22.1 自动控制基础 6
22.1.1 控制系统概述 6
一、开环和闭环系统 6
二、反馈控制 6
三、前馈控制 7
四、框图 7
22.1.2 使用拉氏变换的传递函数 9
一、定义和限制 9
二、传递函数 9
三、传递函数的组合 10
22.1.3 过程特性 11
一、比例元件 11
二、容量元件 12
三、一阶滞后元件(时间常数元件) 12
四、二阶滞后元件(二次型或振荡元件) 14
五、距离-速度滞后(时滞元件) 16
六、高阶滞后 16
22.1.4 反馈控制系统的特性 18
一、闭合回路 18
二、通断控制 19
三、比例控制 20
四、比例加积分控制(PI控制) 23
五、比例加积分和微分控制(P11)控制) 25
六、高阶系统 27
22.1.5 控制器整定 27
一、控制器性能指标 27
二、基于已知过程模型的整定方法 29
三、过程模型未知时的整定程序 33
22.1.6 关于控制的其他专题 36
一、自由度和控制 36
二、串级控制 37
三、前馈控制 38
四、前馈-反馈复合控制系统 39
五、时滞补偿 40
六、通断(Bang-Bang)控制 41
七、非线性控制系统 41
22.2 过程测量 42
22.2.1 温度测量 42
一、国际温标 42
二、热电偶 43
三、电阻温度计 44
四、充灌式温度计 45
五、双金属温度计 46
六、玻璃温度计 46
七、高温计 46
22.2.2 压力测量 47
一、标准和校准 47
二、液柱法 48
三、弹性元件法 48
四、电学法 50
22.2.3 流量测量 51
一、涡列流量计 52
二、超声波流量计 52
22.2.4 物位测量 53
一、视测装置 53
二、浮标装置 54
三、沉筒装置 55
四、静压装置 56
五、其他方法 58
22.2.5 物性测量 59
一、密度和比重 59
二、粘度和稠度 61
三、折射率分析仪 61
四、导热系数 62
五、沸点分析器 62
六、闪点分析器 62
22.2.6 流程化学成分分析器 62
一、色谱分析仪 63
二、红外分析器 64
三、紫外线和可见光辐射分析器 64
四、比浊法 65
五、顺磁性 65
六、散射测浊法 65
22.2.7 电分析仪表 65
一、电导分析仪 65
二、无电极的电导测量 65
三、示波分析 66
四、电位分析 66
五、pH的测最 66
六、特种离子电极 66
七、库仑分析 66
八、极谱分析 67
22.2.8 湿度测量 67
一、露点法 67
二、电解法 67
三、卡尔-费休法(Karl Fisher) 68
四、露点法(盐相变法) 68
五、通用的分析方法 69
六、压电法 69
七、电容法 69
八、吸附热法 69
九、干湿计法 69
十、电阻(电导)法 70
22.2.9 流程分析器的采样系统 70
一、采样点的选择 70
二、试样的取出 70
三、试样输送 71
四、多路采样 71
五、试样返回点 71
六、校准试样 72
七、试样处理 72
22.3 指示和记录仪表 75
22.3.1 操作信息显示要求 75
一、精确度 75
二、重复性 75
三、可读性 76
四、响应速度 76
22.3.2 测量至显示仪表的传感器 77
一、旋转运动或角度位置 77
二、直线位置 77
三、力或变形 78
四、运动平衡式 80
五、零点平衡式 81
六、电测量 82
七、模数转换 82
22.3.3 指示仪表 84
一、模拟式 84
二、数字式 85
22.3.4 记录仪表 86
一、模拟式 86
二、数字式 88
22.3.5 控制中心 88
一、信息需求 88
二、设备功能 89
三、系统显示 89
四、操作器 90
五、新控制中心设计依据 91
22.4 自动控制器 92
22.4.1 自力式控制器 92
一、通断控制器 92
二、比例控制器 92
22.4.2 电子式控制器 92
一、运算放大器 93
二、电子式控制器的输入和输出 94
三、双位(通断)控制作用 94
四、比例控制作用(P) 94
五、比例-积分控制器(P1) 95
六、比例-积分-微分控制器(PID) 95
22.4.3 气动控制器 97
一、气动放大器和继动器 97
二、双位(通断)控制 97
三、比例控制(P) 98
四、比例积分控制(PI) 98
五、比例加微分控制(PD) 99
六、比例加积分和微分控制(PID) 99
