第1章 矿物加工自动化基础知识 1
1.1 工业自动化简述 1
1.1.1 自动化的概念 1
1.1.2 工业自动化的分类 2
1.1.3 工业自动化的作用 3
1.1.4 工业自动化的发展过程 4
1.2 综合自动化系统及其结构特点 6
1.2.1 综合自动化系统的结构 6
1.2.2 新型自动化系统的特点 8
1.3 综合自动化的技术内容 8
1.3.1 过程控制系统（PCS） 8
1.3.2 生产执行系统（MES） 11
1.3.3 企业资源计划（ERP） 12
1.4 过程控制系统的组成及特点 17
1.4.1 过程控制系统的组成 17
1.4.2 过程控制系统的特点 20
1.4.3 控制回路框图 21
1.4.4 过程控制系统的控制类型 23
1.4.5 控制系统的变量类型 24
1.5 矿物加工自动化的主要测控内容及发展趋势 25
1.5.1 矿物加工自动化的主要测控内容 25
1.5.2 矿物加工自动化的发展趋势 26
习题与思考题 30
第2章 矿物加工常用低压电器 31
2.1 低压电器概述 31
2.1.1 低压电器的分类 32
2.1.2 低压电器的主要技术数据 33
2.2 电磁装置 34
2.2.1 电磁机构 34
2.2.2 触头系统 36
2.3 接触器 36
2.3.1 接触器的结构 37
2.3.2 接触器的工作原理 38
2.3.3 接触器的选型 38
2.4 继电器 38
2.4.1 热继电器 39
2.4.2 时间继电器 42
2.4.3 电磁式继电器 44
2.5 主令电器 45
2.5.1 控制按钮 46
2.5.2 行程开关 46
2.5.3 接近开关 47
2.5.4 万能转换开关 49
2.6 开关电器 50
2.6.1 低压断路器 50
2.6.2 漏电保护断路器 52
2.7 信号灯及数显表 54
2.7.1 信号灯概述 54
2.7.2 常用信号灯 55
2.8 变频器及其应用 57
2.8.1 变频器概述 57
2.8.2 变频器的基本原理 58
2.8.3 变频器的额定值和频率指标 60
2.8.4 变频器的选型 61
2.8.5 变频器的安装 62
2.8.6 变频器应用举例 65
习题与思考题 68
第3章 电气控制设计基础 69
3.1 电气控制图设计基础 69
3.1.1 电气图的种类及特点 69
3.1.2 电气图文符号的组成规则 72
3.1.3 电气图的绘制方法 76
3.1.4 电气图上位置的表示方法 78
3.1.5 常用电气图形符号与文字符号 83
3.2 三相异步电动机及其启动控制线路 85
3.2.1 三相异步电动机 85
3.2.2 全压启动控制线路 88
3.2.3 降压启动控制线路 90
3.2.4 电子软启动器及其控制线路 97
3.3 其他典型电气控制线路 99
3.3.1 三相异步电动机正反转控制线路 99
3.3.2 三相异步电动机单向反接制动控制线路 100
3.3.3 多地点控制线路 101
3.3.4 多台电机顺序启停控制线路 102
3.3.5 电气控制线路设计的基本原则 104
习题与思考题 106
第4章 常用自动化仪表与技术 107
4.1 自动化仪表概述 107
4.1.1 检测仪表的组成 107
4.1.2 检测仪表的分类 109
4.1.3 检测仪表的主要技术指标 110
4.1.4 执行仪表的分类及特点 112
4.2 温度检测 112
4.2.1 温度检测的主要方法 112
4.2.2 热电阻温度检测 114
4.2.3 热电偶温度检测 116
4.2.4 红外测温 119
4.2.5 红外热像测温 120
4.3 压力检测 122
4.3.1 压力的基本概念 122
4.3.2 弹性式压力表 124
4.3.3 电测式压力（差压）变送器 125
4.4 流体流量检测 128
4.4.1 流量的基本计算方法 128
4.4.2 电磁流量计 129
4.4.3 超声波流量计 131
4.4.4 涡街流量计 133
4.4.5 科里奥利质量流量计 136
4.5 物位检测技术 140
4.5.1 物位检测概述 140
4.5.2 压力式液体物位检测 140
4.5.3 超声波式物位检测 142
4.5.4 雷达式物位检测 143
4.5.5 激光式物位检测 145
4.6 物料流量检测技术 147
4.6.1 电子皮带秤 147
4.6.2 核子皮带秤 150
4.7 密度检测技术 153
4.7.1 差压式密度检测 153
4.7.2 核子密度计 154
4.8 成分检测技术 156
4.8.1 X荧光品位仪 156
