冶金过程自动化基础PDF电子书下载

1.1　冶金自动化系统的分级 1

第1章　概述 1

1.2　企业资源计划ERP 2

1.3　制造执行系统MES 3

1.4　生产过程控制系统PCS 4

1.4.1 生产过程自动化的发展过程 4

1.4.2　两类冶金过程自动化系统的主要区别 4

1.4.3　冶金生产过程自动化的发展趋势 5

第2章　企业管理级（L4级） 6

2.1　冶金企业生产管理的特点 6

2.2　企业管理级（L4）计算机系统的发展 8

2.2.1　生产管理一体化 8

2.2.3　战略管理一体化 9

2.2.2　经营管理一体化 9

2.3　企业资源计划（ERP） 10

2.4　冶金企业管理级（L4）计算机系统的功能 15

2.4.1　销售管理子系统 15

2.4.2　生产管理子系统 16

2.4.3　质量管理子系统 17

2.4.4　产品运输管理子系统 18

2.4.5　财务管理子系统 18

2.4.6　信息管理子系统 19

2.5　冶金企业级管理系统建设中需要注意的问题 19

2.6　企业管理级计算机系统（L4）和生产控制级（L3）计算机系统的联系 21

3.1.1 生产控制级系统（L3）的发展 23

第3章　生产控制级（L3级） 23

3.1　生产控制级系统的发展概述 23

3.1.2　制造执行系统（MES） 24

3.1.3 生产控制级的特点 24

3.2　冶金生产控制级（L3）计算机系统的功能 25

3.2.1 合同管理 25

3.2.2　生产计划管理 25

3.2.3　原料库管理 25

3.2.4　半成品库管理 25

3.2.5　成品库管理 25

3.2.9　通信管理 26

3.2.11　报表管理 26

3.2.10　生产实绩管理 26

3.2.8　质量管理 26

3.2.7　设备管理 26

3.2.6　过程跟踪与动态调整管理 26

3.2.12　信息管理 27

3.3　生产控制的原理和方法 27

3.3.1 最优生产技术（OPT） 27

3.3.2　准时制生产（JIT） 29

3.3.3　一体化生产控制策略 32

3.4　生产控制级（L3）系统的实现 33

3.4.1 生产控制级系统模型 33

3.4.2　L3系统体系结构及软硬件平台选择 34

3.4.3　L3系统应用软件设计 37

3.5.1 项目背景 41

3.5　生产控制级系统应用开发实例 41

3.5.2　需求分析 42

3.5.3 系统分析 48

3.5.4 软件设计 51

3.5.5 系统测试 52

3.5.6　上线及维护 52

3.5.7 系统特点 52

第4章　过程控制级（L2级） 53

4.1　过程控制级系统的主要功能 53

4.1.1　设定计算和设定 53

4.1.2　物料跟踪 53

4.1.6　HMI画面 54

4.2　过程控制级系统的硬件组成 54

4.1.4　数据通讯 54

4.1.5 生产报表 54

4.1.3　初始数据管理 54

4.2.1　服务器 55

4.2.2　HMI设备 56

4.2.3　通信网络 56

4.3　过程控制级系统的软件组成 56

4.3.1 系统软件 57

4.3.2 中间件 58

4.3.3 应用软件 59

4.4　过程自动化系统在冶金生产中的应用实例 60

4.4.1　炼铁实例 60

4.4.2 炼钢实例 61

4.4.3　轧钢实例 64

第5章　生产过程数学模型 67

5.1　数学模型的定义和分类 67

5.1.1 数学模型的定义和特点 67

5.1.2　数学模型的分类 68

5.2　数学模型建立的基本方法和步骤 69

5.2.1 数学模型在冶金生产过程中的重要作用 69

5.2.2 常用的几种数学模型及冶金过程典型数学模型 69

5.2.3　数学建模的基本方法 74

5.2.4　数学建模的一般步骤 79

5.3　建模示例 80

5.3.1　预测焦炭灰分的线性模型 80

5.3.2　25t转炉全过程温度控制模型 81

5.3.3　压扁接触弧长模型 83

5.3.4　变形抗力模型 85

第6章　基础自动化级（L1级） 88

6.1　可编程控制器（PLC） 88

6.1.1　可编程控制器概述 88

6.1.2　几种常用的可编程控制器 89

6.2　多CPU高性能控制器 97

6.2.1 多CPU控制器的编程 98

6.2.2　几种多CPU高性能控制器的介绍 98

6.3　基础自动化级通讯 101

6.3.1 基础自动化级通讯的主要特点 101

6.3.2　基于串行接口的通讯 102

6.3.3　基于以太网的通讯 102

6.3.5　新的超高速网络 103

6.3.4　基于现场总线的通讯 103

6.3.6　远程I/O技术 104

6.4　人机界面技术（HMI） 105

6.4.1　人机界面的基本功能 105

6.4.2　人机界面的软件实现 105

6.5　分布式计算机控制系统 106

6.5.1 概述 106

6.5.2　SIMATIC PCS7过程控制系统 107

6.5.3　Experion PKS过程控制系统 109

6.5.4 自主开发的热连轧多级分布式计算机控制系统 112

7.1　计算机网络体系结构 117

7.1.1 网络体系结构模型 117