七、叠合式控制器 99
22.4.4 微处理器控制器 100
一、一般概念 100
二、算法 102
三、自整定 103
四、更紧迫响应的控制 103
五、过阻尼控制 103
六、基于外部输入的变增益控制 104
七、非线性过程增益 104
八、进一步的应用 104
22.4.5 控制系统逻辑简化 104
一、布尔代数 104
二、可编程序控制 106
22.5 终端控制元件 107
22.5.1 控制阀 107
一、阀体 107
二、阀芯 109
三、阀的选择 112
22.5.2 直行程执行机构 113
一、气动执行机构 113
二、液动执行机构 114
三、电动执行机构 115
四、机械执行机构 116
22.5.3 定位器和增压器 116
一、工作原理 116
二、定位器和增压器的动态特性 117
三、应用准则 117
22.5.4 固体颗粒计量阀 118
22.5.5 其他终端控制元件 118
一、变速驱动装置 118
二、变功率执行机构 119
三、变输出泵 119
22.6 遥测和传输 120
22.6.1 模拟信号传输 120
一、气动信号传输 120
二、电子式模拟传输方法 121
22.6.2 数字信号传输 124
一、数字遥测和数据传输 124
二、计算机至计算机的数据传输 124
22.6.3 过程控制用设备的组织 125
一、模拟控制系统 125
二、数字计算机控制系统 126
三、微处理器分布控制系统 127
22.7 计算机过程控制 130
22.7.1 计算机控制的递阶结构 130
22.7.2 过程控制 130
一、过程控制的范围 130
二、计算机-操作员-过程的构成 130
三、计算机化公司控制系统的递阶结构 131
四、工况变量 132
22.7.3 单元操作的计算机控制 132
一、自由度的缩减 132
二、控制方程的简化 132
三、控制回路的选择和设计 132
四、计算机-操作员-单元操作的构成 133
五、单元操作优化 134
六、自适应控制 135
七、单元操作计算机控制例子 135
22.7.4 单元过程的计算机控制 135
一、分馏系统 135
二、聚合过程 137
22.7.5 车间的计算机过程控制 138
一、控制项目的开发 139
二、大过程联合装置的分解 140
三、过程优化 141
四、乙烯车间实例 142
22.7.6 控制方程和模型 142
一、计算机化的常规控制器 142
二、多变量输入的计算机化常规控制器 143
三、稳态模型 143
四、动态模型 144
22.7.7 过程控制计算机 144
一、一般硬件(设备)要求 144
二、模拟式设备 145
三、数字式设备 145
四、软件 146
22.8 单元操作控制 148
22.8.1 换热器的控制 148
一、蒸汽直接控制 148
二、凝液控制 148
三、蒸汽压力控制 149
四、旁路控制方法 149
五、前馈控制 150
六、热焓的前馈控制 151
22.8.2 精馏塔的控制 152
一、基本控制 153
二、产品质量控制 154
三、热量输入控制 155
四、预测控制 156
22.8.3 化学反应器的产率控制 158
一、典型的反应器系统 158
二、反应器热量平衡 158
22.8.4 干燥操作的控制 159
一、回转干燥器 160
二、滚筒干燥器 161
三、喷`雾干燥器 161
22.8.5 间歇或开-停车操作的控制 163
一、开-停性能判据 163
二、连续过程的开车 163
三、间歇反应器的控制 164
22.8.6 连续单元操作性能的最大化 167
22.9 控制系统分析 169
22.9.1 控制系统的开发 169
一、建立过程的操作目标 169
二、决定控制系统的目标 169
三、决定过程的约束条件 169
四、识别扰动的来源与特征 169
五、决定过程的动态特性 169
六、考察技术和经济可行性 169
七、考虑另外解法 170
八、完成控制系统设计 170
九、完成控制系统开发 170
22.9.2 控制系统分析手段 170
一、频率响应分析 170
二、脉冲测试 172
三、自由度缩减分析 174
四、数学模型 177
五、仿真 178
22.9.3 仪表化的费用 183
一、就地安装的仪表化 183
二、控制室的仪表化 183
三、车间计算机控制 184
四、流程成分分析 184