第1章 绪论 1
1.1 过程控制介绍 1
1.2 过程控制系统的组成及其分类 2
1.2.1 过程控制系统的组成 2
1.2.2 过程控制系统的分类 3
1.3 过程控制系统的发展 5
1.4 “过程控制工程”课程的性质和任务 8
本章小结 9
思考题与习题 9
第2章 过程建模 10
2.1 数学模型 10
2.2 机理建模 11
2.2.1 单容过程的数学模型 11
2.2.2 有纯滞后过程的数学模型 14
2.2.3 多容过程的数学模型 15
2.3 实验建模 17
2.3.1 实验建模的一般程序 17
2.3.2 阶跃响应法 18
2.3.3 脉冲响应法 22
2.3.4 最小二乘法 24
本章小结 28
思考题与习题 29
第3章 过程参数的检测与变送 31
3.1 概述 31
3.1.1 测量误差 31
3.1.2 自动化仪表的性能指标 32
3.1.3 自动化仪表的选用 34
3.2 温度检测与变送 35
3.2.1 概述 35
3.2.2 热电偶温度计 36
3.2.3 常用热电偶的结构形式 39
3.2.4 热电阻温度计 40
3.2.5 温度检测仪表的选用原则 42
3.2.6 DDZ-Ⅲ型温度变送器 44
3.3 压力检测与变送 48
3.3.1 概述 48
3.3.2 弹性式压力表 50
3.3.3 电气式压力表 51
3.3.4 压力检测仪表的选用与安装 51
3.4 流量检测与变送 52
3.4.1 概述 52
3.4.2 差压流量计 53
3.4.3 椭圆齿轮流量计 56
3.5 液位检测与变送 57
3.5.1 静压式液位计 57
3.5.2 电容式液位计 58
3.5.3 液位检测仪表的选用原则 59
3.6 变送器 60
3.6.1 矢量机构力平衡式差压变送器 60
3.6.2 电容式差压变送器 63
3.6.3 ST3000智能变送器 65
3.7 成分分析仪表 66
3.7.1 红外线气体分析仪 67
3.7.2 氧化锆氧量分析仪 68
本章小结 71
思考题与习题 71
第4章 过程控制仪表 73
4.1 概述 73
4.2 DDZ-Ⅲ型控制器 73
4.2.1 输入电路 74
4.2.2 比例微分电路 77
4.2.3 比例积分电路 77
4.2.4 Ⅲ型控制器的传递函数 78
4.2.5 输出电路 80
4.2.6 手动操作电路 80
4.2.7 指示电路 81
4.3 运算器（运算单元） 82
4.3.1 加减器 82
4.3.2 乘除器 83
4.4 可编程调节器 85
4.4.1 概述 85
4.4.2 KMM可编程调节器的体系结构 86
4.4.3 KMM可编程调节器的主要功能及应用 92
4.4.4 KMM可编程调节器的软件设计 104
4.5 执行器 106
4.5.1 概述 106
4.5.2 执行机构 106
4.5.3 调节机构 109
4.5.4 阀门定位器 112
4.6 变频器 116
4.6.1 概述 116
4.6.2 变频器原理 116
4.6.3 变频器功能 117
本章小结 117
思考题与习题 118
第5章 简单控制系统 119
5.1 控制系统的品质指标 119
5.1.1 以阶跃响应曲线定义的单项指标 119
5.1.2 偏差积分综合指标 120
5.1.3 准品质指标（过程可控度） 121
5.1.4 三类指标之间的关系 123
5.2 简单控制系统的方案设计 125
5.2.1 受控变量的选择 125
5.2.2 操纵变量的选择 128
5.2.3 执行器的选择 136
5.2.4 测量变送环节在系统设计中的考虑 139
5.2.5 控制器的选型及应用 140
5.2.6 简单控制系统的设计原则及应用实例 146
5.3 简单控制系统的参数整定 148
5.3.1 概述 148
5.3.2 工程整定法 149
5.3.3 控制系统参数整定实例 154
本章小结 157
思考题与习题 158
第6章 直接数字控制系统 160
6.1 从常规控制到计算机控制 160
6.1.1 常规控制 160
6.1.2 计算机控制 161
6.2 过程通道 162
6.2.1 模拟量输入/输出通道 163
6.2.2 数字量I/O通道 165
6.3 信号采集、数字滤波及数据处理 167
6.3.1 香农采样定理及采样频率的选择 167
6.3.2 数字滤波 169
6.3.3 数据处理 173
6.4 DDC系统的PID算式 175
6.4.1 基本PID控制算式 175
6.4.2 对基本PID控制算式的改进 176
