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制药过程自动化与仪表

制药过程自动化与仪表

作者:张勇

出版社:人民卫生出版社

出版时间:2023-10-01

ISBN:9787117347501

定价:¥88.00

内容简介
  制药工程是以药学、化学、生物技术、工程学等相关学科综合所形成的一门新兴交叉学科,其作为一个相对独立的新兴学科,具有自己广阔的研究领域。本次制药工程专业规划教材的编写修订工作将在总结上一轮教材编写经验的基础上,积极吸取近年来制药工程专业发展所取得的成果,进一步完善制药工程专业教材体系和教材内容。以期能够面向行业发展、社会发展,以及用人单位的需要,以提高所培养的制药工程师的胜任力为核心。在保证基本知识、基本理论足够、适用的前提下,重视现代科学技术、方法论的融入,秉承“精化基础理论、优化专业知识、强化实践能力、深化素质教育、突出专业特色”的原则来构建合理的教材体系,服务新工科建设,融合体现新医科。
作者简介
  教授,硕士生导师,民族医药学院/藏羌彝特色民族医药研究所所长,中国民族医药学会羌医药分会副会长、科研分会副秘书长、养生保健分会常务理事,中华中医药学会亚健康分会委员,四川省分析测试学会理事, 自然科学基金同行评议专家,中国医药物资协会民族医药委员会副秘书长等。
目录
章 绪论 1
节 制药工程的工艺特点 /1
第二节 自动化发展概述 /2
一、 经典控制理论 /2
二、 现代控制理论 /3
三、 大系统理论 /3
四、 智能控制 /3
第三节 仪表发展概述 /4
第四节 自动化与仪表的硬件系统与软件系统 /5
一、 硬件系统 /5
二、 软件系统 /6
第五节 仪表的误差与基本技术性能指标 /7
一、 仪表的测量误差 /7
二、 仪表的技术性能指标 /8
第二章 自动化与仪表基础知识 11
节 自动控制的基本概念 / 11
一、 概念 / 11
二、 简单控制系统构成 / 12
三、 控制系统方框图 / 12
第二节 常见的自动控制系统概述 / 13
一、 定值控制系统 / 13
二、 随动控制系统 / 13
三、 程序控制系统 / 14
第三节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 / 14
一、 自动控制系统的静态特性和动态特性 / 14
二、 自动控制系统的过渡过程 / 16
三、 自动控制系统的品质指标 / 16
第四节 被控对象特性的数学描述方法 / 18
一、 被控对象特性分析 / 19
二、 机理建模 / 19
三、 实验建模 / 24
第五节 仪表与自动控制系统的 标准与图例 / 24
一、 测量点 / 25
二、 仪表设备与功能的图形符号 / 25
三、 字母代号 / 26
四、 仪表的位号 / 26
五、 带控制点的工艺流程图 / 27
第六节 仪表的防护、防爆、防腐 / 28
一、 仪表的防护 / 28
二、 仪表的防爆 / 28
三、 仪表的防腐 / 30
第三章 温度检测及仪表 31
节 温度检测概述 / 31
一、 膨胀式温度计 / 32
二、 压力式温度计 / 33
三、 辐射式温度计 / 33
第二节 热电偶 / 34
一、 热电效应及测温原理 / 34
二、 热电偶的分类 / 37
三、 热电偶的结构 / 38
四、 补偿导线的选用 / 39
五、 冷端温度的补偿 / 40
第三节 热电阻 / 43
一、 热电阻的工作原理 / 43
二、 热电阻的分类 / 43
三、 热电阻的结构 / 44
第四节 温度变送器 / 45
一、 电动温度变送器 / 45
二、 一体化温度变送器 / 47
三、 智能式温度变送器 / 47
第五节 测温元件的选用与安装 / 48
一、 测温元件的选用 / 48
二、 测温元件的安装 / 48
第四章 压力检测及仪表 51
节 压力检测概述 / 51
一、 压力的定义及单位 / 51
二、 压力的几种表示方式 / 52
三、 常用的压力测量仪表 / 52
第二节 弹性式压力计 / 54
一、 弹性元件 / 54
