本教材從過程裝備自動控制技術的應用角度，主要介紹過程裝備控制系統的基本概念，基本組成、原理及應用；常見過程參數如壓力、溫度、流量、液位、物質成分等的測量方法原理及所用儀器、儀表的結構；常用過程控制儀表的結構原理；以及計算機控制系統的構成原理和可編程控制器技術；典型過程裝備控制系統應用實例；最后簡要介紹了幾種先進的過程控制技術。
本教材可供過程裝備與控制工程專業本科和研究生使用，也可供有關院校石油、化工、能源、環境工程、安全工程等專業學生使用，也可供從事過程裝備與控制行業的工程技術人員參考。
張早校，西安交通大學化工學院過程裝備與控制工程系，院總支書記兼系主任，教授， 博導
2004年12月~現在 西安交通大學過程裝備與控制工程系科研團隊責任教授、博士生導師、系主任；
2003年8月~2004年8月，澳大利亞昆士蘭大學化工系做訪問教授1年。
2001年6月在西安交通大學化工機械系聘為教授。
2000年12月~2001年3月，日本JICA培訓
自1988年至現在，一直在西安交通大學過程裝備系（原化機系）從事過程裝備與控制工程學科的教學、學科建設和管理工作，與國內外本學科領域學術界與工程界有比較廣泛的交流和聯系。一直從事化工過程設備與機械、化工過程節能優化及控制等方面的教學與科研工作。已完成國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、中國石化科技攻關項目等縱橫向科研項目20余項；正在主持的科研項目有國家自然科學基金、中國石化科技攻關項目、企業委托項目等。在國內外重要學術期刊發表學術論文50余篇（SCI、EI收錄多篇）；獲國家實用新型專利和發明專利各2項；獲省、部、校級科技獎共6項。
1控制系統的基本概念1
1.1概述1
1.1.1生產過程自動化系統所包含的內容1
1.1.2過程裝備控制的任務和要求2
1.2控制系統的組成2
1.2.1過程裝備控制的基本概念2
1.2.2系統組成3
1.3控制系統的方框圖4
1.4控制系統的分類6
1.4.1按給定值的變化規律劃分6
1.4.2按系統輸出信號對操縱變量影響的方式劃分6
1.4.3按系統的復雜程度劃分7
1.4.4按系統克服干擾的方法劃分8
1.4.5按控制作用的形式劃分8
1.4.6按控制系統的特性劃分9
1.5控制系統的過渡過程及其性能指標9
1.5.1控制系統的過渡過程9
1.5.2控制系統的性能指標10
1.5.3自動控制系統性能的基本要求12
思考題與習題13
2過程控制系統設計基礎15
2.1數學模型15
2.1.1微分方程15
2.1.2傳遞函數16
2.1.3方框圖的簡化18
2.2被控對象的動態特性23
2.2.1被控對象的數學描述23
2.2.2被控對象的特性參數26
2.2.3對象特性的實驗測定28
2.3控制器的動態特性33
2.3.1控制器的基本控制規律33
2.3.2控制規律的選取41
2.4單回路控制系統42
2.4.1單回路控制系統的設計42
2.4.2控制器參數的工程整定46
思考題與習題49
3復雜控制系統52
3.1串級控制系統52
3.1.1基本原理52
3.1.2主要特點及其應用場合55
3.1.3控制器參數工程整定56
3.2前饋控制系統57
3.2.1基本原理57
3.2.2主要結構形式59
3.2.3參數整定62
3.3比值控制系統63
3.3.1定比值控制系統64
3.3.2變比值控制系統65
3.3.3比值控制系統的實施66
3.3.4比值控制系統的參數整定68
3.4選擇性控制系統69
3.4.1基本原理69
3.4.2選擇性控制的類型70
3.4.3選擇性控制中選擇器性質的確定71
3.4.4積分飽和防止措施71
3.5均勻控制系統71
3.5.1基本原理及特點71
3.5.2均勻控制的類型72
3.5.3控制器的參數整定73
3.6分程控制系統73
思考題與習題75
4過程檢測技術77
4.1測量與誤差的基本知識77
4.1.1測量的基本概念77
4.1.2誤差的基本概念79
4.1.3儀器儀表的主要性能指標83
4.2傳感器概述86
4.2.1傳感器基本概念及組成87
4.2.2傳感器分類88
4.2.3傳感器特性及標定89
4.2.4新型傳感器介紹90
4.2.5傳感器選用94
4.2.6傳感器發展動向95
4.3壓力測量96
4.3.1概述96
4.3.2液柱式壓力計97
4.3.3彈性式壓力計100
4.3.4壓阻式壓力計101
4.3.5壓電式壓力計103
4.3.6壓力計的選用104
4.4溫度測量105
4.4.1概論105
4.4.2熱膨脹式溫度計106
4.4.3熱電偶測溫儀表107
4.4.4熱電阻測溫儀表111
4.4.5測溫儀表的選用114
4.5流量測量114
4.5.1概述114
4.5.2壓差式流量計114
4.5.3轉子式流量計118
4.5.4渦街流量計119
4.5.5電磁式流量計120
4.5.6熱式氣體質量流量計121
4.5.7流量測量儀表的選用123
4.6液位測量123
4.6.1概述123
4.6.2浮力式液位計123
4.6.3靜壓式液位計125
