用和控制作用看作对象的输入量，
图3��1对象的输入输出量示意图
也叫输入变量。干扰作用和控制作用都是引起被控变量变化的因素，从控制的角度看，
输入变量就是操纵变量（控制变量）和扰动变量，输出变量就是被控变量，如图3��1所示。由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道，控制作用至被控变量的信号联系称为控制通道； 干扰作用至被控变量的信号联系称为干扰通道。在研究对象特性时，应预先指明对象的输入量是什么，输出量是什么，因为对于同一个对象，不同通道的特性可能是不同的。
要深入了解被控对象的性质、特点以及动态特性就离不开数学模型。工业过程的数学模型可分为动态数学模型和静态数学模型。动态数学模型是表示输出变量与输入变量之间随时间而变化的动态关系的数学描述。动态数学模型在对动态过程的分析和控制中起着举足轻重的作用，可用于各类自动控制系统的设计和分析，以及工艺设计和操作条件的分析和确定。静态数学模型是描述输出变量与输入变量之间不随时间而变化的数学关系。可用于工艺设计和*优化等，同时也是考虑控制方案的基础。静态与动态是事物特性的两个侧面，可以这样说，动态数学模型是在静态数学模型基础上的发展，静态数学模型是对象在达到平衡时的动态数学模型的一个特例。
必须指出，这里要研究的主要是用于控制的数学模型，它与用于工艺设计与分析的数学模型是不完全相同的，尽管在建立数学模型时，用于控制的和用于工艺设计的可能都是基于同样的物理和化学规律，它们的原始方程可能都是相同的，但两者还是有差别的。
用于控制的数学模型一般是在工艺流程的设备尺寸等都已确定的情况下，研究的是对象的输入变量是如何影响输出变量的，即对象的某些工艺变量（如温度、压力、流量等）变化以后是如何影响另一些工艺变量的（一般是指被控制变量），研究的目的是为了使所设计的控制系统达到更好的控制效果。用于工艺设计的数学模型（一般是静态的）是在产品规格和产量已经确定的情况下，通过模型的计算，来确定设备的结构、尺寸、工艺流程和某些工艺条件，以期达到*好的经济效益。
数学模型的表达形式主要有两大类： 一类是非参量形式，称为非参量模型； 另一类是参量形式，称为参量模型。
1. 非参量模型
当数学模型是采用曲线或数据表格等来表示时，称为非参量模型。
非参量模型可以通过记录实验结果来得到，有时也可以通过计算来得到，它的特点是形象、清晰，比较容易看出其定性的特征。但是，由于它们缺乏数学方程的解析性质，要直接利用它们来进行系统的分析和设计往往比较困难，必要时，可以对它们进行一定的数学处理来得到参量模型的形式。
由于对象的数学模型描述的是对象在受到控制作用或干扰作用后被控变量的变化规律，因此对象的非参量模型可以用对象在一定形式的输入作用下的输出曲线或数据来表示。根据输入形式的不同，主要有阶跃响应曲线、脉冲响应曲线、矩形脉冲响应曲线、频率特性曲线等。这些曲线一般都可以通过实验直接得到。
2. 参量模型
当数学模型是采用数学方程式来描述时，称为参量模型。
对象的参量模型可以用描述对象输入、输出关系的微分方程式、偏微分方程式、状态方程、差分方程等形式来表示。
对于线性的集中参数对象，通常可用常系数线性微分方程来描述，如果以x(t)表示输入量，y(t)表示输出量，则对象特性可用下列微分方程式来描述
any(n)(t)+an－1y(n－1)(t)+…+a1y′(t)+a0y(t)=x(t)（3��1）
一个对象如果可以用一个一阶微分方程式来描述其特性（通常称一阶对象），则可表示为
a1y′(t)+a0y(t)=x(t)（3��2）
或表示成
Ty′(t)+y(t)=Kx(t)（3��3）
式中： T=a1a0，称为时间常数；
K=1a0，称为放大系数。
以上方程式中的系数以及T、K等都可以认为是相应的参量模型中的参量，它们与对象的特性有关，一般需要通过对象的内部机理分析或大量的实验数据处理才能得到。
3.2对象数学模型的建立
工业过程数学模型的表达方式很多，对它们的要求也各不相同，主要取决于建立数学模型的目的是什么。在工业控制过程中，建立被控对象的数学模型的目的主要有以下几种：
（1） 进行工业过程优化操作；
（2） 控制系统方案的设计和仿真研究；
（3） 控制系统的调试和控制器参数的整定；
（4） 工业过程的故障检测与诊断；
（5） 制定大型设备启动和停车操作方案；
（6） 设计工业过程操作人员的培训系统；
（7） 作为模型预测控制等先进控制方法的数学模型。
随着工业过程复杂程度的不同。建模的目的各异，对模型的要求也各不相同。相应地，使用建模的方法也是不一样的。大致可分为如下几种。
3.2.1机理分析法建模
机理建模是根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程、相平衡方程以及某些物性方程、设备的特性方程、化学反应定律、电路基本定律等，从而获取对象（或过程）的数学模型，这类模型通常称为机理模型。应用这种方法建立的数学模型，其*大优点是具有非常明确的物理意义，所得的模型具有很大的适应性，便于对模型参数进行调整。但是，由于化工对象较为复杂，对某些物理、化学变化的机理还不完全了解，而且线性的并不多，加上分布参数元件又特别多（即参数同时是位置与时间的函数），所以对于某些对象，人们还难以写出它们的数学表达式，或者表达式中的某些系数还难以确定。
机理法建模的具体步骤如下：
（1） 根据实际情况确定系统的输入、输出以及中间变量，搞清各变量之间的关系；
（2） 做出合乎实际的假设，以便忽略一些次要因素，使问题简化；
（3） 根据支配运动特性的基本规律，列出各部分的原始方程；
图3��2水槽对象示意图
（4） 消去中间变量，写出只有输入变量和输出变量的微分方程；
（5） 对微分方程进行标准化处理。
1. 一阶对象的数学模型
下面通过一些简单的例子来讨论一阶对象及积分对象机理建模的方法。
1） 水槽对象
图3��2是一个水槽，水经过阀门1不断地流入水槽，水槽内的水又通过阀门2不断流出。工艺上要求水槽的液位h保持一定数值。在这里，水槽就是被控对象，液位h就是被控变量。如果阀门2的开度保持不变，而阀门1的开度变化是引起液位变化的干扰因素，那么，这里所指的对象特性，就是指当阀门1的开度变化时，液位h是如何变化的。在这种情况下，对象的输入量是流入水槽的流量Q1，对象的输出量是液位h。下面推导表征h与Q1之间的关系的数学表达式。
在生产过程中，*基本的关系是物料平衡和能量平衡。当单位时间流入对象的物料（或能量）不等于流出对象的物料（或能量）时，表征对象物料（或能量）蓄存量的参数就要随时间而变化，找出它们之间的关系，就能写出描述它们之间关系的微分方程式。因此，列写微分方程式的依据可表示为
对象物料蓄存量的变化率=单位时间流入对象的物料－单位时间流出对象的物料
式中的物料量也可以表示为能量。
