過程控制系統(tǒng)及其應用

序

前言

第一章 過程控制的基本概念1

第一節(jié) 過程控制的發(fā)展概況1

第二節(jié) 過程控制系統(tǒng)的組成2

一、被控對象3

二、傳感器和變送器3

三、控制器3

四、執(zhí)行器3

五、控制閥3

第三節(jié) 過程控制的分類4

一、各種分類方法4

二、設定值分類4

第四節(jié) 生產(chǎn)對過程控制的要求和指標4

一、生產(chǎn)對過程控制的要求4

二、過程控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標5

習題6

第二章 過程檢測儀表8

第一節(jié) 自動化儀表基本品質(zhì)指標8

一、儀表測量過程的測量誤差及表示8

二、檢測儀表的基本技術(shù)性能指標9

第二節(jié) 溫度檢測儀表11

一、概述11

二、熱電偶溫度計12

三、熱電阻溫度計20

四、輻射測溫方法23

第三節(jié) 壓力（差壓）檢測儀表26

一、概述26

二、彈性式壓力測量元件27

三、壓力（差壓）變送器28

第四節(jié) 流量檢測儀表34

一、差壓式流量計35

二、電磁流量計37

三、渦街流量計37

四、超聲波流量計38

五、質(zhì)量流量計39

第五節(jié) 物位檢測儀表41

一、物位儀表種類41

二、靜壓式液位變送器42

三、超聲波液位計44

習題45

第三章 過程通道信號處理及調(diào)節(jié)儀表47

第一節(jié) 溫度變送器47

一、概述47

二、放大單元工作原理48

三、熱電偶溫度變送器量程單元49

四、變送器的信號調(diào)試方法52

五、DBW型溫度變送器的型號表示53

六、DCW型溫度變送器54

第二節(jié) DDZ-Ⅲ型全刻度指示調(diào)節(jié)器55

一、概述55

二、基型調(diào)節(jié)器的工作原理55

三、可編程序數(shù)字調(diào)節(jié)器65

習題67

第四章 執(zhí)行器68

第一節(jié) 電動執(zhí)行器68

一、概述68

二、電動執(zhí)行單元組成及工作原理69

第二節(jié) 氣動執(zhí)行器72

一、控制閥概述72

二、控制閥的選擇73

三、閥門定位器75

習題75

第五章 過程控制對象的動態(tài)特性76

第一節(jié) 有自平衡能力對象的動態(tài)特性77

一、單容對象的動態(tài)特性77

二、多容對象的動態(tài)特性81

三、具有純滯后對象的動態(tài)特性82

第二節(jié) 無自平衡能力對象的動態(tài)特性84

一、單容對象的動態(tài)特性84

二、雙容對象的動態(tài)特性84

第三節(jié) 時域法辨識對象的動態(tài)特性86

一、階躍響應曲線的測定86

二、由階躍響應曲線求對象的傳遞函數(shù)87

習題102

第六章 單回路控制系統(tǒng)103

第一節(jié) 系統(tǒng)組成和設計概述103

一、單回路控制系統(tǒng)的組成103

二、單回路控制系統(tǒng)的設計概述103

第二節(jié) 被控量和操縱量的選擇104

一、被控量的選擇104

二、操縱量的選擇104

三、過程靜態(tài)特性分析104

四、過程動態(tài)特性分析105

第三節(jié) 比例、積分、微分控制及控制器的選型109

一、比例、積分、微分控制規(guī)律109

二、控制器的選型111

三、控制器的正反作用選擇111

第四節(jié) 控制器的參數(shù)整定112

一、過渡過程參數(shù)整定112

二、經(jīng)驗法112

三、穩(wěn)定邊界法113

四、衰減曲線法114

五、響應曲線法115

六、衰減頻率特性法116

習題118

第七章 復雜控制系統(tǒng)120

第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)120

一、串級控制系統(tǒng)的概念120

二、串級控制系統(tǒng)的工作過程及特點122

三、串級控制系統(tǒng)的應用范圍129

四、串級控制系統(tǒng)的設計130

五、串級控制系統(tǒng)的投運與整定134

第二節(jié) 前饋及復合控制136

一、前饋及復合控制的基本概念136

二、前饋控制系統(tǒng)的幾種典型結(jié)構(gòu)形式139

三、前饋控制規(guī)律的實施143

四、用計算機實施前饋控制146

五、前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定147

