Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Professional

作者:Gregory K McMillanDouglas M Considine

出品人:

页数:1200

译者:

出版时间:1999-01-01

价格:1275.0

装帧:HRD

isbn号码:9780070125827

丛书系列:

图书标签:

• 设计手册
• Expertise
• Instrumentation
• Process Control
• Industrial Automation
• Control Systems
• Sensors
• Transmitters
• Valves
• PLC
• SCADA
• Process Measurement

好的，这是一份关于一本名为《过程/工业仪表与控制手册，第5版》的图书的详细内容概述，着重于该领域的核心知识和实践应用，但不涉及对特定第5版内容或现有书籍的直接引用。 --- 过程/工业仪表与控制手册：原理、应用与实践 本书旨在成为过程控制与工业自动化领域专业人士、工程师、技术人员及相关领域学生的权威参考指南。 本手册全面覆盖了从基本测量原理到复杂系统集成的全过程，深入探讨了现代工业环境中用于监测、分析和调控生产过程所需的关键技术和方法。 第一部分：过程测量基础与传感器技术 本手册的开篇部分致力于建立坚实的测量学基础，这是所有控制系统的核心。我们详细阐述了如何准确、可靠地获取过程变量数据。 1. 测量原理与误差分析： 本节深入探讨了物理量到电信号转换的基本原理，包括静力学、动力学测量响应，以及各种误差来源（如系统误差、随机误差和漂移）。重点介绍了测量不确定度的评估方法，这对确保控制系统的可靠性至关重要。 2. 温度测量： 涵盖了热电偶、热电阻（RTD）、电阻温度计、红外测温仪及光纤传感器的原理、选型、安装规范与校准技术。特别关注了高温、高压及腐蚀性介质环境下的特殊应用挑战与解决方案。 3. 压力与差压测量： 详细分析了各种压力传感器（如波登管、膜盒、应变片、电容式传感器）的工作机制。侧重于如何正确地进行零点迁移、量程调整，以及在流体密度变化、脉动压力等复杂工况下的测量策略。 4. 流量测量技术： 这是过程控制中的关键环节。本部分全面覆盖了从经典方法到先进技术的广泛应用： 容积式与质量流量计： 介绍了科里奥利质量流量计、涡街流量计的原理及其在不同流体粘度和流速范围内的适用性。 差压式流量测量： 深入探讨了文丘里管、孔板、皮托管等装置的开孔设计、限制条件及流量系数的确定。 新兴技术： 概述了超声波、电磁流量计在导电性、非导电性液体测量中的优势与局限。 5. 物位测量： 讲解了用于测量液体和固体物料高度的多种技术，包括浮子、导波雷达、非接触式雷达、静压测量以及声波测距技术，并提供了在有泡沫、湍流或粘稠介质中的选型指南。 6. 分析仪表与过程品质测量： 关注于测量过程化学成分和品质的仪表，如pH/氧化还原电位（ORP）测量、电导率、在线光谱分析（如近红外、拉曼）、氧气分析仪及色谱仪的应用。讨论了探头维护、漂移补偿和数据可靠性保障。 --- 第二部分：执行器、调节阀与控制元件 本部分聚焦于控制回路中的“行动”端——执行器和调节阀，它们是实现过程变量调节的关键物理载体。 1. 调节阀基础理论与选型： 详细分析了调节阀的固有特性（线性、等百分比、快开特性），以及流量系数（Cv/Kv）的计算与应用。探讨了阀门泄露等级（ANSI/FCI 70-2）和环境适应性要求。 2. 执行器技术： 全面比较了气动、电动、液压执行器的优缺点。重点阐述了智能型执行器（如数字总线型）的配置、故障诊断和在线维护功能。 3. 阀门定位器与控制： 深入解释了智能型和传统定位器在提高调节精度、克服摩擦和实现远程诊断方面的作用。讨论了气动、电/气混合和数字（如HART协议）定位器的调试流程。 4. 