以图3��2的水槽对象为例，截面积为A的水槽，当流入水槽的流量Q1等于流出水槽的流量Q2时，系统处于平衡状态，即静态，这时液位h保持不变。
假定某一时间Q1有了变化，不再等于Q2，于是h也就变化，h的变化与Q1的变化究竟有什么关系呢？这必须从水槽的物料平衡来考虑，找出h与Q1的关系，这是推导表征h与Q1关系的微分方程式的根据。
在用微分方程式来描述对象特性时，往往着眼于一些量的变化，而不注重这些量的初始值，所以下面在推导方程的过程中，假定Q1、Q2、h都代表它们偏离初始平衡状态的变化值。
如果在很短一段时间dt内，由于Q1不等于Q2，引起液位变化了dh，此时，流入和流出水槽的水量之差为
Q1－Q2=Adhdt（3��4）
上式就是微分方程式的一种形式。在这个式子中，还不能一目了然地看出h与Q1的关系。因为在水槽出水阀2开度不变的情况下，随着h的变化，Q2也会变化。h越大，静压越大，Q2也会越大。也就是说，在式（3��4）中，Q1、Q2、h都是时间的变量，如何消去中间变量Q2，得出h与Q1的关系式呢？
如果考虑变化量很微小（由于在自动控制系统中，各个变量都是在它们的额定值附近做微小的波动，因此这样的假定是允许的），可以近似认为Q2与h成正比，与出水阀的阻力系数R2成反比，用式子表示为
Q2=hR2(3��5)
将此关系式代入式（3��4），移项整理后可得
AR2dhdt+h=R2Q1(3��6)
令T=AR2，K=R2代入式（3��6），便有
Tdhdt+h=KQ1(3��7)
这就是用来描述简单的水槽对象特性的微分方程式。它是一阶常系数微分方程式，式中T称时间常数，K称放大系数。
2） 直接蒸汽加热器
图3��3所示为直接蒸汽加热器，它是将温度为Tc的冷流体用蒸汽直接加热，以获得温度为Ta的热流体的简单换热对象。其中冷流体的流量为Gc，蒸汽流量为W。
图3��3直接蒸汽加热器示意图
确定输出变量（被控变量）为Ta； 输入变量为蒸汽流量W、冷流体的流量Gc、冷流体温度Tc、环境温度等，它们的变化都会引起Ta的变化。但是从该工艺设备的设计目的和设计思想出发，Ta的改变是通过W的改变来实现的，因此选择W作为操纵变量，其余量如Gc、Tc、环境温度等均作为干扰变量。
为了避免问题复杂化，合理简化一些次要扰动变量，而保留对输出变量影响*大的输入变量，即主要扰动变量。在此例中，环境温度的变化忽略，保留Gc、Tc，其中Gc为该设备的物料处理能力，工艺上称为设备的负荷。
在建模前对问题进行合理简化和假设以避免所建立的数学模型过于复杂。假设加热器内温度是均匀的； 加热器的散热量很小，可忽略不计； 蒸汽喷管和加热器的热容很小，忽略不计； Gc、Tc变化不大，近似为常数。
作为一个加热过程，遵循能量守恒定律即
单位时间内进入加热器的能量=单位时间带出加热器的能量
+单位时间加热器内能量的变化量
可以分为如下两种情况：
（1） 当加热器内单位时间能量变化为零时，即所谓静态情况下，这时Ta保持不变，有下式：
Qc+Qs=Qa+Q1(3��8)
式中： Qc——单位时间冷流体带入的热量；
Qs——单位时间蒸汽带入的热量；
Qa——单位时间热流体带出的热量；
Q1——单位时间加热器散失的热量。
根据假设，可令Q1=0，于是有
Qc+Qs=Qa（3��9）
可以得到系统输入输出变量在稳态时的关系式：
GcccTc+WH=GacaTa（3��10）
式中： H——蒸汽热焓，为常数；
cc、ca——液体比热容，近似为常数，下面统一用c表示。
由于热流体的流量Ga=Gc+W，一般所用W较小，可近似为Ga=Gc，由此可得
Ta=Tc+HGacW（3��11）
该式描述了在静态情况下被控对象加热器的工艺参数Ta、Tc、W、Ga之间的关系，它是系统的静态（稳态）数学模型。
（2） 一般从控制角度来说，静态是相对的，我们更多的是要研究系统的动态数学模型，即加热器内单位时间能量变化量不为零，有下式：
dUdt=Qc+Qs－Qa(3��12)
式中： U——加热器中聚集的热量，U=VγcTa；
V——加热器的有效容积；
γ——流体的密度；
Vγc为一常数，用C表示，即
……
前言/序言
第2版前言自动控制技术已经广泛应用于国民经济的各个领域，尤其是工业生产过程中。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有机的整体。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。本书为石油化工行业专业人员学习自动化及仪表的基础知识而编写。
为了适应当前我国高等教育跨越式发展的需要，依据“卓越工程师教育培养计划”，培养创新能力强、适应经济社会发展需要的应用型复合人才，本书在介绍传统的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。
全书分为四篇共计19章。*篇共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。
本书由2013年出版的第1版教材修改和增加相关内容形成。在第1版的基础上，根据教学需要和实际应用的要求，增加了更多的实际应用实例。如在第16章简单控制系统和第17章复杂控制系统中引入了实际应用的例子，使读者能够更容易理解相关内容。在第13章集散控制系统的论述中，更加注重DCS控制系统的应用，把理论和实际应用更好地结合起来。
在再版过程中，本书维持了原书的整体风格，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。在全面系统地介绍应用于石油化工领域的测控仪表系统及过程控制技术基础知识的同时，强调从石油化工工程实际应用的角度出发，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。
再版后，本教材能够更好地满足石油化工行业各类非自动化专业本、专科生及研究生学习的需求，同时也能更好地满足相关领域的工程技术人员的工作需求。
本书第2版由辽宁石油化工大学许秀、肖军、王莉、张新玉、黄越洋、翟春艳编写，许秀任主编，肖军、王莉任副主编。在这里谨向这些老师及对本书提出宝贵意见的广大师生和读者表示感谢，并恳切希望大家继续对本书提出宝贵意见。另外，对清华大学出版社盛东亮编辑为本书付出的辛勤劳动深表谢意。
由于时间及作者水平有限，书中难免有不当之处，敬请广大读者批评指正。
编者2017年1月
第1版前言
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。本书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。
为了适应当前我国高等教育跨越式发展的需要，依据“卓越工程师教育培养计划”关于培养创新能力强、适应经济社会发展需要的应用型复合人才的要求，本书在介绍传统的自动控制与仪表基础知识的同时，注重与实际工程应用相结合，同时对新系统、新装置和新方法进行了梳理与阐述。
