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第1章 绪论 1

1.1典型过程控制问题 1

1.1.1连续过程 1

1.1.2间歇过程 2

1.2过程控制性能要求 3

1.2.1时域控制性能指标 3

1.2.2积分控制性能指标 5

1.3过程控制系统组成 6

1.4过程控制系统发展概况 7

1.4.1过程控制系统体系结构的发展 7

1.4.2过程控制检测仪表和执行机构的发展 8

1.4.3过程控制策略的发展 9

1.5过程控制系统的分类 9

1.6本章小结 11

1.7习题 11

第2章 被控过程特性及其数学模型 12

2.1被控过程的特性 12

2.2被控过程的数学模型 14

2.2.1被控过程数学模型的类型 15

2.2.2过程建模的基本方法 15

2.3解析法建立过程的数学模型 16

2.3.1解析法建模的一般步骤 16

2.3.2单容过程的建模 17

2.3.3多容过程的建模 21

2.4实验辨识法建立过程的数学模型 24

2.4.1实验辨识法建模的基本步骤与方法 24

2.4.2响应曲线法辨识过程的模型 25

2.4.3最小二乘法辨识过程的模型 33

2.5本章小结 36

2.6习题 36

第3章 过程参数检测与变送仪表 39

3.1概述 39

3.2检测仪表的工作特性 40

3.3测量误差 41

3.3.1测量误差的基本概念 41

3.3.2检测仪表的性能指标 42

3.4温度检测与变送 44

3.4.1温度检测方法 45

3.4.2热电偶 46

3.4.3热电阻 50

3.4.4温度变送器 53

3.4.5温度检测仪表的选型 58

3.5压力检测与变送 59

3.5.1压力的概念及其检测 59

3.5.2弹性式压力检测仪表 60

3.5.3电气式压力检测仪表 61

3.5.4压力变送器 62

3.5.5压力检测仪表的选用 66

3.6流量检测与变送 66

3.6.1流量的概念及其检测 66

3.6.2典型流量检测仪表 67

3.7物位检测与变送 72

3.7.1物位检测的基本方法 72

3.7.2常用物位检测仪表 73

3.8智能检测仪表 75

3.8.1智能流量积算仪 76

3.8.2智能温度变送器 78

3.9煤矿常用检测仪表 80

3.10本章小结 83

3.11习题 83

第4章 执行器 85

4.1执行器的工作原理与分类 85

4.2电动执行机构 86

4.2.1工作原理 86

4.2.2伺服放大器 87

4.2.3执行机构 87

4.3气动执行机构 88

4.4调节机构 89

4.4.1调节阀的结构 89

4.4.2调节阀特性 91

4.5电-气转换器 96

4.6阀门定位器 97

4.7执行器的选择 97

4.8本章小结 99

4.9习题 99

第5章 仪表本安防爆技术 101

5.1防爆基础理论 101

5.1.1爆炸性物质分类 101

5.1.2危险场所防爆技术 102

5.2本质安全防爆技术 103

5.3安全栅 104

5.3.1安全栅的基本形式 104

5.3.2输入式安全栅 105

5.3.3输出式安全栅 108

5.4本安防爆系统设计要求 108

5.4.1本安防爆系统设计的一般要求 109

5.4.2现场总线本安防爆技术 110

5.5本章小结 111

5.6习题 112

第6章 PID控制器设计及参数整定 113

6.1PID控制原理 113

6.1.1比例（P）控制算法 113

6.1.2比例积分（PI）控制算法 114

6.1.3比例微分（PD）控制算法 117

6.1.4PID控制算法 119

6.1.5比例-积分-微分控制算法的选择 120

6.2PID控制参数的整定方法 121

6.2.1PID参数整定的一般原则 121

6.2.2临界比例度法 122

6.2.3衰减曲线法 122

6.2.4反应曲线法 123

6.2.5三种常用工程整定方法的比较 126

6.2.6PID参数的自整定 128

6.3DDZ-Ⅲ型PID控制器 129

6.3.1输入电路 131

6.3.2比例微分电路 132

6.3.3比例积分电路 133

6.3.4输出电路 135

6.3.5控制器的传递函数 136

6.3.6手动操作电路及自动—手动切换 137

6.3.7指示电路 139

6.4本章小结 140

6.5习题 140

第7章 复杂过程控制系统 142

