过程控制仪表及控制系统

前言

第1章绪论

1.1过程控制系统的组成及其分类

1.1.1过程控制系统的组成

1.1.2过程控制系统的分类

1.2过程控制系统的特点

1.3过程控制系统的质量指标

1.3.1系统过渡过程质量指标

1.3.2误差(偏差)性能指标

1.4过程控制系统的发展概况

1.4.1仪表化与局部自动化阶段

1.4.2综合自动化阶段

1.4.3全盘自动化阶段

思考题与习题

第2章被控过程的数学模型

2.1概述

2.1.1建立被控过程数学模型的目的

2.1.2被控过程数学模型的类型

2.2解析法建立过程的数学模型

2.2.1单容过程的建模

2.2.2多容过程的建模

2.3响应曲线辨识过程的数学模型

2.3.1阶跃响应曲线的测定

2.3.2矩形脉冲响应曲线的测定

2.3.3由阶跃响应曲线确定

过程的数学模型

2.4相关函数法辨识过程的

数学模型

思考题与习题

第3章检测变送仪表

3.1概述

3.2差压变送器

3.2.1DDZ-Ⅲ差压变送器

3.2.2差动电容差压变送器

3.2.3微型化压力变送器

3.3温度变送器

3.3.1DDZ-Ⅲ型温度变送器

3.3.2微型化温度变送器

3.4流量检测与变送

3.4.1概述

3.4.2差压式流量计

3.4.3靶式流量计

3.4.4浮子流量计

3.4.5容积式流量计

3.4.6涡轮流量计

3.4.7涡街流量计

3.4.8电磁流量计

3.5液位变送器

3.5.1浮力式液位变送器

3.5.2静压力式液位变送器

3.6成分分析仪表

3.6.1红外气体分析仪

3.6.2气相色谱分析仪

3.6.3热磁式氧分析仪

3.6.4氧化锆氧量分析仪

3.7智能变送器

3.7.1单总线智能温度变送器

3.7.2基于I2C总线的智能温度变送器

3.7.3多通道智能温度变送器

3.7.4ST-3000系列智能变送器

3.7.53051型智能压力变送器

3.7.6EJA型差压智能变送器

3.7.7虚拟变送器

思考题与习题

第4章过程控制仪表

4.1DDZ-Ⅲ型调节器

4.1.1输人电路

4.1.2比例微分电路

4.1.3比例积分电路

4.1.4整机的比例积分微分电路传递函数

4.1.5输出电路

4.1.6手动操作电路和无平衡无扰动切换

4.1.7指示电路

4.2改进型调节器

4.2.1抗积分饱和调节器

4.2.2微分先行PID调节器

4.2.3比例微分先行PID调节器

4.2.4非线性PID调节器

4.3数字式调节器

4.3.1数字式调节器控制规律的实现

4.3.2数字式调节器的组成

4.3.3专家自整定调节器

4.3.4虚拟调节仪表

4.4执行器

4.4.1概述

4.4.2电动执行机构

4.4.3气动执行机构

4.4.4气动薄膜调节阀

4.5电-气转换器和阀门定位器

4.5.1电-气转换器

4.5.2电-气阀门定位器

思考题与习题

第5章控制系统辅助仪表

5.1自动平衡显示记录仪表

5.1.1电子电位差式自平衡显示记录仪表

5.1.2电桥自动平衡显示记录仪表

5.1.3放大器

5.2DDZ-Ⅲ指示记录仪

5.2.1仪表的整机构成

5.2.2测量组件

5.3现代显示记录仪表

5.3.1显示记录仪表的发展趋势

5.3.2全数字式显示记录仪表

5.3.3数字模拟混合显示记录仪表

5.3.4虚拟显示记录仪表

5.4安全栅

5.4.1安全火花防爆的一般概念

5.4.2安全栅的类型

5.4.3变压器隔离式安全栅

思考题与习题

第6章单回路控制系统的设计

6.1概述

6.1.1一般要求

6.1.2控制方案

6.1.3基本方法

6.1.4设计步骤

6.1.5主要内容

6.2单回路控制系统方案设计

