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| 編輯推薦： |
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1.紧扣制药工程专业的培养方案和课程大纲要求，体现制药工程的特点，把自动化与仪表和制药工艺过程紧密结合，突出工程观念，树立工程思想，建立系统思维，紧密结合制药行业的生产现状，但又不拘泥于制药企业。2.有数字资源。
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| 內容簡介： |
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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。
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| 關於作者： |
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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，国家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。
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| 目錄：
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第一章 绪论 1
第一节 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
第一节 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国家标准与图例 / 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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
第一节 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 先进控制系统简介 302
第一节 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
第一节 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
第一节 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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| 內容試閱：
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药品是医生治病救人的武器，制药工程是关乎人民健康与幸福生活的大事。实现药品生产过程的自动化、智能化、质量可追溯化，对全面建成小康社会，实现国泰民安的中国梦，具有重要的现实意义。
制药过程自动化与仪表是制药工程及其相关专业四年制本科培养方案中的一门专业课。课程综合了自动控制理论、计算机控制、检测技术、传感器技术、电工与电子技术等学科内容，知识高度交叉。学时少，内容多，如何在有限的时间内完成教学大纲的任务，是教材编写中必须考虑的核心问题。
故编写本书的指导思想和意图是，紧扣制药工程专业的培养方案和课程大纲要求，体现制药工程的特点，把自动化与仪表和制药工艺过程紧密结合，突出工程观念，树立工程思想，建立系统思维，紧密结合制药行业的生产现状，但又不拘泥于制药企业。学习本课程后，能对制药行业的自动化与仪表、智能控制有全面清晰的了解，能掌握常用的检测方法、检测手段，熟悉基本的控制规律、控制方案，为就业和深造打下坚实的基础。
本书由十九章组成。第一章和第二章讲述制药过程自动化与仪表的发展历程和基础知识；第三章至第七章讲述制药行业温度、压力、流量、物位、成分的检测方法；第八章至第十章讲述显示仪表、控制器和执行器；第十一章至第十六章为自动控制的相关知识，包括简单控制系统、复杂控制系统、可编程逻辑控制器、集散控制系统、现场总线控制系统、制药企业计算机控制系统等；第十七章为先进控制系统简介；第十八章为典型制药设备的自动控制；第十九章为制药企业的自动控制综合举例，展示了制药企业先进的集散控制系统，包括工艺简介、带控制点的工艺流程图、典型的控制系统及软件运行界面、工程整定方法等。
全书内容丰富，编排合理，技术先进。在强调基础知识的同时，对制药行业主流的控制系统——可编程控制器、集散控制系统进行了重点讲解。工业互联网是智能制造的抓手，本书对制造执行管理系统、企业资源计划、计算机控制系统、大数据、云计算等知识也进行了阐述，使学生能把握主流计算机测量与控制方向。同时根据要求增加了数字资源。即通过扫描二维码，对重要知识点和拓展知识点进行链接，可以观看相关视频和图片，知识呈现形式生动活泼，与生产实际紧密结合；每一章都附带教学课件、自测题及其答案，方便读者自学。
编写过程遵循“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”原则，实现新工科和新医科的深度融合。教材编委中，除高校长期从事本课程教育科研的教师外，制药企业的高级工程师也参与了教材的编写工作。
全书由张勇主编并统稿。具体分工如下：张勇编写第一章、第二章；潘永兰编写第三章、第五章；吕品编写第四章、第十二章、第十七章；刘岩编写第六章、第十一章；朱红梅编写第七章、第十六章；翟代庆编写第八章、第十章；郭燕燕编写第九章、第十八章；曹梦龙编写第十三章、第十四章、第十五章；申宗江编写第十九章第一节。每一位编者同时负责该章节的数字资源内容。另外，山东新华制药股份有限公司高级工程师胡晓光，也参与了本书的编写工作，撰写了第十九章第二节，并提供了数字资源；山东农业大学的李滨教授也参与了部分数字资源的编写。
本书可作为制药工程专业四年制本科教材，也可以作为非自动化专业的自动化与仪表课程教材，可供相关工程技术人员参考。
本书编写过程中，得到了出版社、编者单位、专家、学者、企业界同仁的大力支持，在此表示感谢。由于本书是第1 版，涉及知识面广，知识更新快，虽力求做到严谨、规范，但鉴于水平、经验所限，肯定存在诸多不足之处，欢迎读者批评指正，以便再版时加以修订和改正。
张 勇
2023 年2 月
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