全书分为4篇共计19章。*篇共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）的常用检测仪表。第三篇共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、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统和执行器。第四篇共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。
本书由辽宁石油化工大学许秀、肖军、王莉、张新玉、黄越洋、翟春艳编写，许秀任主编，肖军、王莉任副主编。其中，许秀编写了第1、4、5、9、10、15章，肖军编写了第11~14章，王莉编写了第6~8章，张新玉编写了第17、18章，黄越洋编写了第16、19章，翟春艳编写了第2、3章。
由于时间及作者水平有限，书中难免有不当之处，敬请广大读者批评指正。
编者2013年5月
用户评价
这本书简直是给我打开了新世界的大门！我是一名在大三学习电子信息工程的学生，学校安排了这门《石油化工自动化及仪表》课程，说实话，一开始我是有点懵的。自动化和仪表，听起来就跟我们平时玩的单片机、电路原理什么的有点距离感。拿到这本教材，我心里其实是没底的，生怕它讲得过于理论化，枯燥乏味，或者跟实际应用脱节。然而，从翻开第一页开始，我就被它深深吸引住了。作者的叙述方式非常生动，将石油化工这个庞大的、在我们看来可能有些神秘的领域，通过自动化和仪表的视角，一点一点地展现在我面前。 书中对于一些基础的自动化控制原理的讲解，比如PID控制，不再是枯燥的数学公式堆砌，而是结合了大量的实际案例，比如如何通过调整PID参数来精确控制炼油厂里的某个反应釜的温度，或者如何通过传感器监测和自动调节管线的压力，防止发生危险。这些例子让我觉得，原来我们学的那些理论知识，在现实世界里有着如此重要和直接的应用。而且，作者并没有回避技术的复杂性，而是循序渐进地引导我们理解。对于一些我之前觉得非常晦涩的概念，比如分散控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）的工作原理，教材里通过图文并茂的方式，清晰地展示了它们的架构和功能，甚至还涉及到了一些实际的组态和编程思路，虽然不是详细的手册，但足以建立起一个完整的概念框架。 让我印象特别深刻的是，教材并没有局限于介绍“是什么”，而是深入探讨了“为什么”和“怎么做”。比如，在讲解各种传感器的选型和应用时，作者会分析不同工况下（如高温、高压、腐蚀性介质等）需要选择何种类型的传感器，以及它们各自的优缺点。这不仅仅是知识点的罗列，更是培养我们分析问题、解决问题的能力。我尤其喜欢其中关于仪表维护和故障诊断的部分，虽然我还没有实际操作的机会，但通过阅读，我仿佛能看到一个经验丰富的工程师，是如何一步一步地排查问题，找到根源的。这对我未来走向工作岗位，将是一个宝贵的精神财富。 这本书在整体结构上也设计得非常合理。它从宏观的石油化工生产流程入手，然后逐步聚焦到自动化控制系统，再深入到具体的仪表设备和控制策略。这种由大到小的逻辑清晰度，让我在学习过程中不会感到迷失。同时，教材在每一章的最后，都会设置一些思考题和习题，这些题目不是简单的记忆性测试，而是需要我们运用所学知识进行分析和设计，这极大地增强了我的主动学习的积极性。我经常会花很多时间去琢磨这些题目，试图找到最优的解决方案，有时候甚至会查阅一些其他的资料来补充自己的理解，这种学习过程本身就是一种成长。 这本书不仅仅是课本，更像是一本行业入门指南。它让我看到了石油化工行业背后隐藏的庞大技术体系，以及自动化和仪表在其中扮演的关键角色。我之前对这个行业可能存在一些刻板印象，觉得它就是烟囱林立、机器轰鸣。但通过这本书，我了解到，在这些庞大的设备背后，是高度智能化、精密化的自动化控制系统在默默工作，保障着生产的安全、高效和稳定。这种认识上的转变，对我来说意义非凡。它让我对自己的专业选择有了更深的认同感，也激发了我未来在这个领域深入发展的兴趣。 再者，教材在一些章节中，还穿插了一些行业发展的历史和未来趋势的介绍。比如，在讲到工业物联网（IIoT）和大数据在石油化工中的应用时，作者会展望未来的智能化工厂会是怎样的场景，以及自动化仪表将如何与这些新兴技术融合。这不仅仅是理论知识的传递，更是对我们未来职业发展方向的一种指引。让我意识到，作为一名未来的工程师，不仅仅要掌握现有的技术，更要关注行业的发展动态，不断学习和适应新的技术潮流。这种前瞻性的内容，让我在面对快速变化的科技浪潮时，多了一份从容和自信。 这本书的内容涉及面广，但讲解却丝毫不显得浅尝辄止。即使是对于一些相对陌生的概念，比如安全仪表系统（SIS）的设计理念，作者也能用清晰的语言和恰当的图示，将核心的原理和重要性传达给读者。我尤其赞赏书中对于“冗余”和“失效安全”等关键安全设计原则的强调。在石油化工这种高风险行业，安全是压倒一切的。通过学习这些内容，我深刻理解到，自动化仪表不仅仅是为了提高效率，更是为了保障人员和设备的安全。这种对安全的重视，也体现在了教材的字里行间。 我最喜欢的一点是，这本书在理论讲解之外，还花费了相当大的篇幅来介绍具体的工业通信协议，比如HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等。对于我们这些电子信息专业的学生来说，理解这些通信协议的原理和应用，是连接硬件设备和软件系统、实现数据交互的关键。教材通过详细的图示和文字描述，剖析了这些协议的工作方式、数据传输流程以及它们在实际系统中的地位。这对于我理解一个完整的自动化系统是如何运作的，以及如何进行有效的系统集成，提供了非常重要的基础。 总而言之，这本书的价值远不止于一本教材。它提供了一个深入了解石油化工自动化及仪表领域的窗口，为我这个跨专业学习的学生，搭建起了一座坚实的桥梁。它教会我如何将抽象的理论知识转化为解决实际问题的能力，如何从工程师的视角去思考问题，以及如何关注行业的发展趋势。我毫不夸张地说，这本书将是我大学生涯中，最宝贵的学习资料之一，它为我未来的学习和职业发展，打下了坚实的基础，也让我对这个领域充满了热情和期待。 在阅读过程中，我时常会想起自己在实验室里做过的相关实验，比如用单片机模拟一个简单的温度控制回路。对比书中的复杂系统，我能更深刻地体会到工业自动化系统的精妙之处，以及工程设计所需要考虑的周全因素。这本书的语言风格也很平易近人，没有过多的技术术语堆砌，而是尽量用大家都能理解的方式来阐述。即使遇到一些相对复杂的概念，作者也会通过类比或者举例的方式来帮助我们理解，这大大降低了学习的难度，让我能够更专注于内容的本身。我真心推荐这本书给所有对石油化工自动化及仪表感兴趣的同学。
