工业过程控制PDF电子书下载

第1章 工业过程控制的发展和趋势 1

1.1工业过程自动化的发展 1

1.2计算机控制技术的发展 3

习题 8

第2章 化工控制工艺图 9

2.1工艺流程图 9

2.1.1工艺方案流程图 9

2.1.2工艺施工流程图 10

2.2仪表位号 15

2.2.1仪表位号的表示方式 15

2.2.2仪表编号 21

2.2.3工艺流程图中仪表位号标注 21

习题 21

第3章 执行器 22

3.1执行器的分类及特性 22

3.2阀门特性 25

3.2.1调节阀的基本结构 25

3.2.2调节阀的理想流量特性 25

3.2.3调节阀的选择 30

3.3电动执行器（调节阀） 31

3.4气动执行器与电-气变换器 32

3.4.1气动执行器的结构和原理 32

3.4.2气动执行机构分析 33

3.4.3电-气变换器 33

3.4.4电动阀门定位器 34

3.4.5气动阀门定位器 35

3.4.6阀门定位器的主要部件 35

3.4.7阀门定位器的传递函数 38

3.4.8阀门定位器的主要特性 39

3.4.9阀门定位器的选择 39

习题 40

第4章 传感器与变送器 41

4.1基本概念 42

4.2传感器和一次变换输出信号的特点 44

4.2.1工业热电阻 45

4.2.2热电偶 47

4.2.3应变式压力传感器 53

4.2.4电感式压力传感器 53

4.2.5电容式压力传感器 54

4.2.6电容式液位传感器 55

4.3变送器 55

4.3.1三运放精密差动放大电路 56

4.3.2变送器的原理 58

4.4数字线性化简介 75

习题 77

附录1工业热电阻分度表 77

附录2工业标准热电偶数学模型系数表 78

附录3 K型热电偶参考数学模型及系数表 82

第5章 工业过程模型 84

5.1自动控制系统的组成 84

5.1.1控制性能指标 87

5.1.2控制方案确定 88

5.1.3系统控制设计 88

5.1.4工程设计 89

5.1.5控制系统调试和运行时的若干问题 89

5.2简单化工系统的数学模型 90

5.2.1三大守恒定律 90

5.2.2简单对象的数学模型 91

5.2.3无自平衡能力的单容对象的特性 94

5.2.4多容过程模型 94

5.2.5不可压缩流体流动模型 96

5.2.6简单热交换模型 97

5.2.7管式反应器热平衡模型 98

5.3理想精馏塔模型 98

5.4工程建模 102

5.4.1阶跃响应的获取 103

5.4.2根据阶跃响应确定近似传递函数 105

5.4.3频率域测试法 108

5.4.4测定动态特性的统计相关法 110

习题 116

第6章 过程控制系统设计 118

6.1单回路控制系统设计 118

6.1.1被控变量的选择 119

6.1.2测量反馈 119

6.1.3控制变量的选择 121

6.1.4执行器（调节阀）的选择 127

6.1.5调节器正、反作用的确定 128

6.1.6工业过程常用调节器类型 128

6.1.7单回路控制系统分析 130

6.2单回路控制系统调节器参数的整定与投运 132

6.2.1工程整定法 133

6.2.2单回路控制系统的投运 136

6.3常用数字PID控制算法 136

6.3.1数字式PID控制算式 136

6.3.2 PID控制算式的改进 137

6.3.3数字PID控制算法的改进 140

6.4数字滤波 142

6.5复杂控制系统 144

6.5.1串级控制系统 145

6.5.2前馈控制系统 149

6.6大时延系统控制 155

6.6.1微分先行控制方案 156

6.6.2 Smith预估控制方案 157

6.7比值控制系统 158

6.7.1常用比值控制系统类型 158

6.7.2比值控制系统设计 161

6.8分程控制系统 164

6.8.1分程控制系统设计 165

6.8.2分程控制的目的 167

6.9均匀控制系统 168

6.9.1均匀控制的概念 168

6.9.2均匀控制系统的结构形式 170

6.9.3调节器的参数整定 174

习题 175

第7章 先进控制系统 179

7.1关联系统与解耦控制 179

7.1.1关联系统分类 179

7.1.2关联系统的稳定性分析 180

7.1.3关联调节器的整定 182

7.1.4系统关联分析举例 182

7.1.5系统耦合分析 185

7.1.6控制回路的选择原则 191

7.1.7解耦控制设计 195

7.2内模控制与模型预测控制 198

7.2.1内模控制 198

7.2.2模型预测控制 200

7.2.3几种常见的模型预测控制算法 201

7.3自适应控制系统 206

7.4模糊控制系统 216

