第一篇 过程控制基础知识 1
第一章 绪论 1
§1-1 生产过程自动化概述 1
一、生产过程及其特点 1
目录 1
二、生产过程对控制的要求 2
三、生产过程自动化的发展历程 3
§1-2 过程控制系统的组成及分类 4
一、过程控制系统的组成 4
二、过程控制系统的分类 6
一、方块图 7
二、工艺控制流程图 7
§1-3 过程控制系统的方块图与流程图 7
§1-4 过程控制系统的过渡过程和性能指标 11
一、过程控制系统的过渡过程 11
二、过程控制系统的性能指标 13
思考题与习题 15
第二章 被控对象的特性 18
§2-1 概述 18
一、基本概念 18
二、被控对象的阶跃响应特性 19
§2-2 被控对象特性的数学描述 22
一、一阶对象的机理建模及特性分析 22
二、二阶对象的机理建模及特性分析 26
三、纯滞后对象的数学模型及特性 28
§2-3 被控对象的实验测试建模 29
一、阶跃响应曲线的获取 30
二、一阶纯滞后对象特性参数的确定 31
三、二阶对象特性参数的确定 32
思考题与习题 33
第二篇 过程自动化仪表 36
第三章 过程测量仪表 36
§3-1 测量仪表中的基本概念 36
一、测量过程及测量仪表 36
二、测量误差 37
三、测量仪表的品质指标 38
四、变送器的零点迁移和量程迁移 39
§3-2 温度测量 40
一、概述 40
二、热电偶温度计 42
三、热电阻温度计 48
四、温度测量仪表的选用 50
五、温度变送器 50
六、一体化温度变送器 52
七、智能化温度变送器 52
§3-3 压力测量 53
一、概述 53
二、弹性式压力表 55
三、电容式压力变送器 57
四、扩散硅压力变送器 58
五、智能差压变送器 59
六、压力测量仪表的选择和使用 61
§3-4 流量测量 62
一、概述 62
二、差压式流量计 63
三、容积式流量计 69
四、浮子式流量计 70
五、电磁流量计 71
六、质量流量计 72
§3-5 物位测量 73
一、概述 73
二、静压式液位计 74
三、磁浮子式液位计 76
四、电容式物位计 78
五、其他物位测量仪表 79
§3-6 成分分析 81
一、概述 81
二、热导式气体分析仪 82
三、红外线气体分析仪 84
四、氧化锆氧量分析仪 85
五、pH值测量仪 86
六、气相色谱仪 87
§3-7 显示仪表 90
一、概述 90
二、模拟式显示仪表 90
三、数字式显示仪表 92
四、智能化、数字化记录仪 93
思考题与习题 96
第四章 过程控制仪表 99
§4-1 基本控制规律 99
一、位式控制 99
二、比例控制 101
三、比例积分控制 104
四、比例微分控制 106
五、比例微分积分控制 109
§4-2 DDZ-Ⅲ型控制器 110
一、主要功能及构成原理 110
二、各组成部分的工作原理 112
§4-3 可编程调节器 120
一、KMM可编程调节器的构成 121
二、KMM可编程调节器的主要功能 122
三、正面板和侧面板 129
§4-4 其它常用控制仪表 134
一、运算器 134
二、电-气转换器 137
思考题与习题 139
§5-1 概述 141
第五章 执行器 141
§5-2 执行机构 142
一、气动执行机构 142
二、电动执行机构 144
§5-3 调节机构 145
一、常用调节机构及特点 145
二、流量系数与可调比 148
三、流量特性 151
§5-4 阀门定位器 155
一、阀门定位器的主要用途 155
二、电-气阀门定位器 156
思考题与习题 156
§6-1 概述 158
第三篇 常规过程控制系统 158
第六章 简单控制系统 158
§6-2 被控变量的选择 159
§6-3 操纵变量的选择 162
一、对象静态特性对控制质量的影响 162
二、对象动态特性对控制质量的影响 163
三、选择操纵变量的原则 164
§6-4 控制系统中的测量变送问题 164
一、测量变送问题对控制质量的影响 164
二、克服测量变送问题的措施 166
§6-5 执行器的选择 167
一、阀流量特性的选择 168
二、执行器开、闭形式的选择 168
一、控制规律的选择 170
§6-6 控制器的选择 170
二、控制器正、反作用的确定 171
§6-7 控制系统的投运及控制器参数的整定 172
一、控制系统的投运 172
二、控制器参数的整定 174
思考题与习题 177
第七章 复杂控制系统 179
§7-1 串级控制系统 179
一、串级控制系统的结构 179
二、串级控制系统的工作过程 182
三、串级控制系统的特点及应用场合 183
四、串级控制系统设计中的几个问题 184
五、串级控制系统的投运和整定 187
二、比值控制系统的类型 189
§7-2 比值控制系统 189
一、概述 189
三、比值控制系统实施中的几个问题 193
§7-3 前馈控制系统 194
一、概述 194
二、前馈控制系统的结构形式 196
三、前馈控制系统的应用 199
§7-4 均匀控制系统 200
一、均匀控制问题的提出 200
二、均匀控制的特点 201
三、均匀控制系统的结构形式 202
一、基本概念 205
二、分程控制系统的应用场合 205
§7-5 分程控制系统 205
三、分程控制中的几个问题 208
§7-6 选择性控制系统 209
一、基本概念 209
二、选择性控制系统的实例分析 210
思考题与习题 211
第四篇 计算机过程控制系统 215
第八章 直接数字控制系统 215
§8-1 直接数字控制系统的组成 215
§8-2 信号采集与量化 217
一、信号采样 217
二、采样信号的量化 218
一、增量限幅滤波 219
二、绝对限幅滤波 219
§8-3 数字滤波 219
三、算术平均滤波 220
四、加权平均滤波 220
五、一阶惯性滤波 221
§8-4 标度变换 221
一、线性标度变换 222
二、非线性标度变换 222
§8-5 DDC系统中的数字PID算式 223
一、理想PID控制算式 224
二、PID控制算式的改进 225
思考题与习题 228
一、集散控制系统的基本概念 229
二、集散控制系统的基本构成 229
§9-1 概述 229
第九章 集散控制系统 229
三、集散控制系统的特点 231
§9-2 控制站 232
一、控制站的功能 232
二、控制站的类型 232
三、控制站的构成 233
§9-3 操作站 234
一、操作站的功能 234
二、操作站的硬件构成 235
三、操作站的显示画面 237
§9-4 工程师站 241
一、工程师站的功能 241
三、DCS组态功能 242
二、组态的基本概念 242
§9-5 集散控制系统的通信网络 243
一、网络拓扑结构 243
二、网络传输介质 245
三、网络访问控制方式 246
§9-6 集散控制系统构成实例 247
一、CENTUM CS系统的通信网络 248
二、CENTUM CS系统的控制站（FCS） 249
三、CENT-UM CS的操作站（ICS） 251
四、CENTUM CS的其他功能 253
思考题与习题 253
附录一 典型单元操作控制示例 255
§1-1 化学反应器的控制 255
一、反应器的基本控制方案 256
二、反应器的新型控制方案 257
§1-2 精馏塔的控制 259
一、精馏塔的基本控制方案 259
二、精馏塔的前馈、串级、比值、均匀的控制 262
三、精馏塔的节能控制 262
§1-3 泵和压缩机的控制 263
一、泵的控制方案 263
二、压缩机的控制方案 264
三、压缩机的串、并联运行 268
§1-4 燃烧过程的控制 269
附录二 分度表 273
§2-1 热电偶分度表 273
§2-2 热电阻分度表 296
参考文献 299