评分这本书的阅读体验，对我而言，是一场从“迷雾”到“清晰”的认知转变。在此之前，我眼中的石油化工自动化及仪表，是工业生产中那些庞大、复杂、甚至有些神秘的设备和系统，感觉离我所学的电子信息工程专业有些遥远。然而，拿到这本《石油化工自动化及仪表（第2版）》后，我发现自己错了。作者以一种非常接地气的方式，将那些晦涩的技术概念，一一分解，变得易于理解和消化。 我最欣赏的一点是，书中对于各类仪表的原理讲解，不仅仅局限于枯燥的公式和理论，而是深入到了它们在实际应用中的“潜规则”。比如，在介绍电磁流量计时，作者会非常细致地分析，为什么在测量高黏度流体时，它可能不如其他类型的流量计精确，以及在强磁场干扰环境下，如何进行选型和安装。这种对细节的关注，让我觉得作者不仅是传授知识，更是在分享经验，帮助我们少走弯路。 而且，书中在讲解控制策略时，也做得非常到位。从基础的PID控制，到更高级的级联控制、前馈控制，作者都给出了清晰的数学模型和在石油化工过程中的具体应用案例。我尤其对书中关于“控温”和“控压”的章节印象深刻。作者通过分析不同反应釜或管道的特性，来讲解如何设计合适的控制回路，如何选择合适的控制器参数，以达到稳定、高效的生产目标。这让我看到，自动化技术在保障生产安全和经济效益方面，扮演着多么重要的角色。 让我惊喜的是，本书在对DCS（分散控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器）的讲解上，不仅仅停留在概念层面，还深入到了它们的基本架构、功能模块以及在实际工程中的组态和编程思路。虽然不是一本详细的编程手册，但它为我们提供了一个理解这些核心自动化平台的全局视角，以及如何将仪表信号接入这些系统，并实现有效的控制。这对于我们电子信息专业的学生，理解硬件和软件的结合至关重要。 而且，书中还提到了工业网络通信协议，如HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等。对于我们来说，理解这些协议，是实现不同设备之间互联互通、信息共享的关键。作者通过图示和文字描述，清晰地阐述了它们的通信方式、数据结构以及在现场总线系统中的地位。这让我对整个自动化系统的“神经传导”有了更直观的认识。 让我印象深刻的是，本书在强调技术的同时，也十分重视安全和可靠性。在讲解安全仪表系统（SIS）时，作者会深入分析其在紧急情况下的重要性，以及如何通过冗余设计、失效安全原则等来确保系统的可靠性。这让我明白，在石油化工这样一个高风险的行业，安全永远是第一位的，而自动化仪表技术则是保障安全的重要手段。 书中对实际案例的引用，也让我受益匪浅。作者会结合具体的炼油、化工生产场景，来阐述自动化仪表技术如何解决实际生产中的难题，提高生产效率，降低能耗，保障安全。这些鲜活的案例，让我能够将书本上的理论知识，与实际工业生产联系起来，从而加深理解，也让我对未来的职业发展有了更清晰的规划。 让我惊喜的是，本书还对行业发展趋势进行了探讨。例如，在介绍工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工领域的应用时，作者描绘了未来智能工厂的蓝图，以及自动化仪表将如何与人工智能、云计算等新兴技术深度融合。这让我对行业的未来充满期待，也认识到持续学习的重要性。 总而言之，这本书以其深入浅出的讲解方式、严谨扎实的专业内容、丰富的实践指导以及对行业未来的前瞻性思考，为我打开了石油化工自动化及仪表领域的大门。它不仅传授了知识，更重要的是，它培养了我系统性的思考能力和解决实际问题的能力。我深信，这本书的学习经历，将是我大学生涯中一段宝贵的财富，它将为我未来的学习和职业发展，奠定坚实的基础。
评分这本书的学习体验，对我来说是一次颠覆性的认知升级。在此之前，我对“自动化”和“仪表”的理解，还停留在非常基础的层面，比如简单的传感器信号采集和执行器的开关控制。然而，当我翻开这本《石油化工自动化及仪表（第2版）》后，我才真正意识到，这两个领域在现代工业，尤其是在石油化工这样庞大而复杂的产业中，所扮演的究竟是何等关键的角色。作者并没有将这本书写成一本冷冰冰的技术手册，而是以一种非常生活化、甚至带点“故事性”的语言，将那些看似高深莫测的技术，一步步剖析得清晰可见。 让我印象最深刻的是，教材在开篇就用了一个非常生动的比喻，将石油化工的生产过程比作一个庞大的“生命体”，而自动化和仪表系统，就是这个生命体的“神经系统”和“感官”。这个比喻一下子就抓住了我的注意力，让我对整个课程的学习充满了好奇。随后，书中对各种仪表，如温度计、压力计、流量计、液位计等，进行了非常详细的介绍。这里说的详细，不仅仅是罗列它们的种类和工作原理，更重要的是，作者深入分析了它们在石油化工不同工艺环节中的具体应用场景，以及在实际操作中可能遇到的各种挑战，比如介质的腐蚀性、温度和压力的剧烈变化等。 而且，书中对于这些仪表的选型原则，也进行了非常透彻的讲解。它不仅仅是告诉你“应该选哪种”，而是会从经济性、可靠性、精度要求、维护便利性等多个维度，进行深入的对比分析。我甚至会觉得，作者仿佛是在手把手地教我如何成为一个合格的仪表工程师。特别是在讲述“危险区域仪表选型”的部分，书中详细介绍了防爆等级、本安型、隔爆型等概念，以及如何根据不同的危险区域划分来选择合适的仪表，这让我对生产安全有了更深刻的认识。 在自动化控制系统方面，这本书的内容更是让我大开眼界。从基础的PLC（可编程逻辑控制器）到复杂的DCS（分散控制系统），再到更高级的APC（先进过程控制）系统，教材都进行了由浅入深的讲解。我尤其喜欢书中对DCS系统的介绍，作者用大量的图示，清晰地描绘了DCS系统的组成结构，包括工程师站、操作员站、控制器、I/O模块以及通信网络等。这让我能够非常直观地理解，为什么DCS系统能够实现对整个工厂的集中监控和管理。 令我惊喜的是，书中还涉及到了一些工业通信协议的介绍，比如HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等。对于我们电子信息专业的学生来说，理解这些通信协议，是连接硬件和软件、实现数据交换的关键。教材并没有简单地罗列协议的名称，而是深入浅出地讲解了它们的特点、通信方式以及在实际系统中的应用。这让我对整个自动化系统的运作机制有了更全面的认识，也为我未来的系统集成和开发打下了良好的基础。 此外，书中还非常注重培养读者的“系统思维”。它不仅仅是讲解单个的仪表或控制算法，而是会引导我们去思考，这些组件是如何协同工作的，如何构成一个完整的自动化解决方案。例如，在讲述温度控制回路时，作者会分析从温度传感器到控制器，再到执行器（如调节阀）的整个闭环过程，以及在不同工况下可能出现的各种问题。这种系统性的讲解，让我能够更好地理解复杂系统的运行逻辑。 让我感到特别受益的是，书中还对自动化仪表系统的维护和故障诊断，进行了详细的阐述。它不仅仅是列举一些常见的故障现象，更是分析了导致这些故障的根本原因，并给出了相应的排查和维修方法。