6.5 DDC系统在工业过程控制中的应用 180
6.5.1 计算机控制系统的设计过程 180
6.5.2 DDC系统设计举例——全自动电镀电源的设计 182
本章小结 187
思考题与习题 187
第7章 改善控制品质的复杂控制 189
7.1 串级控制系统 189
7.1.1 概述 189
7.1.2 串级控制系统的特点与分析 194
7.1.3 串级控制系统的工业应用 201
7.1.4 串级控制系统的设计 204
7.1.5 串级控制系统的投运与参数整定 209
7.2 前馈控制 210
7.2.1 前馈与反馈 210
7.2.2 前馈-反馈复合控制系统 215
7.2.3 前馈-串级控制系统 216
7.2.4 前馈控制的工业应用 218
7.2.5 数字前馈控制系统 223
7.3 大滞后补偿控制 224
7.3.1 Smith预估补偿控制 225
7.3.2 改进型Smith预估补偿控制 227
7.4 多变量解耦控制 227
7.4.1 多变量耦合 227
7.4.2 相对增益 229
7.4.3 多变量解耦系统设计 231
7.4.4 解耦控制系统实例 235
本章小结 237
思考题与习题 238
第8章 满足某种特殊要求的复杂控制 241
8.1 比值控制 241
8.1.1 比值控制的提出 241
8.1.2 比值控制的常用结构 241
8.1.3 从物料流量比到仪表信号比 245
8.1.4 比值控制的工业应用 247
8.2 分程控制 250
8.2.1 概述 250
8.2.2 分程控制的目的 251
8.2.3 分程控制的设计及生产方面的应用 252
8.3 选择性控制 255
8.3.1 概述 255
8.3.2 选择性控制的类型 256
8.3.3 选择性控制在工业中的应用 257
本章小结 261
思考题与习题 261
第9章 智能控制 263
9.1 模糊控制 263
9.1.1 概述 263
9.1.2 模糊控制系统的组成 264
9.1.3 模糊控制系统的原理与特点 265
9.1.4 模糊控制器 266
9.1.5 工程实例 272
9.2 预测控制 276
9.2.1 概述 276
9.2.2 预测控制的特点 277
9.2.3 预测控制算法 277
9.2.4 预测控制的工业应用实例 281
9.3 神经网络控制 284
9.3.1 概述 284
9.3.2 神经网络控制的结构与问题 285
9.3.3 神经网络PID控制 288
9.4 专家控制 290
9.4.1 概述 291
9.4.2 专家控制系统 293
9.4.3 专家控制器示例 295
9.5 推理控制与软测量技术 297
9.5.1 推理控制 297
9.5.2 软测量技术 300
本章小结 305
思考题与习题 305
第10章 集散控制系统 306
10.1 集散控制系统的基本组成 306
10.1.1 DCS网络 306
10.1.2 控制站 307
10.1.3 操作员站 308
10.1.4 工程师站 309
10.2 集散控制系统的特点与发展趋势 309
10.2.1 DCS的主要特点 309
10.2.2 DCS的发展趋势 310
10.3 典型DCS 311
10.3.1 Honeywell公司的TDC3000系统 311
10.3.2 Foxboro公司的L/A Series系统 312
10.3.3 YOKOGAWA公司的CENTUM系统 314
10.3.4 中控集团的CS2000 315
10.4 监督控制与数据采集系统 317
10.4.1 概述 317
10.4.2 SCADA系统与DCS的比较 318
10.4.3 组态软件 318
本章小结 319
思考题与习题 319
第11章 工业控制网络技术 320
11.1 现场总线 320
11.1.1 概述 320
11.1.2 现场总线系统结构 320
11.1.3 现场总线的特点与优点 321
11.1.4 主流现场总线 322
11.2 工业以太网及基于Web的监控系统 323
11.2.1 控制系统中以太网的引入 323
11.2.2 工业以太网的特点 324
11.2.3 基于Web的远程监控 325
本章小结 327
思考题与习题 328
附录 329
附录A 分程控制中控制阀的部分组成状态与对应形式 329
附录B 过程控制系统的设计标准与识图简介 330
B.1 过程控制的文字标准 330
B.2 过程控制的图形符号标准 331
B.3 过程控制的文字代号标准 336
B.4 仪表位的编制方法实例 338
参考文献 339