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绪论 1

项目一 自动化过程控制概述与实训 4

1.1 自动化过程控制系统分类 4

1.1.1 自动检测系统 4

1.1.2 自动信号和联锁保护系统 4

1.1.3 自动操纵及自动开停车系统 5

1.1.4 自动控制系统 5

1.2 自动化过程控制系统组成与框图 5

1.2.1 自动化过程控制系统的基本组成 5

1.2.2 自动化过程控制系统常用术语 7

1.2.3 自动控制框图 8

1.2.4 自动控制框图的4个要素 8

1.2.5 自动化过程控制系统的分类 9

1.3 自动化过程控制品质指标 11

1.3.1 自动化过程控制系统的静态和动态 11

1.3.2 过渡过程的基本形式 12

1.3.3 控制系统品质指标 13

1.3.4 影响控制系统过渡过程品质的主要因素 15

【实训】 16

实训任务一 实训及安全操作规程 16

实训任务二 自动化过程控制对象特性测试实训 18

实训任务三 THJDS-1型多策略实训系统部件使用 21

练习题 38

项目二 过程控制对象特性、控制规律与实训 39

2.1 过程控制对象特性的描述 39

2.1.1 过程控制系统的一阶对象 39

2.1.2 过程控制系统的积分对象 42

2.1.3 过程控制系统的时滞对象 43

2.1.4 过程控制系统的二阶对象 44

2.2 自动化过程控制基本控制规律 46

2.2.1 过程的位式控制 46

2.2.2 过程控制系统比例控制 48

2.2.3 过程控制系统积分控制及比例积分控制 51

2.2.4 过程控制系统微分控制及比例积分微分控制 53

2.3 自动化过程控制工程图的识读 57

2.3.1 流程图识读基础 58

2.3.2 生产工艺过程控制的流程图识读 62

【实训】 64

实训任务一 单容自衡水箱液位特性测试实训 64

实训任务二 电动调节阀流量特性的测试实训 68

实训任务三 锅炉内胆温度特性的测试 70

练习题 73

项目三 简单自动化过程控制系统与实训 74

3.1 简单控制系统结构与组成 74

3.1.1 简单控制系统常用术语 75

3.1.2 过程控制系统被控变量与操纵变量的选择 76

3.1.3 过程控制系统控制规律的选取 80

3.1.4 过程控制系统调节阀的选择 81

3.2 简单控制系统的方案实施 83

3.2.1 简单控制系统案例 83

3.2.2 仪表选定方案 84

3.2.3 仪表组成控制系统方案 86

3.3 简单控制系统投运与参数整定 86

3.3.1 系统投运前的准备工作 87

3.3.2 过程控制系统的投运、运行与维护 89

3.3.3 简单控制系统参数整定 90

【实训】 95

实训任务一 双容水箱特性的测试实训 95

实训任务二 单容液位定值控制实训 99

实训任务三 锅炉内胆水温定值控制实训 102

练习题 105

项目四 复杂自动化过程控制系统与实训 106

4.1 串级控制系统及应用 106

4.1.1 串级过程控制基本原理及结构 106

4.1.2 串级控制系统的主、副回路选择 110

4.1.3 串级控制系统的主、副调节器选择 111

4.1.4 串级控制系统特点及应用场合 112

4.1.5 串级控制系统的实施 113

4.1.6 串级控制系统的投运及参数整定 115

4.2 比值控制系统及应用 116

4.2.1 比值控制系统类型 116

4.2.2 比值系数的计算 120

4.2.3 比值控制系统的实施方案 121

4.2.4 比值控制系统的投运和参数的整定 121

4.3 前馈控制系统及应用 122

4.3.1 前馈控制系统的特点及主要结构形式 122

4.3.2 前馈控制系统的应用 125

4.3.3 前馈控制系统的参数整定 126

【实训】 128

实训任务一 水箱液位串级控制系统 128

实训任务二 单闭环流量比值控制系统 131

实训任务三 锅炉内胆水温前馈-反馈控制实训 134

练习题 137

项目五 集散控制系统与实训 138

5.1 集散控制系统特点和概述 139

5.1.1 集散控制系统的特点 139

5.1.2 集散控制系统的主要技术概述 139

5.1.3 DCS集散控制系统及应用 140

5.1.4 MACSV集散系统介绍 141

5.2 集散控制系统硬件介绍 143

5.2.1 FM802主控单元 143

5.2.2 FM148模拟量输入模块 144

5.2.3 FM143八路热电阻模拟量输入模块 146

5.2.4 FM151八路模拟量输出模块 147

5.3 集散控制系统软件介绍 149

5.3.1 系统组态 149

5.3.2 操作员站 152

5.3.3 操作员站的启动过程 153

5.4 现场分散控制器的功能 153

5.4.1 DCS的控制器 153

5.4.2 控制器的I/O模件 154

5.4.3 DCS常用的控制算法 155

5.4.4 集散控制系统的通信系统 159

5.4.5 DCS系统的故障诊断 161

【实训】 163

实训任务一 锅炉内胆水温位式控制实训 163

实训任务二 下水箱液位与进水流量串级控制 165

实训任务三 锅炉内胆水温与循环水流量串级控制 168

练习题 171

项目六 现场总线控制系统与实训 172

6.1 现场总线控制系统（FCS）的组成 172

6.1.1 系统简介 172

6.1.2 系统软件 174

6.2 下位机软件中的硬件配置和程序结构 174

6.2.1 STEP 7简介 174

6.2.2 STEP 7的安装 175

6.3 上位机组态软件简介 177

6.3.1 WinCC概述 177

6.3.2 WinCC组态举例 180

6.3.3 实时曲线和历史曲线的组态 186

【实训】 189

实训任务一 二阶双容水箱液位定值控制实训 189

实训任务二 锅炉夹套与内胆水温串级控制实训 192

实训任务三 下水箱液位前馈-反馈控制实训 194

练习题 198