7.1串级控制系统 142

7.1.1串级控制的基本原理 142

7.1.2串级控制系统的特点与分析 144

7.1.3串级控制系统的设计 148

7.1.4串级控制系统的参数整定 152

7.1.5串级控制系统的应用范围 153

7.2前馈控制系统 156

7.2.1前馈控制的基本原理 156

7.2.2前馈控制的特点及局限性 157

7.2.3前馈控制系统的主要结构形式 158

7.2.4前馈控制系统的选用原则及应用 161

7.3大滞后过程控制系统 163

7.3.1大滞后对控制品质的影响 163

7.3.2史密斯预估补偿控制 164

7.3.3改进型史密斯预估补偿控制 165

7.3.4内模控制 166

7.4比值控制系统 168

7.4.1比值控制的常见类型 168

7.4.2比值控制系统的设计 170

7.5选择性控制系统 174

7.5.1选择性控制的常见类型 175

7.5.2选择性控制系统的设计 177

7.6分程控制系统 178

7.6.1分程控制系统的基本原理 178

7.6.2分程控制系统的设计 179

7.6.3分程控制系统的应用 180

7.7本章小结 182

7.8习题 182

第8章 先进过程控制系统 185

8.1预测控制 185

8.1.1预测控制的基本原理 185

8.1.2预测模型 186

8.1.3参考轨迹 189

8.1.4控制算法 189

8.2自适应控制 191

8.2.1自适应控制的基本原理 191

8.2.2自校正控制系统 192

8.2.3模型参考自适应控制系统 193

8.3统计过程控制 194

8.3.1统计过程控制的基本原理 194

8.3.2质量控制图 194

8.3.3其他统计过程控制技术 195

8.4控制系统故障诊断和容错控制 196

8.4.1故障检测和诊断的基本概念 196

8.4.2故障检测和诊断的主要方法 197

8.4.3容错控制 199

8.5软测量和推理控制系统 200

8.5.1软测量技术 200

8.5.2推理控制系统 202

8.6本章小结 204

8.7习题 204

第9章 计算机过程控制系统 205

9.1计算机过程控制系统 205

9.1.1计算机过程控制系统结构 205

9.1.2数据采集及数据转换 208

9.1.3控制系统软件体系 211

9.1.4数字PID控制算法 213

9.2集散控制系统 215

9.2.1集散控制系统组成 215

9.2.2集散控制系统的递阶结构 217

9.2.3集散控制系统的通信网络 220

9.2.4集散控制系统的设计 221

9.3现场总线控制技术 223

9.3.1现场总线简介 223

9.3.2常见现场总线 225

9.3.3现场总线控制系统 229

9.4工业以太网控制系统 232

9.4.1工业以太网技术 233

9.4.2工业以太网与现场总线 234

9.4.3基于网络的控制系统 235

9.5本章小结 237

9.6习题 238

第10章 过程控制系统设计及应用实例 239

10.1过程控制系统设计概述 239

10.1.1过程控制系统设计的一般要求 239

10.1.2过程控制系统设计的基本方法与开发步骤 240

10.1.3控制方案的确定 242

10.1.4系统的工程设计 249

10.2干燥过程的控制系统设计 252

10.2.1干燥过程的工艺要求 252

10.2.2控制方案设计 252

10.3电厂燃煤锅炉控制 254

10.3.1电厂生产过程及控制要求 254

10.3.2锅炉锅筒水位控制 256

10.3.3锅炉燃烧过程控制 258

10.3.4过热蒸汽温度控制系统 262

10.3.5机炉协调控制 263

10.4选煤过程控制 264

10.4.1选煤生产过程及控制要求 265

10.4.2跳汰机自动控制系统 266

10.4.3重介质选煤监测与控制系统 268

10.4.4真空过滤机液位控制系统 271

10.5本章小结 272

10.6习题 272

附录 274

附录A仪表分度表 274

A.1铂铑10-铂热电偶分度表 274

A.2镍铬-镍硅（镍铝）热电偶分度表 274

A.3铂铑30-铂铑6热电偶分度表 275

A.4工业铂热电阻分度表 276

A.5工业铜热电阻分度表 276

附录B常用监控软件介绍 277

B.1iFIX组态软件 279

B.2InTouch组态软件 280

B.3组态王软件 281

参考文献 283