前言
Automation and Instrumentation for Petrochemical Process
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。
全书共分为4篇计19章。第一篇共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。
作者联系方式： xuxiu_2000@163.com
编辑联系方式： shengdl@tup.tsinghua.edu.cn
编者2013年5月
·石油化工自动化及仪表
教学建议·
教学建议
Automation and Instrumentation for Petrochemical Process
教学内容学习要点及教学要求课 时 安 排
全部
讲授部分
选讲
第一篇自动控
制基础知识
（1） 了解化工自动化的主要内容； 掌握自动控制系统的基本组成及简单控制系统方块图的绘制； 掌握工艺管道及控制流程图中常用的图形符号，字母代号和仪表位号； 理解自动控制系统的分类。
（2） 掌握自动控制系统的基本要求； 了解自动控制系统的过渡过程，掌握衡量控制系统的品质指标。
（3） 了解石油加工对象的特点及其描述方法； 了解对象数学模型的概念； 理解一阶水槽数学模型的建立过程； 掌握描述对象特性的参数——放大系数、时间常数、滞后时间的物理意义
6～86
第二篇参数检
测及仪表
（1） 了解测量过程与测量误差； 掌握测量范围、上下限及量程、变差，灵敏度与灵敏限的概念； 掌握仪表精度及精度等级的确定； 了解零点迁移和量程迁移，分辨力，线性度，死区、滞环，反应时间，重复性和再现性，可靠性和稳定性等的概念。
（2） 了解温度检测方法及温标； 了解膨胀式温度计； 掌握热电偶测温原理、热电偶温度计的构成、热电偶测温的重要结论； 了解热电偶的结构，理解工业常用热电偶的型号和分度表，掌握热电偶的补偿导线及冷端温度补偿； 掌握热电阻测温原理、工业常用热电阻，了解热电阻温度计的构成； 理解热电阻输入电桥； 了解电子电位差计工作原理； 理解测温元件的安装； 了解温度检测仪表的选用及安装。
（3） 掌握压力的概念； 了解压力检测方法； 掌握大气压力、绝对压力、表压力、真空度和差压的基本概念及它们之间的关系； 掌握常用弹性元件，理解弹簧管压力表、应变片式压力传感器、压阻式压力传感器及电容式压力传感器的工作原理和特点； 了解液柱式压力计、活塞式压力计、力平衡式差压（压力）变送器； 掌握测压仪表测量范围和精度的确定； 了解压力检测系统。
（4） 掌握流量的概念； 了解流量检测方法及分类； 掌握差压式流量计的组成、基本原理及特点，三阀组的应用，了解差压式流量计产生测量误差的原因，标准节流装置； 掌握转子流量计的组成、基本原理及特点，理解转子流量计的指示值修正； 理解椭圆齿轮流量计的基本原理及特点； 了解涡街流量计、电磁流量计、间接式质量流量计，科里奥利质量流量计的基本原理及特点； 了解流量标准装置。
18～22
18
续表
教学内容学习要点及教学要求课 时 安 排
全部
讲授部分
选讲
第二篇参数检
测及仪表
（5） 了解物位的概念和物位检测方法及分类； 掌握差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题； 理解电容式物位传感器的工作原理及应用，核辐射物位计的工作原理及特点； 了解浮力式物位检测仪表，称重式液罐计量仪的工作原理及特点，影响物位测量的因素，物位检测仪表的选型。
（6） 了解成分分析方法及分析系统的构成； 了解热导式气体分析仪，气象色谱仪、工业酸度计的基本结构、工作原理、特点和使用注意事项； 理解氧化锆氧分析器的基本结构和工作原理； 掌握氧化锆氧分析器的特点和使用注意事项； 了解湿度的检测方法，干湿球湿度计、电解质系湿敏传感器、陶瓷湿敏传感器、高分子聚合物湿敏传感器的基本结构、工作原理和特点； 掌握湿度的概念及湿度的表示方法。
（7） 了解现代传感器技术的发展，软测量技术，多传感器融合技术，虚拟仪器
18～22
18
第三篇控制仪
表及装置
（1） 了解控制仪表及装置的发展概况； 了解控制仪表及装置的分类； 掌握气动、电动仪表的概念，各种仪表的标准信号制及所使用的能源； 理解DDZⅢ型仪表的概念、构成及特点。
（2） 了解可编程调节器的特点、基本构成及基本算法； 了解可编程控制器的发展过程及趋势、特点及分类、基本组成、工作原理及编程语言。
（3） 理解DCS控制系统的基本构成及特点； 了解DCS控制系统的发展过程，了解其硬件和软件体系。
（4） 了解现场总线控制系统的基本概念、组成、本质特征及发展过程和发展趋势； 了解其体系结构，了解现场总线协议。
（5） 掌握执行器的构成，理解气动执行器的工作原理； 掌握执行器的作用方式； 理解调节阀的流量特性及流量系数； 了解调节阀的工作原理、结构、特点及可调比，了解执行器的选择、计算、安装和维护以及阀门定位器
6～12
6
续表
教学内容学习要点及教学要求课 时 安 排
全部
讲授部分
选讲
第四篇过程控
制系统
（1） 掌握简单控制系统的组成； 掌握被控变量和操纵变量的概念，理解被控变量和操纵变量的确定原则； 了解测量元件特性对控制过程的影响； 掌握基本控制规律及其对过渡过程的影响，控制器正反作用的确定； 理解控制器参数的工程整定方法，了解控制系统的准备和投运。
（2） 掌握串级控制系统的概念，主副控制器控制规律及正反作用的选择； 理解串级控制系统的工作过程，串级控制系统的特点，串级控制系统中副回路的确定，串级控制系统的设计，串级控制系统适用场合； 了解串级控制系统中控制器参数的整定及控制系统的投运； 掌握均匀控制的目的，均匀控制系统与简单定值控制系统的区别； 理解常用均匀控制方案，均匀控制系统的控制规律及参数整定； 掌握比值控制系统的概念； 理解常用比值控制方案； 理解前馈控制系统的概念，掌握前馈控制系统的特点及主要形式（常用控制方案）； 理解前馈控制系统的应用场合； 理解选择性控制系统的概念及主要类型，选择性控制系统的工作过程； 了解积分饱和及其防止措施； 掌握分程控制系统的概念及分程方式； 理解常用分程控制方案及应用场合； 了解分程控制中常见的问题，分程控制的实现方法。
（3） 了解自适应控制系统、预测控制系统、智能控制系统与专家控制系统、模糊控制系统、神经元网络控制、故障检测与故障诊断等新型控制系统。
（4） 了解离心泵的流量特性，掌握离心泵的流量控制方案； 了解往复泵的流量特性，掌握往复泵的流量控制方案； 了解离心式压缩机的特性曲线和喘振现象，理解防喘振控制方案； 理解换热器的常用控制方案； 掌握加热炉的基本控制方案和串级控制方案； 了解加热炉的安全保护系统； 了解锅炉设备的特性，理解锅炉汽包水位的控制方案，了解锅炉燃烧系统的控制方案； 了解精馏塔的工艺特点及精馏塔的基本控制方案； 了解化学反应器的工艺特点； 理解化学反应器的基本控制方案
18～22
18
教学总学时建议48～6448
说明：
（1） 本教材为石油化工类专业《化工自动化及仪表》课程教材，理论授课学时数为48～64学时，不同专业根据不同的教学要求和计划教学时数可酌情对教材内容进行适当取舍。
（2） 本教材理论授课学时数中包含习题课、课堂讨论等必要的课内教学环节。
