制藥過程自動化與儀表

章　緒論 1
節(jié)　制藥工程的工藝特點 /1
第二節(jié)　自動化發(fā)展概述 /2
一、 經典控制理論 /2
二、 現(xiàn)代控制理論 /3
三、 大系統(tǒng)理論 /3
四、 智能控制 /3
第三節(jié)　儀表發(fā)展概述 /4
第四節(jié)　自動化與儀表的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng) /5
一、 硬件系統(tǒng) /5
二、 軟件系統(tǒng) /6
第五節(jié)　儀表的誤差與基本技術性能指標 /7
一、 儀表的測量誤差 /7
二、 儀表的技術性能指標 /8
第二章　自動化與儀表基礎知識 11
節(jié)　自動控制的基本概念 / 11
一、 概念 / 11
二、 簡單控制系統(tǒng)構成 / 12
三、 控制系統(tǒng)方框圖 / 12
第二節(jié)　常見的自動控制系統(tǒng)概述 / 13
一、 定值控制系統(tǒng) / 13
二、 隨動控制系統(tǒng) / 13
三、 程序控制系統(tǒng) / 14
第三節(jié)　自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質指標 / 14
一、 自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性 / 14
二、 自動控制系統(tǒng)的過渡過程 / 16
三、 自動控制系統(tǒng)的品質指標 / 16
第四節(jié)　被控對象特性的數(shù)學描述方法 / 18
一、 被控對象特性分析 / 19
二、 機理建模 / 19
三、 實驗建模 / 24
第五節(jié)　儀表與自動控制系統(tǒng)的 標準與圖例 / 24
一、 測量點 / 25
二、 儀表設備與功能的圖形符號 / 25
三、 字母代號 / 26
四、 儀表的位號 / 26
五、 帶控制點的工藝流程圖 / 27
第六節(jié)　儀表的防護、防爆、防腐 / 28
一、 儀表的防護 / 28
二、 儀表的防爆 / 28
三、 儀表的防腐 / 30
第三章　溫度檢測及儀表 31
節(jié)　溫度檢測概述 / 31
一、 膨脹式溫度計 / 32
二、 壓力式溫度計 / 33
三、 輻射式溫度計 / 33
第二節(jié)　熱電偶 / 34
一、 熱電效應及測溫原理 / 34
二、 熱電偶的分類 / 37
三、 熱電偶的結構 / 38
四、 補償導線的選用 / 39
五、 冷端溫度的補償 / 40
第三節(jié)　熱電阻 / 43
一、 熱電阻的工作原理 / 43
二、 熱電阻的分類 / 43
三、 熱電阻的結構 / 44
第四節(jié)　溫度變送器 / 45
一、 電動溫度變送器 / 45
二、 一體化溫度變送器 / 47
三、 智能式溫度變送器 / 47
第五節(jié)　測溫元件的選用與安裝 / 48
一、 測溫元件的選用 / 48
二、 測溫元件的安裝 / 48
第四章　壓力檢測及儀表 51
節(jié)　壓力檢測概述 / 51
一、 壓力的定義及單位 / 51
二、 壓力的幾種表示方式 / 52
三、 常用的壓力測量儀表 / 52
第二節(jié)　彈性式壓力計 / 54
一、 彈性元件 / 54
二、 彈簧管壓力表 / 55
三、 電接點信號壓力表 / 56
第三節(jié)　應變式壓力傳感器 / 56
一、 應變效應和壓阻效應的原理 / 57
二、 金屬應變片與應變式壓力傳感器 / 58
三、 壓阻元件與壓阻式壓力傳感器 / 60
第四節(jié)　電容式壓力傳感器 / 61
一、 電容式壓力傳感器的工作原理 / 61
二、 電容式差壓傳感器 / 62
三、 電容式壓力傳感器的等效電路 / 63
四、 電容式壓力傳感器的測量電路 / 64
第五節(jié)　壓電式壓力傳感器 / 66
一、 壓電效應與壓電材料 / 66
二、 壓電式壓力傳感器的等效電路 / 66
三、 壓電式壓力傳感器的結構 / 67
四、 壓電式壓力傳感器的測量電路 / 68
第六節(jié)　壓力儀表的選用與安裝 / 69
一、 壓力儀表的選用 / 69
二、 壓力儀表的安裝 / 71
第五章　流量檢測及儀表 73
節(jié)　流量檢測概述 / 73
第二節(jié)　差壓式流量計 / 74
一、 節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式 / 74
二、 標準節(jié)流裝置 / 76
三、 差壓式流量計的安裝使用 / 78
第三節(jié)　轉子流量計 / 80
一、 工作原理 / 80
二、 電遠傳式轉子流量計 / 81
三、 轉子流量計的指示值修正 / 83
第四節(jié)　電磁流量計 / 85