二、 弹簧管压力表 / 55
三、 电接点信号压力表 / 56
第三节 应变式压力传感器 / 56
一、 应变效应和压阻效应的原理 / 57
二、 金属应变片与应变式压力传感器 / 58
三、 压阻元件与压阻式压力传感器 / 60
第四节 电容式压力传感器 / 61
一、 电容式压力传感器的工作原理 / 61
二、 电容式差压传感器 / 62
三、 电容式压力传感器的等效电路 / 63
四、 电容式压力传感器的测量电路 / 64
第五节 压电式压力传感器 / 66
一、 压电效应与压电材料 / 66
二、 压电式压力传感器的等效电路 / 66
三、 压电式压力传感器的结构 / 67
四、 压电式压力传感器的测量电路 / 68
第六节 压力仪表的选用与安装 / 69
一、 压力仪表的选用 / 69
二、 压力仪表的安装 / 71
第五章 流量检测及仪表 73
节 流量检测概述 / 73
第二节 差压式流量计 / 74
一、 节流现象与流量基本方程式 / 74
二、 标准节流装置 / 76
三、 差压式流量计的安装使用 / 78
第三节 转子流量计 / 80
一、 工作原理 / 80
二、 电远传式转子流量计 / 81
三、 转子流量计的指示值修正 / 83
第四节 电磁流量计 / 85
第五节 涡街流量计 / 86
第六节 涡轮流量计 / 87
第七节 质量流量计 / 88
第八节 流量测量仪表的选用与安装 / 90
一、 流量计的性能要求 / 90
二、 流体特性 / 90
三、 流量计的安装 / 91
四、 环境条件要求 / 91
五、 经济方面的考虑 / 91
第六章 物位检测及仪表 93
节 物位检测概述 / 93
一、 接触式物位检测仪表 / 93
二、 非接触式物位检测仪表 / 94
第二节 差压变送器测量物位 / 95
一、 工作原理 / 95
二、 差压变送器的迁移 / 96
三、 差压变送器的量程调整 / 98
四、 法兰式差压变送器 / 98
第三节 雷达液位计 / 99
一、 雷达液位计的工作原理 / 99
二、 雷达液位计的应用特点 /100
三、 雷达液位计的选型 /101
第四节 超声物位计 /101
一、 超声物位计概述 /101
二、 超声物位计的工作原理 /102
三、 超声物位计的测量特点 /103
第五节 电容物位计 /104
一、 电容物位计的工作原理 /104
二、 电容物位计的选型与安装 /105
三、 射频导纳技术 /106
第六节 核辐射物位计 /107
第七节 物位检测仪表的选用 /108
第七章 成分检测及仪表 110
节 成分检测概述 /110
第二节 含氧量检测 /110
一、 电化学氧分析仪 /110
二、 氧化锆氧分析仪 /111
三、 磁氧分析仪 /112
四、 荧光法氧分析仪 /114
五、 激光气体分析仪 /116
第三节 pH检测 /117
一、 pH 检测仪的结构和工作原理 /117
二、 pH 测量系统 /118
三、 工业pH 连续测量 /119
第四节 浊度检测 /119
一、 目视比浊法 /119
二、 分光光度法 /120
三、 浊度计测定法 /122
第五节 氢分析仪 /125
第六节 色谱分析仪 /125
一、 概述 /125
二、 气相色谱仪 /126
三、 高效液相色谱仪 /127
第八章 显示仪表 129
节 模拟式显示仪表 /129
一、 电子电位差计 /129
二、 电子自动平衡电桥 /132
三、 电子电位差计与电子自动平衡电桥的比较 /133
第二节 数字式显示仪表 /133
一、 数字式显示仪表的基本组成 /133
二、 数字式显示仪表的分类 /135
三、 数字式显示仪表的主要技术指标 /135
第三节 新型显示仪表 /136
一、 智能显示仪表 /136
二、 虚拟显示仪表 /137
第九章 控制规律与控制器 139
节 控制规律概述 /139
第二节 PID控制规律算法 /139
一、 双位控制 /140
二、 比例控制 /141
三、 积分控制 /145
四、 比例积分控制器 /145
五、 微分控制 /147
六、 比例微分控制器 /147