第7章 自动化控制系统的网络技术 117

7.1.2　控制网络与信息网络的互联 121

7.1.3 工业企业网的体系结构 122

7.2　工业企业网的实现与应用 123

7.2.1　局域网络技术 123

7.2.2　高速以太网技术 127

7.2.3 异步传输模式ATM技术 132

7.2.4　Intranet技术 137

7.3　现场总线技术 139

7.3.1　现场总线技术的定义 139

7.3.2　现场总线的特点 140

7.3.3　现场总线的通讯模型 140

7.3.4　现场总线的标准 142

7.3.5　几种常用标准现场总线介绍 143

7.4　工业以太网的应用 151

7.4.1 工业以太网在传动电控系统中的应用 152

7.4.2 工业以太网在热连轧自动化系统中的应用 156

第8章　电气传动控制系统 159

8.1　直流电动机调速系统 159

8.1.1　直流数字传动系统的一般组成 160

8.1.2 西门子公司SIMOREG 6RA70直流数字传动控制系统 162

8.1.3　32位全数字化直流调速系统ADD32 169

8.2　电力电子器件的发展 174

8.2.1 二极管（Diode） 175

8.2.2 晶闸管（Thyristor） 175

8.2.3 门极可关断晶闸管GTO(Gate Turn-off Thyristor) 176

8.2.5 电力场效应晶体管Power MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Transistor) 177

8.2.4 电力晶体管GTR(Giant Transistor) 177

8.2.6 绝缘门极双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 178

8.2.7 集成门极换流晶闸管IGCT器件(Integrated Gate Commutated Thyristor) 180

8.2.8 电子注入式增强门极晶体管IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor) 181

8.3　交流电动机调速系统 182

8.3.1 交流电动机调速系统的分类 182

8.3.2　异步电动机转差回馈型调速系统 183

8.3.3 变频调速装置及其电源特性 184

8.3.4 异步电动机变压变频调速 190

8.3.5 同步电动机变压变频调速 207

8.4　谐波控制和无功功率补偿 209

8.4.1 谐波性质和分类 209

8.4.2 无功补偿 215

8.4.3 有源滤波 221

第9章　液压传动控制系统 229

9.1　概述 229

9.2　液压传动与控制系统的工作原理及其组成 230

9.3　液压控制阀 232

9.3.1 液压控制阀的分类 232

9.3.2 圆柱滑阀的特性 233

9.3.3　锥阀和球阀的特性 238

9.3.4　方向控制阀 239

9.3.5　压力控制阀 243

9.3.6　流量控制阀 246

9.3.7 电液伺服阀 247

9.4　液压系统基本回路 264

9.4.1 压力控制回路 265

9.4.2　速度控制回路 267

9.4.3　方向控制回路 272

9.4.4 同步控制回路 272

9.5　液压伺服控制系统 272

9.5.1 电液位置控制系统 273

9.5.2　力（压力）控制系统 279

9.6　液压传动与控制系统在板带轧机压下装置上的应用 283

9.6.1 某中宽带轧机液压AGC系统组成及功能 285

9.6.2　某中宽带厂液压压下APC系统的特性分析 290

9.6.3　某中宽带轧机液压压下位置闭环（APC）控制的特点 292

9.6.4 某中宽带轧机液压压下装置的厚度自动控制（AGC）方式 294

10.1.1 模糊控制的基本原理与设计方法 297

10.1　模糊控制 297

第10章　先进控制策略及其在冶金过程控制中的应用 297

10.1.2　模糊PID控制器 302

10.1.3 自适应模糊控制器 304

10.1.4　模糊控制器的应用 307

10.2　神经网络控制 315

10.2.1　神经网络概述 315

10.2.2　神经网络的基本模型 316

10.2.3 神经网络在优化计算中的应用 318

10.2.4　神经网络在非线性控制中的应用 319

10.2.5 神经网络在系统辨识中的应用 323

10.2.6　基于BP神经网络的板形缺陷识别 324

10.3.1　预测控制的发展 327

10.3　预测控制 327

10.3.2　预测控制基本原理 329

10.3.3　预测控制的应用与发展前景 329

10.3.4　动态矩阵控制 330

10.3.5　预测控制在卷取机张力控制系统中的应用 336

10.4　软测量技术 340

10.4.1　软测量技术概论 340

10.4.2　基于软测量建立模型 342

10.5　专家智能系统 350

10.5.1　概述 350

10.5.2　专家系统一般结构 352

10.5.3　专家系统的设计与评价 354

10.5.4　专家系统在冶金工业中的应用 357

参考文献 367