辅助控制元件： 包括安全仪表系统的隔离阀、快速切断阀（SDV）、流量限制器以及阻尼器的设计与安装要求，确保控制动作的稳定性和安全性。 --- 第三部分：控制系统架构与信号传输 本节构建了现代过程控制系统的整体框架，从信号的产生到最终控制器的决策过程。 1. 过程信号标准与布线： 详尽介绍了行业内通用的标准信号（如4-20mA、0-10V、数字信号）的特性、阻抗匹配和远传要求。强调了电气噪声的抑制、接地和屏蔽的最佳实践，以确保信号完整性。 2. 通信协议与网络： 对比分析了工业现场总线技术（如PROFIBUS、Foundation Fieldbus、Modbus）和以太网/IP、Profinet等现代工业网络在实时性、带宽和冗余设计方面的差异。讨论了从传感器到控制器的“智能”数据交换模式。 3. 控制器硬件与软件平台： 概述了可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）和单回路控制器（Single-Loop Controllers）的结构、I/O模块配置和系统集成方法。强调了系统冗余设计（CPU、电源、网络）在关键过程中的重要性。 --- 第四部分：控制回路设计与优化 这是手册的核心应用部分，指导工程师如何设计、实施和调优反馈控制系统以满足特定的过程要求。 1. 反馈控制基础： 系统性地介绍了比例（P）、积分（I）、微分（D）控制器的数学模型和作用机理。详细解释了PID参数（增益 $K_p$、积分时间 $T_i$、微分时间 $T_d$）对系统动态响应的影响。 2. 过程特性识别（辨识）： 指导读者如何通过阶跃响应测试（Step Test）获取过程的传递函数参数，包括死区（Dead Time）、一阶时间常数和增益。这是进行精确整定（Tuning）的前提。 3. 控制器整定方法： 全面介绍主流的整定技术，包括： 经验法： 如1/4衰减法。 经典整定法： 如Ziegler-Nichols（齐格勒-尼科尔斯）闭环法和开环法。 基于模型的现代整定法： 介绍基于精确过程模型和优化标准的整定流程，以实现快速、无超调或最小超调的控制性能。 4. 高级控制策略： 本节深入探讨了超越基础PID的控制技术，以应对复杂过程： 串级控制（Cascade Control）： 用于消除主回路中的快速扰动。 前馈控制（Feedforward Control）： 结合测量扰动信号，实现提前补偿。 比值控制（Ratio Control）： 在混合、燃烧等过程中保持物料或能量的比例恒定。 解耦控制（Decoupling）： 针对多变量过程，消除变量间的相互影响。 5. 模型预测控制（MPC）导论： 为高级控制应用打下基础，介绍MPC如何利用模型预测系统未来行为，并通过优化算法求解最优控制输出，特别适用于具有约束和多变量耦合的复杂流程。 --- 第五部分：系统可靠性、安全与维护实践 过程控制系统的稳定运行依赖于严格的安装、维护和安全管理。 1. 仪表安装与环境考量： 提供关于仪表安装位置选择、防振动措施、化学兼容性选择以及危险区域（如防爆等级Ex d, Ex i）仪表选型与接线的规范指南。 2. 校准与维护： 详细阐述了仪表的校准流程、校准周期确定、可追溯性要求以及维护策略（预防性、预测性维护）。强调使用标准参考源进行现场校验的重要性。 3. 功能安全与SIS（安全仪表系统）： 概述了过程安全管理（PSM）的基本要求。重点介绍SIL（安全完整性等级）的概念、风险分析（HAZOP, LOPA）在SIS设计中的作用，以及最终控制元件（如安全泄放阀）的可靠性要求。 4. 故障诊断与排除： 提供基于症状的故障排除流程图，涵盖传感器信号丢失、执行器卡滞、控制器循环发散等常见问题的快速定位与修复技术。 --- 总结： 本书不仅是技术的汇编，更是实践经验的结晶。它结构清晰，逻辑严密，确保读者能够将理论知识直接转化为高效、安全、经济的过程控制实践。通过对测量、控制和执行三大支柱的深入剖析，本书致力于帮助读者掌握现代工业过程优化所需的全方位技能。

