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1 概论1

1.1 控制仪表与装置总体概述1

1.1.1 自动控制系统和控制仪表1

1.1.2 控制仪表与装置的分类及特点1

1.1.3 信号制4

1.2 仪表防爆的基本知识5

1.2.1 防爆仪表的标准6

1.2.2 控制仪表的防爆措施7

1.2.3 控制系统的防爆措施8

1.3 仪表的分析方法9

1.3.1 采用单个放大器的仪表分析方法9

1.3.2 采用运算放大器的仪表分析方法11

1.3.3 仪表的分析步骤17

思考题与习题17

2 控制器19

2.1 控制规律19

2.1.1 控制规律的表示方法19

2.1.2 控制器的基本控制规律20

2.2 模拟控制器32

2.2.1 控制器的功能32

2.2.2 基本我成环节的特性33

2.2.3 DDZ-III型电动调节器37

2.2.4 DDZ-II型电动调节器PID运算电路分析51

2.2.5 微分先行PID运算电路分析54

2.2.6 气动仪表PID运算分析55

2.3 数字式控制器57

2.3.1 数字式控制器构成原理58

2.3.2 SLPC或编程调节器63

思考题与习题78

3 变送器80

3.1 概述80

3.1.1 变送器的构成原理80

3.1.2 变送器的共性问题83

3.2 差压变送器90

3.2.1 膜盒式差压变送器90

3.2.2 电容式差压变送器98

3.2.3 扩散硅式差压变送器109

3.2.4 智能式差压变送器111

3.3 温度变送器115

3.3.1 典型模拟式温度变送器116

3.3.2 一体化温度变送器127

3.3.3 智能式温度变送器132

思考题与习题135

4 其他常用的单元仪表136

4.1 开方器136

4.1.1 开方器的作用136

4.1.2 开方器的构成原理137

4.1.3 DDZ-III型开方器139

4.2.1 积算的基本概念与原理146

4.2 积算器146

4.2.2 比例积算器150

4.2.3 开方积算器155

4.3 辅助单元仪表155

4.3.1 安全栅155

4.3.2 操作器157

4.3.3 电源箱157

4.3.4 电源分配器158

4.3.5 信号分配器158

思考题与习题159

5.1.2 执行器的构成160

5.1.3 执行器的分类及特点160

5 执行器160

5.1.1 执行器在自动控制系统中的作用160

5.1 概述160

5.1.4 执行器的作用方式161

5.2 执行机构161

5.2.1 气动执行机构161

5.2.2 电动执行机构163

5.2.3 智能式电动执行机构166

5.3 调节机构166

5.3.1 调节机构的结构和特点166

5.3.2 调节机构的工作原理169

5.3.3 调节阀的流量系数170

5.3.4 调节阀的可调比173

5.3.5 调节阀的流量特性175

5.4 执行器的选择计算180

5.4.1 执行器结构形式的选择180

5.4.2 调节阀流量特性的选择181

5.4.3 调节阀的口径选择183

5.5 阀门定位器185

5.5.1 电/气阀门定位器186

5.5.2 气动阀门定位器188

5.5.3 智能式阀门定位器188

思考题与习题190

6 计算机控制系统的基本知识191

6.1 计算机控制系统概述191

6.1.1 什么是计算机控制191

6.1.2 计算机控制系统的基本组成192

6.1.3 计算机控制系统的主要设计思想193

6.1.4 计算机控制系统的发展过程196

6.2 网络通信基础202

6.2.1 什么是计算机网络202

6.2.2 计算机网络的发展203

6.2.3 计算机网络的拓扑结构203

6.2.4 网络传输介质205

6.3.1 层次结构206

6.3 开放系统互联参考模型206

6.1.5 计算机控制的发展特征206

6.3.2 信息流动过程208

6.3.3 各层的主要功能208

6.4 TCP/IP协议212

6.4.1 TCP/IP的基本情况213

6.4.2 TCP/IP的层次结构213

6.4.3 TCP/IP的数据传输过程215

6.4.4 IP协议215

6.4.5 TCP和UDP协议220

思考题与习题223

7.1.1 PLC的产生224

7.1 概述224

7 可编程序控制器224

7.1.2 PLC的特点225

7.1.3 PLC的分类226

7.1.4 PLC的发展趋势227

7.2 PLC基本工作原理228

7.2.1 PLC的基本组成228

7.2.2 PLC的基本工作原理235

7.3 S7-300PLC及指令系统239

7.3.1 系统组成241

7.3.2 系统配置247

7.3.3 指令系统简介252

7.3.4 程序结构262

7.3.5 网络通信267

7.4.1 PLC系统的基本设计内容271

7.4.2 PLC系统的硬件设计271

7.4 可编程控制器的应用271

7.4.3 PLC系统的软件设计273

7.4.4 应用实例分析274

思考题与习题281

8 集散控制系统283

8.1 概述283

8.1.1 集散控制系统的基本概念283

8.1.2 集散控制系统的特点283

8.1.3 集散控制系统的发展趋势284

8.2.1 概述286

8.2 DCS的硬件体系结构286

8.2.2 现场控制单元287

8.2.3 操作站291

8.3 DCS的软件系统293

8.3.1 概述293

8.3.2 现场控制单元的软件系统293

8.3.3 操作站的软件系统295

8.3.4 DCS的组态(开发与生成)296

8.3.5 DCS中的先进控制技术299

8.3.6 OPC概述303

8.4 集散控制系统的应用304

8.4.3 系统控制方案305

8.4.1 工艺简介305

8.4.2 系统的主要控制要求305

8.4.4 控制方案在DCS上的实现307

思考题与习题315

9 现场总线控制系统316

9.1 现场总线概述316

9.1.1 什么是现场总线316

9.1.2 现场总线的结构特点317

9.1.3 现场总线的技术特征318

9.1.4 现场总线国际标准化概况319

9.2 基金会现场总线323

9.2.1 FF总线的通信模型324

9.2.3 FF总线协议325

9.2.2 H1总线协议数据的构成325

9.2.4 网络拓扑和设备连接330

9.3 PROFIBUS现场总线333

9.3.1 PROFIBUS总线的技术特征333

9.3.2 PROFIBUS-DP338

9.3.3 PROFIBUS-PA341

9.3.4 PROFIBUS-FMS343

9.3.5 PROFIBUS简介344

9.3.6 PROFIBUS协议的实现348

9.4 几个具体问题的分析350

9.4.1 FCS与DCS的比较350

9.4.2 现场总线技术与计算机通信技术的比较351

9.4.3 现场总线技术的发展趋势352

思考题与习题353

10 工业以太网355

10.1 以太网（Ethernet）体系结构简介356

10.1.1 物理层356

10.1.2 MAC层356

10.1.3 介质访问控制协议CSMA/CD357

10.1.4 冲突退避算法358

10.1.5 传输介质358

10.2 工业以太网的通信线缆和连接件359

10.3.1 工业以太网通信的实时性362

10.3 以太网应用于工业现场的关键技术362

10.3.2 工业以太网质量服务366

10.3.3 工业以太网的网络生存性369

10.3.4 工业以太网的网络安全373

10.3.5 总线供电与安全防爆技术375

10.3.6 互可操作性和远距离传输376

10.4 工业以太网的应用377

10.4.1 典型工业以太网系统结构377

10.4.2 关于Ethernet “e”网到底377

思考题与习题379

附录379

参考文献382