第五節(jié)　渦街流量計 / 86
第六節(jié)　渦輪流量計 / 87
第七節(jié)　質量流量計 / 88
第八節(jié)　流量測量儀表的選用與安裝 / 90
一、 流量計的性能要求 / 90
二、 流體特性 / 90
三、 流量計的安裝 / 91
四、 環(huán)境條件要求 / 91
五、 經濟方面的考慮 / 91
第六章　物位檢測及儀表 93
節(jié)　物位檢測概述 / 93
一、 接觸式物位檢測儀表 / 93
二、 非接觸式物位檢測儀表 / 94
第二節(jié)　差壓變送器測量物位 / 95
一、 工作原理 / 95
二、 差壓變送器的遷移 / 96
三、 差壓變送器的量程調整 / 98
四、 法蘭式差壓變送器 / 98
第三節(jié)　雷達液位計 / 99
一、 雷達液位計的工作原理 / 99
二、 雷達液位計的應用特點 /100
三、 雷達液位計的選型 /101
第四節(jié)　超聲物位計 /101
一、 超聲物位計概述 /101
二、 超聲物位計的工作原理 /102
三、 超聲物位計的測量特點 /103
第五節(jié)　電容物位計 /104
一、 電容物位計的工作原理 /104
二、 電容物位計的選型與安裝 /105
三、 射頻導納技術 /106
第六節(jié)　核輻射物位計 /107
第七節(jié)　物位檢測儀表的選用 /108
第七章　成分檢測及儀表 110
節(jié)　成分檢測概述 /110
第二節(jié)　含氧量檢測 /110
一、 電化學氧分析儀 /110
二、 氧化鋯氧分析儀 /111
三、 磁氧分析儀 /112
四、 熒光法氧分析儀 /114
五、 激光氣體分析儀 /116
第三節(jié)　pH檢測 /117
一、 pH 檢測儀的結構和工作原理 /117
二、 pH 測量系統(tǒng) /118
三、 工業(yè)pH 連續(xù)測量 /119
第四節(jié)　濁度檢測 /119
一、 目視比濁法 /119
二、 分光光度法 /120
三、 濁度計測定法 /122
第五節(jié)　氫分析儀 /125
第六節(jié)　色譜分析儀 /125
一、 概述 /125
二、 氣相色譜儀 /126
三、 高效液相色譜儀 /127
第八章　顯示儀表 129
節(jié)　模擬式顯示儀表 /129
一、 電子電位差計 /129
二、 電子自動平衡電橋 /132
三、 電子電位差計與電子自動平衡電橋的比較 /133
第二節(jié)　數(shù)字式顯示儀表 /133
一、 數(shù)字式顯示儀表的基本組成 /133
二、 數(shù)字式顯示儀表的分類 /135
三、 數(shù)字式顯示儀表的主要技術指標 /135
第三節(jié)　新型顯示儀表 /136
一、 智能顯示儀表 /136
二、 虛擬顯示儀表 /137
第九章　控制規(guī)律與控制器 139
節(jié)　控制規(guī)律概述 /139
第二節(jié)　PID控制規(guī)律算法 /139
一、 雙位控制 /140
二、 比例控制 /141
三、 積分控制 /145
四、 比例積分控制器 /145
五、 微分控制 /147
六、 比例微分控制器 /147
七、 比例積分微分控制器 /148
第三節(jié)　模擬控制器 /148
第四節(jié)　數(shù)字控制器 /149
一、 數(shù)字控制器的組成 /150
二、 數(shù)字控制器的基本構成 /150
三、 數(shù)字控制器的實例 /152
第十章　執(zhí)行器 156
節(jié)　概述 /156
第二節(jié)　執(zhí)行機構 /156
一、 氣動執(zhí)行機構 /156
二、 電動執(zhí)行機構 /158
三、 液動執(zhí)行機構 /159
第三節(jié)　調節(jié)閥 /160
一、 調節(jié)閥的結構 /160
二、 調節(jié)閥的類型 /160
第四節(jié)　控制閥的流量特性 /164
一、 控制閥的理想流量特性 /164
二、 控制閥的工作流量特性 /166
第五節(jié)　控制閥的選擇 /168
一、 控制閥的結構及材質選擇 /168
二、 控制閥的流量特性選擇 /169
三、 控制閥的作用形式的選擇 /170
四、 控制閥口徑的選擇 /170
第六節(jié)　閥門定位器 /171
一、 電- 氣閥門定位器工作原理 /172
二、 智能閥門定位器 /172
三、 閥門定位器對閥的影響 /173
第七節(jié)　智能控制閥 /173
第十一章　簡單控制系統(tǒng) 174
節(jié)　簡單控制系統(tǒng)的組成 /174
第二節(jié)　簡單控制系統(tǒng)的設計 /175
一、 設計方法概述 /175
二、 被控變量的選擇 /176
三、 操縱變量的選擇 /178
四、 控制器正、反作用的選擇 /180
五、 控制規(guī)律的選擇 /182