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从一个纯粹的技术学习者的角度来看，《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》提供了一种近乎百科全书式的知识体验，却又避免了知识堆砌的枯燥感。它所展现出的，是对工业过程控制领域全方位、多角度的深刻理解。我尤其赞赏书中对“风险评估”和“安全完整性”的详细论述。在现代工业生产中，安全永远是第一位的。这本书并没有将安全仅仅视为一个独立的章节，而是将其融入到各个环节的讨论中。例如，在介绍某种仪表时，书中会同时讨论其在异常工况下的表现，以及如何通过冗余设计、诊断功能来降低故障风险。对于先进过程控制系统，书中也详细阐述了如何进行风险分析，确定所需的SIL等级，并根据SIL等级选择合适的仪表、控制器和执行机构。我特别对书中关于“失效模式与影响分析（FMEA）”和“故障树分析（FTA）”的应用感到受益匪浅。这些系统性的风险分析工具，帮助我能够更全面地识别潜在的危险，并采取有效的预防措施。这本书让我深刻认识到，工业控制系统的设计和运行，绝不仅仅是技术上的完美，更是对风险的深刻理解和对安全的极致追求。它提供了一种科学的方法论，帮助工程师在追求效率和性能的同时，确保生产过程的安全可靠。

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我不得不说，这本书的编排结构和内容深度，彻底颠覆了我对传统技术手册的认知。过去，我阅读过的许多技术书籍，要么过于理论化，要么过于碎片化，很难形成一个完整的知识体系。《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》却做到了两者兼顾，并且做得相当出色。我尤其欣赏书中对于不同仪表和控制系统的“交叉引用”和“整体性”的强调。它没有将每一个部分孤立开来讲解，而是力图展现各个组成部分之间是如何相互关联、协同工作的。例如，在讲解一个特定的传感器时，书中会提到其输出信号如何被数据采集系统接收，如何被控制器进行处理，以及最终如何影响执行机构的动作，并可能涉及到相关的通信协议和网络安全考量。这种全局观的视角，对于理解整个工业自动化系统而言至关重要。我发现，这本书对于“系统思维”的培养有着巨大的帮助。在阅读过程中，我时常会跳出某个具体仪表的细节，去思考它在整个生产链条中的位置和作用。书中还提供了大量的图示，包括系统架构图、信号流程图、控制回路图等，这些图表极大地提升了阅读的效率和理解的深度。它们直观地展示了复杂的系统是如何构建的，以及信息是如何在系统中流动的。对于我这样需要经常与不同部门、不同专业的同事沟通的人来说，这种清晰的图示化表达方式，无疑是无价之宝。它帮助我用一种共同的语言来描述和理解工业自动化系统。

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我深信，一本优秀的技术手册，不仅要内容丰富，更要易于理解和检索。《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》在这两方面都做得淋漓尽致，为我提供了卓越的阅读体验。它就像一个精心设计的工具箱，里面装满了解决工业控制问题的利器。我尤其欣赏书中对于“选型指南”和“最佳实践”的梳理。在实际工程项目中，选择最合适的仪表和控制系统往往是一个复杂而耗时的过程。这本书提供了一系列清晰的选型流程和参考标准，帮助工程师根据具体的工艺要求、环境条件、性能指标以及经济成本，做出最优的决策。例如，在选择压力传感器时，书中会列出需要考虑的因素，如测量范围、精度等级、材质兼容性、接口类型、防护等级等，并提供不同类型传感器的性能对比和适用场景分析。此外，书中还总结了大量的“最佳实践”经验，涵盖了仪表的安装、接线、校验、维护，以及控制系统的调试、优化、生命周期管理等各个方面。这些经验性的指导，往往是教科书上难以学到的，但对于确保系统的长期稳定运行至关重要。这本书就像是汇聚了行业内无数前辈的智慧结晶，为我们提供了宝贵的经验财富，让我们少走弯路，更快地达成目标。

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在翻阅《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》的过程中，我最深刻的感受是其内容之翔实与体系之严谨。对于任何一位希望在过程控制领域深耕的工程师或技术人员来说，这无疑是一本值得反复研读的案头宝典。我尤其欣赏其在基础理论方面的阐述。尽管自动化和控制技术日新月异，但其根本原理往往基于物理学、数学和工程学中的经典定律。这本书没有忽视这一点，反而花了相当大的篇幅来回顾和讲解这些基本原理，例如传感器的工作机制、反馈控制系统的稳定性分析、以及各种控制算法背后的数学模型。这种“返璞归真”的做法，使得读者在理解前沿技术时，能够建立起坚实的理论基础，而不是仅仅停留在“知其然，不知其所以然”的层面。例如，在讲解PID控制时，书中不仅给出了算法的数学表达式，还详细分析了P、I、D参数对系统响应的影响，并提供了调整策略的指导，这对于解决实际生产中常见的控制精度问题至关重要。此外，书中对各种常用工业仪表的分类、原理、选型原则和安装注意事项的描述，也堪称详尽。无论是压力、温度、流量、液位等基本变量的测量，还是更复杂的成分分析、力矩控制等，几乎涵盖了工业生产过程中所有可能遇到的测量和控制需求。每个部分都配以大量的图表和公式，使得抽象的技术概念具象化，便于理解和应用。作者们用一种非常踏实的态度，将看似庞杂的工业控制知识，编织成了一张清晰而有序的知识网络，使得读者能够系统地学习和掌握。