4.6.4電容式液位計127
4.6.5光纖液位計128
4.6.6液位計的選用129
4.7物質成分分析130
4.7.1紅外線氣體分析儀130
4.7.2氧化鋯氧氣分析儀133
4.7.3工業電導儀135
4.7.4氣相色譜儀139
4.8過程檢測技術的新進展142
4.8.1智能傳感器142
4.8.2軟測量技術143
4.8.3多傳感器信息融合144
4.8.4虛擬儀器145
4.8.5過程監測系統應用實例147
思考題與習題148
5過程控制裝置151
5.1變送器151
5.1.1差壓變送器152
5.1.2防爆安全柵163
5.1.3溫度變送器167
5.1.4標準儀表的信號標準以及與電源連接的方式171
5.1.5典型系統的變送器選擇172
5.2控制器172
5.2.1控制器控制規律的實現方法173
5.2.2PID控制器的硬件結構176
5.2.3典型系統的控制器選擇187
5.3執行器188
5.3.1氣動執行器188
5.3.2電動執行器199
5.3.3電-氣轉換器及電-氣閥門定位器201
5.3.4典型系統執行器的選擇203
思考題與習題204
6計算機控制系統206
6.1概述206
6.2計算機控制系統的組成及分類207
6.2.1計算機控制系統的組成207
6.2.2計算機控制系統的分類209
6.3A/D與D/A轉換器213
6.3.1A/D轉換器213
6.3.2A/D選擇原則214
6.3.3D/A轉換器215
6.3.4D/A選擇原則216
6.3.5A/D、D/A接口板介紹217
6.4計算機測試系統218
6.4.1計算機在測試技術中的作用218
6.4.2計算機測試系統的基本結構218
6.4.3數據采集220
6.4.4計算機測試系統的設計222
6.5直接數字控制系統223
6.5.1DDC系統概述223
6.5.2DDC的基本算法226
6.5.3改進的PID算法230
6.5.4DDC的PID算法中參數的整定234
6.5.5采樣周期的選擇235
6.6可編程序控制器及其應用*236
6.6.1概述236
6.6.2可編程序控制器的基本組成與工作原理237
6.6.3可編程序控制器的編程指令239
6.6.4可編程序控制器的應用舉例241
6.7集散控制系統與現場總線控制系統243
6.7.1集散控制系統243
6.7.2現場總線控制系統248
6.7.3工業系統計算機控制新技術252
6.8計算機控制系統的設計與實現254
6.8.1計算機控制系統的設計原則254
6.8.2計算機控制系統設計的一般步驟255
6.8.3計算機控制系統設計實例256
6.9提高計算機控制系統可靠性的措施261
6.9.1提高元器件的可靠性261
6.9.2冗余技術261
6.9.3采取抗干擾措施262
思考題與習題265
7典型過程控制系統應用方案267
7.1熱交換器溫度反饋——靜態前饋控制系統267
7.1.1生產過程對系統設計的要求267
7.1.2系統組成267
7.1.3儀表靜態參數的設置268
7.2單回路控制系統的應用269
7.2.1生產工藝簡況270
7.2.2系統設計270
7.3流體輸送設備的控制272
7.3.1概述272
7.3.2泵及壓縮機的典型控制方案273
7.4反應器的控制*277
7.4.1化學反應的特點與基本規律277
7.4.2化學反應器的控制要求和手段279
7.4.3反應器溫度被控變量的選擇280
7.4.4以溫度作為控制指標的控制方案282
7.5精餾塔的控制284
7.5.1概述284
7.5.2精餾塔的基本關系285
7.5.3精餾塔的控制要求及干擾因素285
7.5.4被控變量的選擇286
7.5.5精餾塔的控制287
7.6計算機數字控制的典型實例——爐溫控制系統的計算機控制288
7.6.1控制方案設計288
7.6.2硬件線路289
7.6.3控制算法的確定290
7.6.4程序流程框圖291
7.6.5控制系統的調試291
思考題與習題293
8先進過程控制系統簡介294
8.1概述294
8.2自適應控制系統294
8.2.1基本概念294
8.2.2自適應控制系統的基本類型295
8.3推斷控制系統295
8.4預測控制系統296
8.5模糊控制系統298
8.6人工神經網絡控制系統300
8.6.1人工神經網絡的數學模型300
8.6.2人工神經網絡拓撲結構及學習算法301
8.6.3常用神經網絡簡介302
8.6.4人工神經網絡與自動控制304
附錄1拉普拉斯變換對照表307
附錄2常用標準熱電阻分度表309
F2.1Pt100型鉑熱電阻分度表309
F2.2Cu50型熱電阻分度表310
附錄3常用標準熱電偶分度表311
F3.1鉑銠10-鉑熱電偶分度表（S型）311
F3.2鉑銠13-鉑熱電偶分度表（R型）312
F3.3鉑銠30-鉑銠6熱電偶分度表（B型）313
F3.4銅-銅鎳（康銅）熱電偶分度表（T型）314
F3.5鎳鉻-銅鎳（康銅）熱電偶分度表（E型）315
附錄4常用管道儀表流程圖設計符號316
附錄5課外項目設計參考題目319
參考文獻320
新書資訊