六、前饋控制系統(tǒng)的選用原則150

第三節(jié) 大時延控制150

一、概述150

二、常規(guī)控制方案151

三、采樣控制系統(tǒng)方案155

四、Smith預估補償方案157

第四節(jié) 比值控制系統(tǒng)164

一、基本概念164

二、常見的比值控制方案164

三、比值控制系統(tǒng)設計中的幾個問題168

四、比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定170

習題172

第八章 計算機過程控制系統(tǒng)175

第一節(jié) 計算機控制技術(shù)概述175

一、概述175

二、過程計算機控制系統(tǒng)的組成175

三、過程計算機控制系統(tǒng)的分類177

第二節(jié) 過程輸入輸出通道基本原理179

一、AI通道179

二、AO通道181

三、DI、DO通道182

第三節(jié) 過程計算機常規(guī)控制技術(shù)183

第四節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真算法186

一、A/D單元的離散描述186

二、D/A保持器的傳遞函數(shù)187

三、離散閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)字仿真編程的遞推求解法188

四、確定采樣周期T需注意的問題191

第五節(jié) 工業(yè)控制組態(tài)軟件191

一、概述191

二、組態(tài)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能192

第六節(jié) 集散控制系統(tǒng)195

一、集散控制系統(tǒng)在工業(yè)中的應用195

二、集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能196

三、集散控制系統(tǒng)發(fā)展199

第七節(jié) 現(xiàn)場總線技術(shù)200

一、現(xiàn)場總線技術(shù)及其產(chǎn)生的背景200

二、現(xiàn)場總線的工作原理201

三、現(xiàn)場總線的技術(shù)特點203

四、幾種典型的現(xiàn)場總線204習題204

第九章 過程自動化控制系統(tǒng)的應用實例206

第一節(jié) 恒壓供水控制系統(tǒng)206

一、概述206

二、恒水壓控制裝置207

三、其他方案208

第二節(jié) 樓宇設備管理和監(jiān)控系統(tǒng)209

一、概述209

二、系統(tǒng)組成及工作原理209

三、系統(tǒng)軟件212

四、系統(tǒng)的優(yōu)點212

第三節(jié) 變風量空調(diào)系統(tǒng)213

一、變風量空調(diào)系統(tǒng)概述213

二、變風量空調(diào)系統(tǒng)的自動控制214

參考文獻2192100433B

《過程控制系統(tǒng)及其應用(第2版)》為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)課教材，系智能建筑系列教材之一，是在學完電子技術(shù)基礎（模擬電子，數(shù)字電子）、傳感器原理、微機原理及自動控制理論課程后開設的后續(xù)課程。目的是培養(yǎng)該專業(yè)的學生以自動控制為基礎，能以自動化儀表或以工業(yè)控制計算機構(gòu)成過程控制系統(tǒng)及有關(guān)的電氣自動控制系統(tǒng)，并能進行工程設計、安裝、調(diào)試，從而對過程控制系統(tǒng)有更全面的認識。

《過程控制系統(tǒng)及其應用(第2版)》重點講解過程控制系統(tǒng)的電氣設計以及自動控制的實現(xiàn)，如何進行控制參數(shù)的工程調(diào)試及整定，即從應用的角度出發(fā)，使學生在學習過程中，對過程控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設計和應用有一個全面的理解。對檢測儀表和過程控制儀表，《過程控制系統(tǒng)及其應用(第2版)》也作了較全面的介紹。在內(nèi)容上，《過程控制系統(tǒng)及其應用(第2版)》避免與自動控制原理課程過多重疊。《過程控制系統(tǒng)及其應用(第2版)》偏重實用性的訓練，使學生能學到一定的實際系統(tǒng)的設計、使用、調(diào)試的知識?！哆^程控制系統(tǒng)及其應用(第2版)》還單列一章介紹工程實例。