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这本书的出现，就像是在迷雾中点亮了一盏明灯，为我在复杂的工业过程控制领域指明了方向。作为一名长期从事现场调试和故障排除的工程师，我深知理论知识与实际应用之间的鸿沟。很多时候，即使掌握了最新的技术理论，在面对千变万化的现场工况时，也可能显得力不从心。然而，这本书最让我惊艳的地方在于，它不仅仅停留在理论层面，而是以一种极为贴近实际需求的方式，将理论知识转化为可操作的指南。书中对各种控制策略的优缺点、适用场景以及实施过程中的潜在问题都进行了深入的分析，并且提供了大量的实际案例作为佐证。例如，在讨论到先进过程控制（APC）的应用时，书中不仅介绍了模型预测控制（MPC）等高级算法的原理，还结合具体行业（如化工、石油炼制）的生产过程，详细阐述了APC如何帮助企业提高产品收率、降低能耗、减少排放，以及在实际部署过程中需要注意的工程细节，包括模型辨识、参数整定、系统集成等。这种“理论+实践”的讲解模式，使得读者能够深刻理解这些先进技术为何有效，以及如何在实际环境中成功应用。此外，书中对安全仪表系统（SIS）的讲解也令我印象深刻。在日益严格的安全法规和不断发生的工业事故面前，SIS的重要性不言而喻。书中详细介绍了SIL（Safety Integrity Level）的确定、功能安全设计原则、以及相关国际标准（如IEC 61508/61511）的应用，这为我理解和实施高可靠性的安全系统提供了坚实的理论和实践指导。

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我必须承认，在我翻阅《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》之前，我对某些技术领域的理解是存在一定盲区的。而这本书，恰恰填补了这些空白，并且以一种令人意想不到的清晰度和深度。我尤其对书中关于“人机界面（HMI）”和“监控与数据采集（SCADA）系统”的讲解印象深刻。在很多技术手册中，这些部分往往被一带而过，似乎只是一个简单的展示工具。然而，这本书却将其提升到了战略性的高度。书中详细分析了优秀HMI设计的重要性，包括用户体验、信息可视化、报警管理、操作便捷性等方面，并结合大量的实践案例，展示了如何设计出既美观又高效的HMI界面，以减少操作失误，提高生产效率。对于SCADA系统，书中不仅阐述了其核心功能，如数据采集、实时监控、历史数据存储、报表生成等，更重要的是，它深入探讨了如何构建一个强大、稳定、安全的SCADA系统，以及如何利用SCADA平台实现对分布式生产设施的集中管理和控制。我特别欣赏书中对“可视化仪表板”和“趋势分析”的详细阐述，这些都是帮助操作人员快速理解生产状态，及时发现异常的关键工具。这本书让我意识到，一个优秀的人机交互系统，是实现高效工业控制的关键环节，它能够将复杂的数据转化为易于理解的信息，赋能操作人员做出更精准的决策。

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在众多技术手册中，《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》脱颖而出，以其独特的视角和深刻的洞察力，为我提供了一次全新的学习体验。这本书的价值，在于它能够超越单纯的技术罗列，直抵工业过程控制的核心挑战，并提供富有启发性的解决方案。我尤其欣赏书中关于“系统集成”和“互操作性”的讨论。在当前工业4.0和智能制造的大背景下，孤立的设备和系统已经无法满足现代工业的需求。本书敏锐地捕捉到了这一点，并将大量的篇幅用于阐述如何将不同厂商、不同年代的仪表和控制系统有效地整合在一起，实现数据的互联互通和信息的共享。书中对各种工业通信协议（如Modbus, Profibus, Foundation Fieldbus, OPC UA等）的深入讲解，以及它们在不同应用场景下的优劣势分析，让我对如何构建一个高效、开放的自动化系统有了更清晰的认识。此外，书中对“数据驱动的决策”和“智能分析”在过程控制中的应用也给予了高度重视。它不仅仅是介绍了一些数据采集的技术，而是深入探讨了如何利用收集到的海量数据，通过高级分析和机器学习算法，实现对生产过程的实时监控、故障预测、性能优化以及决策支持。这本书让我深刻体会到，未来的工业自动化不仅仅是机械和电子的结合，更是信息技术与工程技术的深度融合。它为我打开了通往更智能、更自主的工业生产系统的大门。