六、 參數(shù)整定方法 /183
第十二章　復雜控制系統(tǒng) 187
節(jié)　串級控制系統(tǒng) /187
一、 串級控制的基本概念 /187
二、 串級控制系統(tǒng)的組成 /189
三、 串級控制系統(tǒng)的工作過程 /190
四、 串級控制系統(tǒng)的特點 /191
五、 串級控制系統(tǒng)的設計 /192
六、 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 /196
第二節(jié)　前饋控制系統(tǒng) /197
一、 前饋控制的基本概念 /197
二、 前饋控制系統(tǒng)的特點 /198
三、 前饋控制系統(tǒng)的類型 /200
四、 前饋控制系統(tǒng)的應用場合 /202
五、 前饋控制系統(tǒng)的設計 /203
第三節(jié)　比值控制系統(tǒng) /203
一、 比值控制的基本概念 /203
二、 比值控制系統(tǒng)的類型 /204
三、 比值控制系統(tǒng)的設計 /208
四、 比值控制系統(tǒng)的實施 /209
第四節(jié)　均勻控制系統(tǒng) /212
一、 均勻控制的基本概念 /212
二、 均勻控制系統(tǒng)的類型 /214
三、 均勻控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 /215
第五節(jié)　分程控制系統(tǒng) /216
一、 分程控制的基本概念 /216
二、 分程控制系統(tǒng)的應用場合 /217
三、 分程控制系統(tǒng)應用中的幾個問題 /220
第十三章　可編程邏輯控制器 222
節(jié)　可編程邏輯控制器的主要功能 /222
第二節(jié)　可編程邏輯控制器的特點 /223
第三節(jié)　可編程邏輯控制器的組成與基本結構 /223
一、 可編程邏輯控制器的硬件系統(tǒng) /224
二、 可編程邏輯控制器的軟件系統(tǒng) /226
第四節(jié)　可編程邏輯控制器的工作原理 /227
第五節(jié)　S7-1200組成和基本結構 /228
一、 S7-1200 的硬件 /228
二、 S7-1200 的軟件編程 /230
三、 S7-1200 的編程語言 /230
第六節(jié)　S7-1200的基本指令 /231
一、 位邏輯指令 /231
二、 定時器指令 /234
三、 數(shù)據(jù)處理指令 /236
四、 數(shù)學運算指令 /238
第七節(jié)　基于可編程邏輯控制器的工程實踐 /239
一、 陳腐垃圾連續(xù)高效智能化裂解工藝技術及裝備研究 /239
二、 密煉機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn) /243
第十四章　集散控制系統(tǒng) 249
節(jié)　工業(yè)控制的發(fā)展歷程 /249
第二節(jié)　集散控制系統(tǒng)的特點 /249
第三節(jié)　集散控制系統(tǒng)的基本組成 /250
一、 基本結構 /250
二、 體系結構 /251
第四節(jié)　集散控制系統(tǒng)應用組態(tài) /252
一、 集散控制系統(tǒng)硬件組態(tài) /252
二、 集散控制系統(tǒng)軟件組態(tài) /252
第五節(jié)　集散控制系統(tǒng)性能評估 /253
一、 可靠性 /253
二、 易操作性 /254
三、 可組態(tài)性 /254
四、 可擴展性 /254
五、 其他性能評估 /254
第六節(jié)　集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡與系統(tǒng)特性 /254
一、 數(shù)據(jù)通信的基本概念 /255
二、 通信介質 /256
三、 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡結構 /256
四、 通信控制方式 /259
五、 集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡存取控制技術 /259
六、 數(shù)據(jù)通信協(xié)議 /261
第七節(jié)　JX-300X集散控制系統(tǒng) /263
一、 JX-300X 集散控制系統(tǒng)的組成 /263
二、 JX-300X 集散控制系統(tǒng)組態(tài) /265
三、 JX-300X 集散控制系統(tǒng)的設備安裝、調試、投運 /268
第八節(jié)　集散控制系統(tǒng)的應用舉例 /269