七、 比例积分微分控制器 /148
第三节 模拟控制器 /148
第四节 数字控制器 /149
一、 数字控制器的组成 /150
二、 数字控制器的基本构成 /150
三、 数字控制器的实例 /152
第十章 执行器 156
节 概述 /156
第二节 执行机构 /156
一、 气动执行机构 /156
二、 电动执行机构 /158
三、 液动执行机构 /159
第三节 调节阀 /160
一、 调节阀的结构 /160
二、 调节阀的类型 /160
第四节 控制阀的流量特性 /164
一、 控制阀的理想流量特性 /164
二、 控制阀的工作流量特性 /166
第五节 控制阀的选择 /168
一、 控制阀的结构及材质选择 /168
二、 控制阀的流量特性选择 /169
三、 控制阀的作用形式的选择 /170
四、 控制阀口径的选择 /170
第六节 阀门定位器 /171
一、 电- 气阀门定位器工作原理 /172
二、 智能阀门定位器 /172
三、 阀门定位器对阀的影响 /173
第七节 智能控制阀 /173
第十一章 简单控制系统 174
节 简单控制系统的组成 /174
第二节 简单控制系统的设计 /175
一、 设计方法概述 /175
二、 被控变量的选择 /176
三、 操纵变量的选择 /178
四、 控制器正、反作用的选择 /180
五、 控制规律的选择 /182
六、 参数整定方法 /183
第十二章 复杂控制系统 187
节 串级控制系统 /187
一、 串级控制的基本概念 /187
二、 串级控制系统的组成 /189
三、 串级控制系统的工作过程 /190
四、 串级控制系统的特点 /191
五、 串级控制系统的设计 /192
六、 串级控制系统的参数整定 /196
第二节 前馈控制系统 /197
一、 前馈控制的基本概念 /197
二、 前馈控制系统的特点 /198
三、 前馈控制系统的类型 /200
四、 前馈控制系统的应用场合 /202
五、 前馈控制系统的设计 /203
第三节 比值控制系统 /203
一、 比值控制的基本概念 /203
二、 比值控制系统的类型 /204
三、 比值控制系统的设计 /208
四、 比值控制系统的实施 /209
第四节 均匀控制系统 /212
一、 均匀控制的基本概念 /212
二、 均匀控制系统的类型 /214
三、 均匀控制系统的参数整定 /215
第五节 分程控制系统 /216
一、 分程控制的基本概念 /216
二、 分程控制系统的应用场合 /217
三、 分程控制系统应用中的几个问题 /220
第十三章 可编程逻辑控制器 222
节 可编程逻辑控制器的主要功能 /222
第二节 可编程逻辑控制器的特点 /223
第三节 可编程逻辑控制器的组成与基本结构 /223
一、 可编程逻辑控制器的硬件系统 /224
二、 可编程逻辑控制器的软件系统 /226
第四节 可编程逻辑控制器的工作原理 /227
第五节 S7-1200组成和基本结构 /228
一、 S7-1200 的硬件 /228
二、 S7-1200 的软件编程 /230
三、 S7-1200 的编程语言 /230
第六节 S7-1200的基本指令 /231
一、 位逻辑指令 /231
二、 定时器指令 /234
三、 数据处理指令 /236
四、 数学运算指令 /238
第七节 基于可编程逻辑控制器的工程实践 /239
一、 陈腐垃圾连续高效智能化裂解工艺技术及装备研究 /239
二、 密炼机控制系统设计与实现 /243
第十四章 集散控制系统 249
节 工业控制的发展历程 /249
第二节 集散控制系统的特点 /249
第三节 集散控制系统的基本组成 /250
一、 基本结构 /250
二、 体系结构 /251
第四节 集散控制系统应用组态 /252
一、 集散控制系统硬件组态 /252
二、 集散控制系统软件组态 /252
第五节 集散控制系统性能评估 /253
一、 可靠性 /253
二、 易操作性 /254
三、 可组态性 /254
四、 可扩展性 /254
五、 其他性能评估 /254
第六节 集散控制系统的通信网络与系统特性 /254