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在我接触过的众多专业书籍中，《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》无疑是最能激发我实践热情的一本。它所提供的，远不止于理论知识的灌输，而是一种对实际工程问题的深度剖析和解决思路的启迪。我尤其喜欢书中关于“故障诊断与排除”的章节。在实际的工业现场，设备故障是难以避免的，而能否快速准确地定位并解决问题，直接关系到生产的连续性和经济效益。这本书并没有仅仅列出一些常见的故障现象，而是深入分析了导致这些故障的根本原因，并提供了一套系统性的诊断方法和流程。例如，在讨论到传感器故障时，书中不仅列出了可能出现的信号异常，还指导读者如何通过自检、信号验证、替换测试等方法来缩小故障范围。对于控制回路的故障，书中则提供了从仪表、执行机构、控制器到通信网络的全方位排查步骤。我印象深刻的是书中关于“历史数据分析”在故障诊断中的应用。通过分析仪表的历史运行数据，可以发现一些潜在的趋势变化，从而在故障发生之前就进行预警和干预。这种“追根溯源”式的讲解，以及“实战导向”的解决方案，让我感觉仿佛是在与一位经验丰富的现场工程师一同工作，共同解决实际难题。

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这本书的出版，无疑为工程技术领域注入了一股强大的新动力，特别是在工业自动化和过程控制这个日新月异的行业。作为一个在这个领域摸爬滚打多年的工程师，我深切体会到知识更新的速度有多么快，技术迭代有多么令人目不暇接。因此，一本能够系统、全面地梳理最新进展，同时又不失经典理论根基的参考书，是多么的宝贵。我尤其对书中关于物联网（IoT）和工业4.0在过程控制中的应用的论述感到兴奋。过去几年，我们见证了传感器技术、通信协议和数据分析能力的飞跃式发展，这些技术正在以前所未有的方式重塑着工业生产的面貌。这本书没有停留在对传统仪表和控制系统的简单罗列，而是深入探讨了如何将这些新兴技术与现有的工业基础设施整合，实现更智能、更高效、更安全的生产流程。从无线传感器网络的部署，到基于大数据和机器学习的预测性维护，再到数字化孪生在过程优化中的应用，每一个章节都充满了前瞻性的见解和可行的技术方案。作者团队显然具备深厚的理论功底和丰富的实践经验，他们用清晰的语言和详实的案例，将这些复杂的技术概念化繁为简，让即使是初涉此领域的读者也能快速掌握核心要义。而且，书中对网络安全在工业控制系统中的重要性也给予了足够的重视，这在一个日益互联互通的时代尤为关键。在审阅相关章节时，我多次停下来，结合我自己的项目经历进行反思，书中提供的思路和方法论，无疑为我打开了新的视野，也激发了我尝试更多创新性解决方案的勇气。这不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的导师，随时准备解答我在实践中遇到的难题，并指引我走向更广阔的技术前沿。

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作为一名资深的自动化工程师，我见过无数的技术资料，但《Process/Industrial Instruments and Controls Handbook, 5th Edition》无疑是其中最让我感到“相见恨晚”的一本。这本书的价值，并不仅仅在于它内容的广度，更在于其内容的厚度和作者们对细节的极致追求。我被书中对各种测量原理的深入剖析所折服。不仅仅是告诉你某个传感器能测量什么，更重要的是它解释了“为什么”能测量，以及在不同的工作条件下，其测量精度和可靠性会受到哪些因素的影响。例如，在讨论到各种温度测量方法时，书中详细介绍了热电阻（RTD）、热电偶、红外测温仪等不同原理的仪表，不仅分析了它们各自的工作机理、优缺点、适用范围，还深入探讨了它们在实际应用中可能遇到的热响应、环境干扰、安装方式等问题，并给出了相应的解决方案。这种“钻研式”的讲解，使得读者能够真正理解每一种技术背后的科学依据，从而在实际选型和使用时做出更明智的决策。我印象特别深刻的是书中关于“仪表性能指标”的讲解，如精度、线性度、迟滞、重复性、响应时间等，并且详细解释了这些指标的定义、测量方法以及它们对控制系统整体性能的影响。这种对基础参数的细致讲解，对于任何希望提升控制系统性能的人来说，都是极其宝贵的。它让我意识到，很多时候，看似微小的仪表性能差异，却可能对整个生产过程产生巨大的影响。

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