4.8.2 pH检测仪 158
4.9 图像测量技术 161
4.9.1 图像测量概述 161
4.9.2 图像测量技术的原理及特点 162
4.9.3 图像测量常用成像技术 163
4.9 4图像测量技术在矿石拣选中的应用 165
4.10 软测量技术 168
4.10.1 软测量的概念 168
4.10.2 软测量的设计方法 169
4.10.3 软测量的建模方法 171
4.10.4 软测量中的传感器模型 174
4.11 执行仪表 174
4.11.1 电动执机构 175
4.11.2 气动执行机构 176
4.11.3 调节阀 177
4.11.4 调节阀的流量特性 179
习题与思考题 182
第5章 控制回路与基本控制算法 183
5.1 控制系统概述 183
5.1.1 简单控制系统的组成及控制原理 183
5.1.2 基本控制回路 184
5.2 控制回路过渡过程及控制品质 185
5.2.1 控制回路的过渡过程 185
5.2.2 控制回路的品质指标 186
5.2.3 被控对象的特性 188
5.2.4 对象特性的参数 190
5.3 双位控制 196
5.4 PID控制规律 197
5.4.1 概述 197
5.4.2 比例、积分和微分控制规律 198
5.4.3 PI、PD和PID控制规律 201
5.4.4 数字PID算法及控制方式 203
5.4.5 控制规律的作用方向 205
5.5 串级控制 205
5.5.1 单回路控制系统存在的问题 205
5.5.2 串级控制系统的结构及原理 207
5.5.3 串级控制系统的特点 209
5.5.4 串级控制系统的工程设计 210
5.6 PID控制参数的工程整定 212
5.6.1 经验凑试法 213
5.6.2 临界比例度法 215
5.6.3 衰减曲线法 216
5.6.4 整定方法的比较 217
习题与思考题 218
第6章 智能控制 219
6.1 模糊控制 219
6.1.1 模糊控制的基本思想 219
6.1.2 模糊控制系统的组成 222
6.1.3 模糊控制的基本原理 222
6.1.4 模糊控制器的结构设计 229
6.1.5 模糊控制规则的设计 231
6.1.6 精确量的模糊化方法 238
6.1.7 模糊推理及模糊量的非模糊化方法 240
6.1.8 论域、量化因子及比例因子的选择 243
6.2 专家控制系统 246
6.2.1 专家系统的结构与知识表达 246
6.2.2 专家控制系统的基本结构和特点 251
6.2.3 过程专家控制器的设计 252
6.2.4 控制专家系统的知识获取 255
6.2.5 产生式专家系统 258
6.3 神经网络控制 259
6.3.1 神经网络的特性、研究内容及分类 259
6.3.2 人工神经元 262
6.3.3 神经网络控制的基本原理 264
6.3.4 神经网络系统辨识 266
6.3.5 神经网络控制的应用 270
习题与思考题 275
第7章 过程控制系统设计基础 276
7.1 过程控制系统工程设计概述 276
7.1.1 设计的一般要求 276
7.1.2 设计步骤 276
7.1.3 过程控制系统设计的主要内容 277
7.1.4 设计的其他要求 278
7.2 管道及仪表流程图（P＆ID）的设计 278
7.2.1 控制方案的确定 278
7.2.2 管道及仪表流程图（P＆ID）的设计内容 281
7.3.3 管道及仪表流程图（P＆ID）的绘制 283
7.3 仪表功能标志 284
7.3.1 功能标志组成 284
7.3.2 仪表的位号 284
7.4 文字符号 286
7.4.1 基本文字符号 286
7.4.2 典型的仪表回路号和仪表位号示例 290
7.4.3 仪表常用缩写字母 292
7.4.4 缩写字母的应用 292
7.5 图形符号 292
7.5.1 基本图形符号 295
7.5.2 图形符号的示例 297
7.6 测量点与连接线的图形符号 302
7.6.1 测量点的表示 302
7.6.2 仪表的各种连接线规定 303
7.7 自控系统图形符号示例 304
7.7.1 单参数控制系统图形符号示例 304
7.7.2 复杂控制系统图形符号示例 305
7.7.3 复杂控制系统图形符号示例 306
7.8 控制室的设计 307
7.8.1 总图位置的选择 307
7.8.2 布置和面积 308
7.8.3 操作站 309
7.8.4 建筑、结构设计要求 310
7.8.5 采光与照明 311
7.8.6 采暖、通风和空气调节 311