第十五章　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 272
節(jié)　現(xiàn)場總線簡介 /272
一、 現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀與發(fā)展 /272
二、 幾種典型的現(xiàn)場總線 /273
第二節(jié)　現(xiàn)場總線的組成 /278
第三節(jié)　現(xiàn)場總線的應用舉例 /279
一、 技術方案 /280
二、 實施步驟 /280
第十六章　制藥企業(yè)計算機控制系統(tǒng) 283
節(jié)　計算機控制系統(tǒng)簡介 /283
一、 基本概念 /283
二、 計算機控制系統(tǒng)的基本結構 /283
三、 控制過程 /284
第二節(jié)　數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng) /284
一、 基本概念 /284
二、 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的結構 /285
三、 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)典型架構 /286
第三節(jié)　企業(yè)資源計劃系統(tǒng) /288
一、 企業(yè)資源計劃系統(tǒng)的概念 /288
二、 企業(yè)資源計劃系統(tǒng)的特點 /288
三、 企業(yè)資源計劃系統(tǒng)的模塊 /288
四、 制藥公司企業(yè)資源計劃系統(tǒng) /290
第四節(jié)　制造執(zhí)行系統(tǒng) /292
一、 基本概念 /292
二、 特征 /292
三、 制造執(zhí)行系統(tǒng)應具備的能力 /293
第五節(jié)　基于大數(shù)據(jù)、云計算的計算機控制系統(tǒng)/294
一、 基本概念和技術 /294
二、 基于大數(shù)據(jù)、云計算的計算機控制系統(tǒng)實例 /297
第十七章　 控制系統(tǒng)簡介 302
節(jié)　模糊控制 /302
一、 模糊控制的基本原理 /302
二、 模糊控制的幾種方法 /304
第二節(jié)　專家控制系統(tǒng) /305
一、 專家控制系統(tǒng)的概念 /305
二、 專家控制系統(tǒng)的類型 /305
三、 專家控制系統(tǒng)的結構 /306
第三節(jié)　神經網(wǎng)絡 /307
一、 人工神經網(wǎng)絡 /307
二、 神經網(wǎng)絡在控制中的主要作用 /308
三、 神經網(wǎng)絡控制的分類 /308
第十八章　典型制藥設備的自動控制 309
節(jié)　流體傳輸設備的控制 /309
一、 離心泵的控制方案 /309
二、 往復泵的控制方案 /311
三、 壓縮機的控制方案 /311
四、 離心式壓縮機的防喘振控制 /312
第二節(jié)　傳熱設備的自動控制 /314
第三節(jié)　鍋爐的控制 /316
一、 工作過程 /317
二、 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng) /317
三、 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) /321
第四節(jié)　精餾塔的控制 /322
一、 精餾塔的分類 /322
二、 精餾塔的工藝要求 /323
三、 精餾塔的干擾因素 /323
四、 精餾塔的控制方案 /324
第五節(jié)　生化過程控制 /326
一、 發(fā)酵罐溫度控制 /327
二、 通氣流量、罐壓和攪拌轉速控制 /327
三、 溶氧濃度控制 /327
四、 pH 控制 /328
五、 自動消泡控制 /328
第六節(jié)　化學反應器控制 /329
一、 化學反應器的類型 /329
二、 化學反應器的控制要求 /329
三、 化學反應器的自動控制方案 /330
第十九章　制藥企業(yè)的自動控制綜合舉例 332
節(jié)　PCS7控制系統(tǒng)在阿司匹林生產過程中的應用 /332
一、 阿司匹林工藝概要 /332
二、 PCS7 控制系統(tǒng) /333
三、 阿司匹林生產過程控制 /340
第二節(jié)　異丙醇鉀反應自動控制案例 /343
一、 控制系統(tǒng)需求分析 /343
二、 異丙醇鉀工藝流程 /344
三、 異丙醇鉀工藝自動化整體方案 /346
四、 異丙醇鉀生產過程控制 /349
參考文獻/353
附錄/ 356
附錄A　鉑銠10-鉑型熱電偶分度表 /356
附錄B　鎳鉻-鎳硅型熱電偶分度表/360
附錄C　鉑熱電阻分度表 /364
附錄D　銅熱電阻分度表 /366