这让我意识到，作为一名工程师，不仅仅要会设计和安装，更要懂得如何维护和保障系统的正常运行。这种实践性的指导，对我未来的职业发展具有极大的价值。 让我惊喜的是，这本书还涉及到了工业网络安全以及未来技术趋势的探讨。例如，在讲到工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工中的应用时，作者会展望未来的智能工厂会是怎样的形态，以及自动化仪表将如何与人工智能、机器学习等技术深度融合。这种前瞻性的内容，让我对行业的未来发展有了更清晰的认识，也激发了我不断学习新技术的动力。 总而言之，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，用他丰富的知识和实践经验，为我们勾勒出石油化工自动化及仪表领域的宏伟蓝图。它让我看到了技术的力量，也让我对自己的专业有了更深刻的理解和认同。这本书的阅读体验，对我来说是一次宝贵的财富，它将伴随我走过未来的学习和职业生涯。
评分这本书的叙事方式非常独特，它并没有像传统的教材那样，上来就抛出一堆公式和定义，而是从一个更宏观、更具故事性的角度切入。作者似乎扮演了一个经验丰富的行业老兵，带着读者一步步走进石油化工的世界，讲述着这个行业是如何一步步通过自动化和仪表技术实现飞跃的。我印象最深刻的是，在介绍早期石油化工生产的艰辛和危险时，作者用生动的笔墨描绘了人工操作的局限性和潜在风险，然后自然而然地引出了自动化控制的必要性和重要性。这种“问题-解决方案”的叙事结构，让我很容易理解每一项技术诞生的背景和价值。 在技术讲解方面，这本书的深度和广度都恰到好处。比如，在讲解流量计的原理时，它不仅仅介绍了涡街流量计、电磁流量计这些常见的类型，还会深入分析它们各自的适用范围、测量精度、安装要求以及潜在的安装误差。这种细致入微的讲解，让我觉得书中每一个字都饱含着作者的实践经验。而且，在介绍各种仪表时，作者还会穿插一些关于仪表维护和校准的建议，这对于我们这些即将步入社会的学生来说，是极其宝贵的实践指导。我甚至能够想象到，在未来的工作中，当遇到仪表故障时，我会如何运用书中的知识去分析和解决问题。 让我感到非常惊喜的是，这本书在介绍一些核心自动化控制策略时，并没有仅仅停留在理论层面。例如，在讲解先进控制技术时，作者会结合一些具体的石油化工过程，比如高塔精馏过程，来阐述如何运用模型预测控制（MPC）等技术来优化操作，提高产品收率，降低能耗。这种将先进理论与具体工业场景相结合的讲解方式，让我对这些复杂的技术有了更直观的认识，也让我看到了自动化技术在实际生产中能够发挥出多么巨大的能量。我甚至会去主动搜索一些相关的视频资料，来进一步印证书中的内容，学习效果倍增。 这本书在组织结构上，也体现了作者深厚的功底。它不是简单地将各个章节孤立起来，而是通过巧妙的过渡和呼应，将整个知识体系串联起来。例如，在介绍传感器时，作者会提及这些传感器产生的数据如何被DCS系统采集和处理，然后在讲解DCS时，又会回顾传感器在数据采集中的作用。这种前后关联的讲解方式，让我能够构建起一个完整的自动化系统框架，而不是零散地记忆知识点。这种系统性的学习体验，对于提高学习效率和深化理解至关重要。 而且，本书对行业内的术语和缩略语的处理也非常人性化。在首次出现某个术语或缩略语时，作者都会给出清晰的解释，并在必要时给出英文原文。这对于我这样一个初学者来说，极大地减轻了阅读的负担，让我能够更专注于理解内容本身。我甚至会在阅读时，随手记录下一些关键的术语，方便日后查阅。这种细致的处理，充分体现了作者对读者的关怀，也让这本书的实用性大大提升。 这本书的排版和设计也值得称赞。大量的图表、流程图和设备照片，让原本可能枯燥的技术内容变得生动有趣。我尤其喜欢那些设备照片，它们让我能够亲眼看到书中所描述的那些仪表和控制设备，感觉就像身临其境一样。这些视觉化的呈现方式，对于帮助我们理解复杂的机械结构和电气连接非常有帮助，也让我对石油化工的现场有了更直观的感受。 让我印象深刻的是，书中在讲解安全仪表系统（SIS）时，并没有止步于技术原理，而是强调了安全文化的重要性。作者在这一部分，用一些真实的案例来警示我们，技术上的失误可能带来的严重后果，以及建立健全的安全管理体系对于保障生产的重要性。这种将技术与管理、安全理念相结合的讲解，让我觉得这本书的内容非常有深度，也更加贴近实际工作中的需求。它不仅仅是在教授技术，更是在塑造我们作为未来工程师的责任感和安全意识。 对于像我这样，之前对石油化工行业了解不多，甚至有些望而却步的学生来说，这本书无异于一盏明灯。它用一种循序渐进、深入浅出的方式，向我展示了这个行业背后的技术魅力和发展潜力。它让我明白了，自动化和仪表技术，是支撑起整个石油化工行业高效、安全运行的基石。这种认知上的提升，极大地激发了我学习的动力，也让我对未来的职业发展有了更清晰的规划。 阅读这本书的过程，对我来说是一次非常愉快的学习体验。它不仅仅是知识的获取，更是一种思维方式的培养。我开始学会从系统性的角度去思考问题，从工程实践的角度去分析问题，从安全和效率的角度去权衡问题。这种能力的提升，我相信会在我未来的学习和工作中，发挥出巨大的作用。我非常庆幸能够接触到这样一本优秀的教材。 总而言之，这本书以其独特的叙事方式、扎实的专业内容、丰富的实践指导以及人文关怀的态度，为我打开了石油化工自动化及仪表领域的大门。它不仅仅是一本教科书，更是一本能够启发思考、指导实践、塑造职业素养的百科全书。我强烈推荐这本书给所有希望深入了解这个行业的读者。
评分这本书的学习体验，对我来说，是一次从“知其然”到“知其所以然”的蜕变。作为一名在电子信息工程专业学习的学生，我一直对自动化和仪表技术充满着好奇，尤其是在像石油化工这样庞大而复杂的行业里，它们是如何发挥作用的，更是让我充满了探究的欲望。然而，之前接触到的资料，要么过于理论化，要么过于零散。《石油化工自动化及仪表（第2版）》这本书，则恰好弥补了这些不足。 最让我惊叹的是，作者在讲解各种仪表的原理时，总能用最贴近生活、最易于理解的方式来呈现。例如，在介绍热电阻的测温原理时，他会将“电阻随温度变化”这一物理现象，比作金属在天冷时收缩，体积变小，阻碍电流通过；在天热时膨胀，体积变大，更容易让电流通过。这种生动的类比，让我瞬间就抓住了热电阻的核心工作机制，而不再是面对一堆晦涩的公式。 书中在关于仪表选型和安装的章节，更是让我获益匪浅。作者详细分析了不同类型仪表在实际应用中可能遇到的各种挑战，比如介质的腐蚀性、温度和压力的剧烈变化、现场的震动和噪音等，并给出了相应的解决方案和选型建议。这让我明白，工程实践中，仅仅了解原理是远远不够的，还需要考虑更多实际因素，才能设计出可靠、高效的系统。 在自动化控制系统方面，本书的内容更是让我印象深刻。从基础的PID控制，到更复杂的DCS（分散控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器），作者都进行了深入浅出的讲解。