7.8.7 进线方式和室内电缆敷设 312
7.8.8 接地及安全保护 312
7.8.9 通讯 312
7.9 仪表供电设计规定 313
7.9.1 仪表供电范围、负荷等级与电源类型 313
7.9.2 仪表电源质量与容量 313
7.9.3 供电系统设计与设计条件 314
7.9.4 供电器材的选择 314
7.9.5 供电系统的配线 315
7.10 仪表系统接地设计规定 315
7.10.1 仪表系统接地原则 315
7.10.2 接地系统的构建 317
7.10.3 接地连接方法 318
7.10.4 接地联结的规格及结构要求 321
7.10.5 仪表系统接地注意事项 322
习题与思考题 324
第8章 计算机控制系统 325
8.1 计算机控制系统基础知识 325
8.1.1 计算机控制系统的分类 325
8.1.2 控制计算机的硬件组成 326
8.1.3 控制计算机系统的规模 328
8.1.4 计算机控制系统的结构模式 329
8.2 可编程控制器（PLC） 333
8.2.1 PLC功能及特点 333
8.2.2 PLC的结构 335
8.2.3 PLC的软件组成 339
8.2.4 PLC的工作原理 341
8.2.5 SIMATIC S7-1200系列PLC 342
8.2.6 SIMATIC S7-1500系列PLC 347
8.2.7 西门子S7系列PLC的开发软件 353
8.2.8 国内外主要PLC产品 355
8.3 集散控制系统（DCS） 358
8.3.1 集散控制系统的结构 358
8.3.2 DCS的网络通信 360
8.3.3 DCS的软件及组态 362
8.3.4 国内外主要DCS产品 365
8.4 现场总线控制系统（FCS） 370
8.4.1 现场总线结构及特点 370
8.4.2 主要现场总线技术 373
8.4.3 现场总线控制系统集成设计 378
8.4.4 现场总线技术的发展趋势 379
习题与思考题 382
第9章 监控组态软件 383
9.1 监控组态软件概述 383
9.1.1 组态概念 383
9.1.2 组态软件的功能 384
9.1.3 国内外主要组态软件 385
9.1.4 组态软件的发展趋势 386
9.2 组态王7.5 软件简介 388
9.2.1 组态王7.5 运行的软硬件环境 388
9.2.2 组态王7.5 软件的基本构成 388
9.2.3 组态王7.5 的主要功能 389
9.2.4 组态王7.5 的组成及版本类型 391
9.2.5 组态王的组态步骤 392
9.3 创建工程与设备、变量定义 394
9.3.1 组态王7.5 的工作界面 394
9.3.2 外部设备和数据变量的定义 396
9.4 监控画面组态 400
9.4.1 组态画面 400
9.4.2 监控画面的动画连接 403
9.4.3 组态王的命令语言 406
9.4.4 监控画面的切换 407
9.4.5 运行系统设置 407
9.5 数据趋势曲线 408
9.5.1 实时趋势曲线 408
9.5.2 历史趋势曲线组态 409
9.6 使用控件 412
9.6.1 组态王内置控件 412
9.6.2 ActiveX控件 414
9.7 报表系统 415
9.7.1 创建报表 415
9.7.2 常用报表函数 416
9.8 组态王的历史数据库 419
9.8.1 组态王变量的历史记录属性 419
9.8.2 历史记录存储及文件的格式 420
9.8.3 历史数据的查询 422
9.9 组态王与OPC交换数据 422
9.9.1 OPC简介 422
9.9.2 组态王与OPC的连接 423
9.9.3 OPC服务器与组态王数据词典的连接 425
9.9 4组态王作为OPC服务器的使用 425
习题与思考题 427
第10章 生产执行系统与企业资源计划 428
10.1 生产执行系统（MES） 428
10.1.1 MES概述 428
10.1.2 MES的体系结构 431
10.1.3 MES的构成与功能 433
10.1.4 MES和SCM等其他系统的关系模型 436
10.1.5 MES的技术标准与规范 438
10.1.6 MES关键技术 439
10.1.7 MES的实施策略 444
10.2 企业资源计划（ERP） 447
10.2.1 企业资源计划概述 447
10.2.2 物流管理 452
10.2.3 生产控制管理 456
10.2.4 财务管理 459
10.2.5 人力资源管理 462
10.2.6 ERP项目的实施 464
习题与思考题 470