一、 数据通信的基本概念 /255
二、 通信介质 /256
三、 数据通信系统网络结构 /256
四、 通信控制方式 /259
五、 集散控制系统的网络存取控制技术 /259
六、 数据通信协议 /261
第七节 JX-300X集散控制系统 /263
一、 JX-300X 集散控制系统的组成 /263
二、 JX-300X 集散控制系统组态 /265
三、 JX-300X 集散控制系统的设备安装、调试、投运 /268
第八节 集散控制系统的应用举例 /269
第十五章 现场总线控制系统 272
节 现场总线简介 /272
一、 现场总线的现状与发展 /272
二、 几种典型的现场总线 /273
第二节 现场总线的组成 /278
第三节 现场总线的应用举例 /279
一、 技术方案 /280
二、 实施步骤 /280
第十六章 制药企业计算机控制系统 283
节 计算机控制系统简介 /283
一、 基本概念 /283
二、 计算机控制系统的基本结构 /283
三、 控制过程 /284
第二节 数据采集与监控系统 /284
一、 基本概念 /284
二、 数据采集与监控系统的结构 /285
三、 数据采集与监控系统典型架构 /286
第三节 企业资源计划系统 /288
一、 企业资源计划系统的概念 /288
二、 企业资源计划系统的特点 /288
三、 企业资源计划系统的模块 /288
四、 制药公司企业资源计划系统 /290
第四节 制造执行系统 /292
一、 基本概念 /292
二、 特征 /292
三、 制造执行系统应具备的能力 /293
第五节 基于大数据、云计算的计算机控制系统/294
一、 基本概念和技术 /294
二、 基于大数据、云计算的计算机控制系统实例 /297
第十七章  控制系统简介 302
节 模糊控制 /302
一、 模糊控制的基本原理 /302
二、 模糊控制的几种方法 /304
第二节 专家控制系统 /305
一、 专家控制系统的概念 /305
二、 专家控制系统的类型 /305
三、 专家控制系统的结构 /306
第三节 神经网络 /307
一、 人工神经网络 /307
二、 神经网络在控制中的主要作用 /308
三、 神经网络控制的分类 /308
第十八章 典型制药设备的自动控制 309
节 流体传输设备的控制 /309
一、 离心泵的控制方案 /309
二、 往复泵的控制方案 /311
三、 压缩机的控制方案 /311
四、 离心式压缩机的防喘振控制 /312
第二节 传热设备的自动控制 /314
第三节 锅炉的控制 /316
一、 工作过程 /317
二、 锅炉汽包水位控制系统 /317
三、 锅炉燃烧控制系统 /321
第四节 精馏塔的控制 /322
一、 精馏塔的分类 /322
二、 精馏塔的工艺要求 /323
三、 精馏塔的干扰因素 /323
四、 精馏塔的控制方案 /324
第五节 生化过程控制 /326
一、 发酵罐温度控制 /327
二、 通气流量、罐压和搅拌转速控制 /327
三、 溶氧浓度控制 /327
四、 pH 控制 /328
五、 自动消泡控制 /328
第六节 化学反应器控制 /329
一、 化学反应器的类型 /329
二、 化学反应器的控制要求 /329
三、 化学反应器的自动控制方案 /330
第十九章 制药企业的自动控制综合举例 332
节 PCS7控制系统在阿司匹林生产过程中的应用 /332
一、 阿司匹林工艺概要 /332
二、 PCS7 控制系统 /333
三、 阿司匹林生产过程控制 /340
第二节 异丙醇钾反应自动控制案例 /343
一、 控制系统需求分析 /343
二、 异丙醇钾工艺流程 /344
三、 异丙醇钾工艺自动化整体方案 /346
四、 异丙醇钾生产过程控制 /349
参考文献/353
附录/ 356
附录A 铂铑10-铂型热电偶分度表 /356
附录B 镍铬-镍硅型热电偶分度表/360
附录C 铂热电阻分度表 /364
附录D 铜热电阻分度表 /366
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