我尤其喜欢书中对DCS系统架构的讲解，通过大量的图示，我能够清晰地理解工程师站、操作员站、控制器、I/O模块以及通信网络是如何协同工作，实现对整个工厂的集中监控和管理的。这让我对“自动化”这个概念有了更深刻的认识。 令我惊喜的是，书中还涉及到了工业通信协议的介绍，比如HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等。对于我们电子信息专业的学生来说，理解这些通信协议，是连接硬件设备和软件系统、实现数据交换的关键。教材通过详细的图示和文字描述，剖析了这些协议的工作方式、数据传输流程以及它们在实际系统中的地位。这让我对整个自动化系统的运作机制有了更全面的认识。 而且，本书的结构设计也十分合理，它并没有将知识点孤立地呈现，而是通过巧妙的章节衔接，构建了一个完整的知识体系。例如，在介绍传感器时，作者会提及这些传感器产生的数据如何被DCS系统采集和处理，然后在讲解DCS时，又会回顾传感器在数据采集中的作用。这种“前后呼应”的设计，让我在学习过程中，能够建立起对整个自动化系统运作流程的清晰认知。 让我感到特别受益的是，书中对自动化仪表系统的维护和故障诊断，进行了详细的阐述。它不仅仅是列举一些常见的故障现象，更是分析了导致这些故障的根本原因，并给出了相应的排查和维修方法。这让我意识到，作为一名工程师，不仅仅要会设计和安装，更要懂得如何维护和保障系统的正常运行。这种实践性的指导，对我未来的职业发展具有极大的价值。 让我惊喜的是，本书还对行业发展趋势进行了探讨。例如，在介绍工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工领域的应用时，作者描绘了未来智能工厂的蓝图，以及自动化仪表将如何与人工智能、云计算等新兴技术深度融合。这让我对行业的未来充满期待，也认识到持续学习的重要性。 总而言之，这本书以其深入浅出的讲解方式、严谨扎实的专业内容、丰富的实践指导以及对行业未来的前瞻性思考，为我打开了石油化工自动化及仪表领域的大门。它不仅传授了知识，更重要的是，它培养了我系统性的思考能力和解决实际问题的能力。我深信，这本书的学习经历，将是我大学生涯中一段宝贵的财富，它将为我未来的学习和职业发展，奠定坚实的基础。
评分这本书的阅读体验，对我而言，是一次从“模糊”到“清晰”的认知升华。在此之前，我对石油化工自动化及仪表这两个领域，更多的是一种“高精尖”的印象，但具体内容却知之甚少。然而，通过阅读这本《石油化工自动化及仪表（第2版）》，我才真正领略到，这些技术是如何支撑起现代石油化工生产的。 最让我印象深刻的是，书中对各种传感器的原理讲解，非常到位。作者并没有仅仅罗列传感器的工作原理，而是深入分析了它们在实际应用中可能遇到的各种挑战，比如温度变化、压力波动、介质腐蚀等，并给出了相应的解决方案和选型建议。我尤其喜欢书中关于“仪表误差分析”的部分，作者详细解释了系统误差、随机误差等概念，以及如何通过合理的校准和补偿来减小测量误差，这让我对仪表的精度有了更深刻的理解。 在自动化控制系统的介绍方面，本书的内容更是让我大开眼界。从基础的PID控制，到先进的MPC（模型预测控制），作者都进行了非常系统和深入的讲解。我尤其喜欢书中对MPC的介绍，它不仅仅是讲解了其数学模型和优化算法，更是结合了炼油厂的裂化过程等实际案例，来阐述MPC如何通过预测未来一段时间内的过程变量，来优化控制策略，从而实现更高的生产效率和更低的能耗。这种将理论与实践紧密结合的方式，让我对先进控制技术的强大威力有了直观的认识。 让我惊喜的是，书中还花费了相当大的篇幅来介绍工业通信网络。对于我们电子信息专业的学生来说，理解这些通信协议，是构建完整自动化系统的关键。教材详细介绍了HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等通信协议的特点、优势以及在实际系统中的应用。通过图文并茂的讲解，我能够清晰地理解，不同仪表和控制器是如何通过这些“语言”，进行高效的数据交换和指令传输的。 而且，本书的结构设计也十分合理，它并没有将知识点孤立地呈现，而是通过巧妙的章节衔接，构建了一个完整的知识体系。例如，在介绍传感器时，作者会提及这些传感器产生的数据如何被DCS系统采集和处理，然后在讲解DCS时，又会回顾传感器在数据采集中的作用。这种“前后呼应”的设计，让我在学习过程中，能够建立起对整个自动化系统运作流程的清晰认知。 让我感到特别受益的是，书中对仪表维护和故障诊断的讲解。作者不仅仅是列举了常见的故障现象，更重要的是，他深入分析了导致这些故障的根本原因，并给出了相应的排查思路和维修方法。这让我意识到，作为一名未来的工程师，不仅要会设计和安装，更要懂得如何维护和保障系统的长期稳定运行。这种实践性的指导，对于我未来的职业发展具有极大的帮助。 让我惊喜的是，书中还涉及到了工业网络安全以及未来技术趋势的探讨。例如，在讲到工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工中的应用时，作者会展望未来的智能工厂会是怎样的场景，以及自动化仪表将如何与人工智能、机器学习等技术深度融合。这让我对行业的未来发展有了更清晰的认识，也激发了我不断学习新技术的动力。 总而言之，这本书以其深入浅出的讲解方式、严谨扎实的专业内容、丰富的实践指导以及对行业未来的前瞻性思考，为我打开了石油化工自动化及仪表领域的大门。它不仅传授了知识，更重要的是，它培养了我系统性的思考能力和解决实际问题的能力。我深信，这本书的学习经历，将是我大学生涯中一段宝贵的财富，它将为我未来的学习和职业发展，奠定坚实的基础。
评分这本书的价值，在我看来，远远超出了“教科书”的范畴，更像是一本“工业自动化启蒙手册”。作为一名电子信息工程专业的学生，我对自动化和仪表这两个概念，一直抱有浓厚兴趣，但又觉得它们似乎与我所学的专业有着一定的距离。然而，这本《石油化工自动化及仪表（第2版）》的出现，彻底打消了我的顾虑，并为我打开了全新的视野。 最让我着迷的是，作者以一种非常直观、生动的方式，讲解了各种测量仪器的基本原理。比如，在介绍超声波流量计时，他不仅仅是给出了基于声波传播时间差的测量公式，更重要的是，通过一个生动的比喻，将“声波在流体中的传播速度变化”这一过程，比作在水中投入两颗石子，观察它们之间的涟漪，来判断水的流速。这种将抽象的物理原理，转化为生活中常见的现象，极大地降低了我的理解门槛。 书中对仪表选型原则的阐述，更是让我受益匪浅。它不仅仅是列举了各种仪表的优缺点，而是从实际生产中的具体需求出发，详细分析了如何根据介质的性质、温度、压力、流量范围、精度要求以及现场的安装条件等因素，来选择最合适的仪表。这种“从需求出发”的讲解方式，让我明白，工程设计不仅仅是技术的堆砌，更是对实际问题的解决方案。 