計算機過程控制系統(tǒng)和監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)已廣泛應用于眾多行業(yè)和領域，因此《過程控制系統(tǒng)及其應用(第2版)》也加強了該部分的有關(guān)內(nèi)容。

《過程控制系統(tǒng)及工程應用》概要介紹了過程控制系統(tǒng)的基本概念，深入分析了過程控制中常用檢測與控制儀表的原理與工程選型、過程執(zhí)行器的類型及特性，詳細討論了被控過程的特性及建模方法，具體論述了簡單控制系統(tǒng)的設計與參數(shù)整定、復雜控制系統(tǒng)的控制策略，并對近年來發(fā)展迅速的計算機過程控制技術(shù)，如集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)、組態(tài)軟件作了重點介紹。最后，以工程實例為基礎，對過程控制系統(tǒng)的設計與實際應用進行了深入分析。

《過程控制系統(tǒng)及工程應用》側(cè)重理論聯(lián)系實際，內(nèi)容深入淺出，可作為高校自動化、電氣工程及自動化、測控技術(shù)與儀器、過程裝備與控制工程、化學工程等專業(yè)的教材或參考書，也司供電力、石化、冶金、化工、輕工等行業(yè)的工程技術(shù)人員和研究人員參考。

本書結(jié)合具體的控制對象論述過程控系統(tǒng)的設計、整定及其應用問題，包括常見控制回路的分析、線性與非線性調(diào)節(jié)器的選擇、復雜控制系統(tǒng)的組成、控制算法與控制系統(tǒng)的實現(xiàn)和評估，以及各類典型單元及過程的控制方案，乃到一些高級的控制系統(tǒng)，如解耦系統(tǒng)、適應性控制和基于模型的控制等。本書巧妙地把控制理論融合于應用之中，使過程控制系統(tǒng)的設計更加科學和切合實際。

本書可用作大學本科自動化專業(yè)師生的教學參考書，對從事過程控制應用研究的研究生和工程技術(shù)人員也很有參考價值。

前言

第一章 緒論

第一節(jié) 過程控制概述

第二節(jié) 過程控制技術(shù)的發(fā)展

第三節(jié) 過程控制系統(tǒng)的組成

第四節(jié) 過程控制系統(tǒng)的分類及性能指標

第二章 檢測與控制儀表

第一節(jié) 檢測儀表的組成及應用

第二節(jié) 測量誤差及處理

第三節(jié) 過程參數(shù)檢測

第四節(jié) 可編程序控制器plc

第三章 過程執(zhí)行器

第一節(jié) 執(zhí)行器的類型

第二節(jié) 調(diào)節(jié)閥

第四章 被控過程特性及建模

第一節(jié) 被控過程的數(shù)學模型

第二節(jié) 典型被控過程的動態(tài)特性

第三節(jié) 常用被控過程數(shù)學模型的建模方法

第五章 簡單控制系統(tǒng)設計及參數(shù)整定

第一節(jié) 簡單過程控制系統(tǒng)概述

第二節(jié) 位式控制

第三節(jié) pid控制

第四節(jié) 單回路pid調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定

第五節(jié) 單回路pid調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇

第六章 復雜控制系統(tǒng)

第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)

第二節(jié) 前饋控制系統(tǒng)

第三節(jié) 時間滯后控制系統(tǒng)

第四節(jié) 比值控制系統(tǒng)

第五節(jié) 均勻控制系統(tǒng)

第六節(jié) 超弛控制系統(tǒng)

第七節(jié) 分程控制系統(tǒng)

第八節(jié) 閥位控制系統(tǒng)

第九節(jié) 解耦控制系統(tǒng)

第七章 計算機過程控制系統(tǒng)

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 集散控制系統(tǒng)

第三節(jié) 現(xiàn)場總線技術(shù)

第四節(jié) 組態(tài)軟件

第八章 過程控制系統(tǒng)實例

第一節(jié) 工業(yè)鍋爐設備的控制

第二節(jié) 多功能過程與控制仿真實驗系統(tǒng)

參考文獻 2100433B