7.4.1模糊集合的基本概念 216

7.4.2模糊集合的基本运算 218

7.4.3模糊集合运算的基本性质 219

7.4.4模糊关系与模糊推理 219

7.4.5模糊控制系统设计 226

7.4.6模糊控制系统的应用 230

7.5其他先进控制技术 231

7.5.1软测量技术 231

7.5.2故障检测与诊断 235

7.5.3智能控制 236

习题 238

第8章 流体输送设备控制 241

8.1液体输送设备的控制 241

8.1.1离心泵控制 242

8.1.2容积式泵控制 245

8.2压缩机的控制 247

8.2.1往复式压缩机 247

8.2.2回转式压缩机 248

8.2.3离心式压缩机 249

8.3离心式压缩机的防喘振控制 250

8.3.1离心式压缩机的特性曲线与喘振 250

8.3.2引起喘振的因素 252

8.3.3喘振的极限线方程及安全操作线 252

习题 255

第9章 换热设备控制 257

9.1换热设备的结构类型 257

9.1.1热量传递的三种方式 258

9.1.2传热设备的动态特点 260

9.2传热对象的数学模型 261

9.2.1传热对象的静态数学模型 261

9.2.2换热对象的动态数学模型 264

9.3换热器控制 266

9.4加热炉控制 269

9.4.1加热炉温度单回路控制系统 270

9.4.2加热炉的串级控制及前馈-反馈控制方案 271

9.4.3加热炉安全连锁保护系统 272

9.5锅炉设备的自动控制 273

9.6锅炉燃烧控制系统 280

9.6.1蒸汽压力和燃油-空气比值控制系统 281

9.6.2炉膛负压控制系统 281

9.6.3过热蒸汽温度控制系统 282

习题 282

第10章 精馏过程控制 284

10.1精馏过程控制的目标 284

10.1.1精馏塔的控制目标 285

10.1.2精馏塔质量指标的选取 287

10.2精馏塔的基本控制方案 290

10.2.1塔压控制基本方案 291

10.2.2精馏塔的物料平衡和能量平衡方程 292

10.2.3精馏塔的物料平衡控制方案 293

10.2.4控制一端产品质量 295

10.3精馏塔的压力控制 302

10.3.1加压塔的塔压控制 302

10.3.2常压塔的塔压控制 305

10.3.3减压塔的塔压控制 305

10.4具有侧线采出的精馏塔控制 306

10.4.1具有一个侧线采出的精馏塔控制 306

10.4.2具有多个侧线采出的精馏塔控制 308

10.5其他控制方法在精馏塔控制中的应用 310

10.5.1前馈控制 310

10.5.2选择性控制 311

10.5.3内回流及热焓控制 312

10.5.4浮动塔压控制 314

习题 316

第11章 化学反应过程控制 317

11.1化学反应的特点 317

11.1.1化学反应过程的特点 317

11.1.2化学反应器的类型 318

11.1.3化学反应的基本规律 320

11.2化学反应器的动态数学模型 324

11.2.1基本动态方程式 324

11.2.2非线性模型的线性化 326

11.2.3反应器的热稳定性 327

11.3化学反应控制 329

11.3.1反应器的基本控制方案 329

11.3.2被控变量的选择 330

11.3.3以温度作为控制指标的反应器控制方案 332

11.4釜式反应器的控制方案 335

11.5合成氨生产过程及控制 338

11.5.1氨的性质 338

11.5.2合成氨生产流程 339

习题 354

第12章 系统安全保护 356

12.1系统安全基本概念 356

12.1.1物理爆炸与化学爆炸 356

12.1.2爆炸参数 357

12.2爆炸危险场所的划分 358

12.2.1我国关于爆炸危险场所的划分和防爆安全法规 358

12.2.2仪表防护等级标准 361

12.3电气设备防爆 362

12.3.1防爆电气设备的分类 362

12.3.2本安仪表分级 363

12.3.3关联设备 364

12.3.4本安电路外部连接电缆的影响 368

12.4系统接地 370

12.4.1电气设备和线路的保护接地 370

12.4.2防静电保护接地 371

12.5防雷电技术 372

12.5.1雷电危害的类型 373

12.5.2雷电感应的防护 375

12.5.3常用防雷元器件 376

12.6控制系统的抗干扰 380

12.6.1噪声与信噪比 380

12.6.2共模信号与差模信号 380

12.6.3抗耦合性干扰技术 381

12.6.4抗传导性干扰技术 383

12.6.5控制系统的接地技术 383

12.6.6其他抗干扰技术 385

12.6.7滤波器 386

习题 392

参考文献 393