在自动化控制系统方面，本书的内容更是让我大开眼界。从基础的PID控制，到复杂的DCS（分散控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器），作者都进行了深入浅出的讲解。我尤其喜欢书中对DCS系统架构的介绍，通过大量的图示，我能够清晰地理解工程师站、操作员站、控制器、I/O模块以及通信网络是如何协同工作，实现对整个工厂的集中监控和管理的。这让我对“自动化”这个概念有了更深刻的认识。 令我惊喜的是，书中还涉及到了工业通信协议的介绍，比如HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等。对于我们电子信息专业的学生来说，理解这些通信协议，是连接硬件设备和软件系统、实现数据交换的关键。教材通过详细的图示和文字描述，剖析了这些协议的工作方式、数据传输流程以及它们在实际系统中的地位。这让我对整个自动化系统的运作机制有了更全面的认识。 而且，本书在讲解过程中，非常注重培养读者的“系统思维”。它不仅仅是讲解单个的仪表或控制算法，而是会引导我们去思考，这些组件是如何协同工作的，如何构成一个完整的自动化解决方案。例如，在讲述温度控制回路时，作者会分析从温度传感器到控制器，再到执行器（如调节阀）的整个闭环过程，以及在不同工况下可能出现的各种问题。这种系统性的讲解，让我能够更好地理解复杂系统的运行逻辑。 让我感到特别受益的是，书中对自动化仪表系统的维护和故障诊断，进行了详细的阐述。它不仅仅是列举一些常见的故障现象，更是分析了导致这些故障的根本原因，并给出了相应的排查和维修方法。这让我意识到，作为一名工程师，不仅仅要会设计和安装，更要懂得如何维护和保障系统的正常运行。这种实践性的指导，对我未来的职业发展具有极大的价值。 让我惊喜的是，本书还对行业发展趋势进行了探讨。例如，在介绍工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工领域的应用时，作者描绘了未来智能工厂的蓝图，以及自动化仪表将如何与人工智能、云计算等新兴技术深度融合。这让我对行业的未来充满期待，也认识到持续学习的重要性。 总而言之，这本书以其深入浅出的讲解方式、严谨扎实的专业内容、丰富的实践指导以及对行业未来的前瞻性思考，为我打开了石油化工自动化及仪表领域的大门。它不仅传授了知识，更重要的是，它培养了我系统性的思考能力和解决实际问题的能力。我深信，这本书的学习经历，将是我大学生涯中一段宝贵的财富，它将为我未来的学习和职业发展，奠定坚实的基础。
评分这本书简直就是为我量身打造的“工业自动化秘籍”！作为一名对电子信息工程专业充满热情的学生，我一直对工业自动化领域充满好奇，尤其是石油化工这样一个涉及国计民生的重要行业。然而，接触到《石油化工自动化及仪表（第2版）》这本书之前，我对于这个领域的认知，一直停留在“高科技”和“高难度”的模糊印象中。但这本书的出现，彻底改变了我的看法。它用一种极其亲切、深入浅出的方式，将复杂的工业自动化概念，转化为了我能够理解和掌握的知识。 让我印象最深刻的是，书中对于各种测量原理的讲解，简直是把“化繁为简”做到了极致。比如，在介绍磁致伸缩液位计的工作原理时，作者并没有简单地给出公式，而是通过一个生动形象的类比，将“脉冲信号在磁场中的传播”这一过程，描绘得如同在水面上扔一块石头，然后观察水波的传播一样清晰。这种将抽象物理原理，转化为日常生活中的具象体验，让我瞬间就明白了其核心思想。 更让我佩服的是，书中对于仪表在实际应用中可能遇到的各种“坑”，都做了详细的披露。比如，在讲解差压变送器在测量液位时的应用时，作者会详细分析它可能受到温度变化、静压变化、介质密度变化等因素的影响，并给出相应的补偿方法和选型注意事项。这让我明白，工程实践远比理论公式复杂，需要考虑的因素也远比我们想象的要多。这种“接地气”的讲解，让我觉得学到的知识非常有价值，也为我未来在实际工作中规避错误提供了宝贵的经验。 在自动化控制系统的介绍方面，这本书也做得非常出色。从基础的PID控制，到先进的MPC（模型预测控制），作者都进行了非常系统和深入的讲解。尤其是在介绍MPC时，书中不仅仅是讲解了其数学模型和优化算法，更是结合了炼油厂的裂化过程等实际案例，来阐述MPC如何通过预测未来一段时间内的过程变量，来优化控制策略，从而实现更高的生产效率和更低的能耗。这种将理论与实践紧密结合的方式，让我对先进控制技术的强大威力有了直观的认识。 让我惊喜的是，书中还花费了相当大的篇幅来介绍工业通信网络。对于我们电子信息专业的学生来说，理解这些通信协议，是构建完整自动化系统的关键。教材详细介绍了HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等通信协议的特点、优势以及在实际系统中的应用。通过图文并茂的讲解，我能够清晰地理解，不同仪表和控制器是如何通过这些“语言”，进行高效的数据交换和指令传输的。 而且，本书的结构设计也十分合理，它并没有将知识点孤立地呈现，而是通过巧妙的章节衔接，构建了一个完整的知识体系。例如，在介绍传感器时，作者会提及这些传感器产生的数据如何被DCS系统采集和处理，然后在讲解DCS时，又会回顾传感器在数据采集中的作用。这种“前后呼应”的设计，让我在学习过程中，能够建立起对整个自动化系统运作流程的清晰认知。 让我感到受益匪浅的是，书中对仪表维护和故障诊断的讲解。作者不仅仅是列举了常见的故障现象，更重要的是，他深入分析了导致这些故障的根本原因，并给出了相应的排查思路和维修方法。这让我意识到，作为一名未来的工程师，不仅要会设计和安装，更要懂得如何维护和保障系统的长期稳定运行。这种实践性的指导，对于我未来的职业发展具有极大的帮助。 让我惊喜的是，书中还涉及到了工业网络安全以及未来技术趋势的探讨。例如，在讲到工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工中的应用时，作者会展望未来的智能工厂会是怎样的场景，以及自动化仪表将如何与人工智能、机器学习等技术深度融合。这让我对行业的未来发展有了更清晰的认识，也激发了我不断学习新技术的动力。 总而言之，这本书为我提供了一个全面、深入了解石油化工自动化及仪表领域的绝佳平台。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的技术导师，用他深厚的专业知识和实践经验，为我勾勒出这个领域发展的宏伟蓝图。我深信，这本书的学习经历，将是我大学生涯中一段宝贵的财富，它将为我未来的学习和职业发展，奠定坚实的基础。