6.2.1被控参数的选择

6.2.2控制参数的选择

6.2.3测量变送器的特性对控制质量的影响

6.2.4信号传送时延问题

6.2.5执行器的选择

6.2.6调节器控制规律的选择

6.2.7调节器正、反作用的确定

6.3单回路控制系统调节器参数的整定

6.3.1工程整定法

6.3.2计算机仿真寻优整定法

6.4单回路控制系统的投运

6.5单回路控制系统设计举例

6.5.1喷雾式干燥设备控制系统设计

6.5.2贮槽液位控制系统设计

思考题与习题

第7章提高控制质量的控制系统

7.1串级控制系统的设计

7.1.1基本概念

7.1.2串级控制系统的特点

7.1.3串级控制系统的工业应用

7.1.4串级控制系统设计

7.1.5串级控制系统的整定

7.1.6串级控制系统实例分析

7.2前馈控制系统

7.2.1概述

7.2.2前馈控制系统结构形式

7.2.3前馈控制规律及其实施

7.2.4前馈控制系统的选用原则

7.2.5前馈控制系统设计

7.2.6前馈控制系统的工程整定

7.2.7前馈控制系统应用举例

7.3大时延控制系统

7.3.1概述

7.3.2常规控制系统

7.3.3预估控制系统

7.3.4采样控制系统

7.3.5应用举例

思考题与习题

第8章满足特定要求的过程控制系统

8.1比值控制系统

8.1.1概述

8.1.2控制方案

8.1.3系统设计

8.1.4系统实施

8.1.5系统整定

8.1.6注意问题

8.2均匀控制系统

8.2.1概述

8.2.2控制方案

8.2.3系统整定

8.3分程控制系统

8.3.1概述

8.3.2控制方案

8.3.3系统设计

8.3.4工业应用

8.4选择控制系统

8.4.1概述

8.4.2控制方案

8.4.3系统设计

8.4.4设计原则应用举例

思考题与习题

第9章先进控制系统

9.1模糊控制系统

9.1.1概述

9.1.2模糊控制器设计

9.1.3模糊控制系统实例

9.2集散控制系统

9.2.1概述

9.2.2集散控制系统的特点

9.2.3集散控制系统的硬件结构

9.2.4集散控制系统的软件及其组态

9.2.5集散控制系统的网络通信

9.2.6集散控制系统的工程化设计及其实施

9.2.7DCS工业应用示例

9.2.8集散控制系统的发展趋势

9.3现场总线控制系统

9.3.1现场总线的结构及组成

9.3.2典型总线性能比较

9.3.3现场总线控制系统的特点

9.3.4现场总线控制系统

9.3.5现场总线控制系统应用实例

9.3.6现场总线控制系统的发展趋势

思考题与习题

参考文献

　　本书以被控过程的特性、检测变送器、过程控制仪表、过程控制系统的设计和分析为主线展开论述。系统地阐述了各种过程控制系统的基本原理、结构、特点和应用。　　书中有大量的过程控制系统实例分析，通过对应用实例的分析，举一反三，引导学生正确理解和应用新理论、新知识、新技术和新方法去解决生产实际中遇到的问题，提高学生分析和解决问题的能力。理论联系实际，重在能力培养，适合应用型、创新型人才培养。　　本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。　　本书以过程的特性、检测变送器、过程控制仪表、过程控制系统的设计和分析为主线展开论述。除了介绍目前仍在应用的DDZ－Ⅲ变送器、过程控制仪表和传统的过程控制系统外，结合生产过程自动控制技术的发展和趋势，引入了新的内容，对微型化和智能化变送器、计算机集散控制系统和现场总线自动控制系统进行了系统和深入的论述和分析。　　本书有大量的过程控制系统的实例分析。　　本书可作为高校自动化、电气工程及其自动化、化学工程、环境工程、食品科学与工程、工业工程等专业本科教材，亦可作为相关专业的研究生及工程技术人员的参考书。