评分这本书的结构安排，就像是一场精心设计的探索之旅，引领我一步步深入石油化工自动化及仪表的奇妙世界。我之前对这个领域，更多的是一种模糊的感知，知道它很重要，但具体重要在哪里，又有哪些技术构成，却是一知半解。然而，从翻开这本书的第一页开始，我就被它扎实的内容和清晰的逻辑所吸引。作者并没有一开始就抛出大量的专业术语，而是从石油化工生产的宏观视角出发，介绍了整个流程的各个环节，以及自动化和仪表技术在其中扮演的“看不见”却至关重要的角色。 让我印象特别深刻的是，书中对各种传感器的讲解，它们就像是石油化工生产过程的“眼睛”，能够感知温度、压力、流量、液位等各种参数。作者不仅介绍了这些传感器的基本原理，更重要的是，他深入分析了不同类型传感器的优缺点，以及在实际应用中需要考虑的各种因素，比如测量范围、精度等级、响应时间、环境适应性等等。这让我明白，选择合适的传感器，是实现精准控制的第一步，也是至关重要的一步。我甚至会花很多时间去对比不同传感器的技术参数，试图理解它们之间的细微差别。 在谈到执行机构时，书中介绍了如调节阀、泵、电机等，它们是自动化系统的“手臂”，能够根据控制器的指令，对生产过程进行干预。作者对于调节阀的讲解尤为细致，从阀芯的结构、密封方式，到驱动方式（气动、电动、液压），再到流量特性曲线，都进行了详尽的阐述。这让我明白，一个看似简单的调节阀，背后却蕴含着如此多的工程学问，以及对生产过程精细控制的要求。 本书对于控制系统的讲解，也是我学习的重点。从基础的PID控制算法，到更复杂的DCS（分散控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器）的应用，作者都进行了深入浅出的介绍。我尤其喜欢书中对PLC和DCS系统的功能划分和硬件构成讲解，通过大量的图示，我能够清晰地理解它们是如何协同工作，实现对整个生产过程的监控和管理的。作者甚至还涉及了一些PLC的编程思路和基本的梯形图指令，这让我对实际的系统构建有了初步的认识。 令我惊喜的是，书中还探讨了工业网络通信的重要性。它详细介绍了HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等常见的工业现场总线协议，以及它们在实现仪表和控制系统之间数据交换中的作用。这对于我们电子信息专业的学生来说，是理解整个自动化系统如何“说话”的关键。作者通过对比不同协议的特点，让我能够更好地理解它们各自的适用场景。 让我感到非常受益的是，书中不仅关注“是什么”，更强调“为什么”和“怎么做”。例如，在讲解安全仪表系统（SIS）时，作者会深入分析其在石油化工安全生产中的重要性，以及如何通过冗余设计、故障诊断等手段来保障系统的可靠性。这让我明白，安全是自动化系统设计中最重要的考量因素之一。 书中对实际案例的引用，也让学习过程更加生动。作者会结合具体的炼油、化工生产场景，来阐述自动化仪表技术如何解决实际生产中的难题，提高生产效率，降低能耗，保障安全。这些案例让我能够将书本上的理论知识，与实际工业生产联系起来，从而加深理解。 让我惊喜的是，本书还对行业发展趋势进行了探讨。例如，在介绍工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工领域的应用时，作者描绘了未来智能工厂的蓝图，以及自动化仪表将如何与人工智能、云计算等新兴技术深度融合。这让我对行业的未来充满期待，也认识到持续学习的重要性。 总而言之，这本书为我打开了一扇通往石油化工自动化及仪表世界的大门。它不仅提供了扎实的专业知识，更重要的是，它培养了我系统性的思考能力和解决实际问题的能力。这本书的学习过程，对我来说是一次知识的盛宴，也是一次思维的升华，我深信它将对我未来的学习和职业发展产生深远的影响。
评分这本书无疑是我在大学期间，收到的一份最宝贵的礼物。作为一名电子信息工程专业的学生，我对工业自动化和仪表技术一直抱有浓厚兴趣，但又苦于缺乏一个系统性的学习途径。这本《石油化工自动化及仪表（第2版）》的出现，恰好填补了我学习中的空白，并为我打开了一扇通往广阔工业世界的大门。 我最欣赏的是，书中对于每一种仪表的原理讲解，都做到了深入浅出，并且结合了大量的实际应用场景。例如，在介绍雷达液位计的原理时，作者不仅仅阐述了其基于电磁波的测量原理，更重要的是，他详细分析了雷达液位计在测量高腐蚀性介质、高温高压环境下的优势，以及在实际安装中需要注意的诸多细节，如天线选型、安装高度等。这种细致入微的讲解，让我觉得学到的知识是真正能够落地的。 在自动化控制系统的部分，本书的内容更是让我印象深刻。从基础的PID控制算法，到更复杂的DCS（分散控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器）的应用，作者都进行了深入浅出的介绍。我尤其喜欢书中关于DCS系统架构的讲解，通过大量的图示，我能够清晰地理解工程师站、操作员站、控制器、I/O模块以及通信网络是如何协同工作，实现对整个工厂的集中监控和管理的。这让我对“自动化”这个概念有了更深刻的认识，也让我看到了我们专业知识的广阔应用前景。 令我惊喜的是，书中还涉及到了工业通信协议的介绍，比如HART、PROFIBUS、Foundation Fieldbus等。对于我们电子信息专业的学生来说，理解这些通信协议，是连接硬件设备和软件系统、实现数据交换的关键。教材通过详细的图示和文字描述，剖析了这些协议的工作方式、数据传输流程以及它们在实际系统中的地位。这让我对整个自动化系统的运作机制有了更全面的认识。 而且，本书的结构设计也十分合理，它并没有将知识点孤立地呈现，而是通过巧妙的章节衔接，构建了一个完整的知识体系。例如，在介绍传感器时，作者会提及这些传感器产生的数据如何被DCS系统采集和处理，然后在讲解DCS时，又会回顾传感器在数据采集中的作用。这种“前后呼应”的设计，让我在学习过程中，能够建立起对整个自动化系统运作流程的清晰认知。 让我感到特别受益的是，书中对自动化仪表系统的维护和故障诊断，进行了详细的阐述。它不仅仅是列举一些常见的故障现象，更是分析了导致这些故障的根本原因，并给出了相应的排查和维修方法。这让我意识到，作为一名工程师，不仅仅要会设计和安装，更要懂得如何维护和保障系统的正常运行。这种实践性的指导，对我未来的职业发展具有极大的价值。 让我惊喜的是，本书还对行业发展趋势进行了探讨。例如，在介绍工业物联网（IIoT）和大数据分析在石油化工领域的应用时，作者描绘了未来智能工厂的蓝图，以及自动化仪表将如何与人工智能、云计算等新兴技术深度融合。这让我对行业的未来充满期待，也认识到持续学习的重要性。 总而言之，这本书以其深入浅出的讲解方式、严谨扎实的专业内容、丰富的实践指导以及对行业未来的前瞻性思考，为我打开了石油化工自动化及仪表领域的大门。它不仅传授了知识，更重要的是，它培养了我系统性的思考能力和解决实际问题的能力。我深信，这本书的学习经历，将是我大学生涯中一段宝贵的财富，它将为我未来的学习和职业发展，奠定坚实的基础。
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