过程控制系统及其应用

序

前言

第一章 过程控制的基本概念1

第一节 过程控制的发展概况1

第二节 过程控制系统的组成2

一、被控对象3

二、传感器和变送器3

三、控制器3

四、执行器3

五、控制阀3

第三节 过程控制的分类4

一、各种分类方法4

二、设定值分类4

第四节 生产对过程控制的要求和指标4

一、生产对过程控制的要求4

二、过程控制系统的品质指标5

习题6

第二章 过程检测仪表8

第一节 自动化仪表基本品质指标8

一、仪表测量过程的测量误差及表示8

二、检测仪表的基本技术性能指标9

第二节 温度检测仪表11

一、概述11

二、热电偶温度计12

三、热电阻温度计20

四、辐射测温方法23

第三节 压力（差压）检测仪表26

一、概述26

二、弹性式压力测量元件27

三、压力（差压）变送器28

第四节 流量检测仪表34

一、差压式流量计35

二、电磁流量计37

三、涡街流量计37

四、超声波流量计38

五、质量流量计39

第五节 物位检测仪表41

一、物位仪表种类41

二、静压式液位变送器42

三、超声波液位计44

习题45

第三章 过程通道信号处理及调节仪表47

第一节 温度变送器47

一、概述47

二、放大单元工作原理48

三、热电偶温度变送器量程单元49

四、变送器的信号调试方法52

五、DBW型温度变送器的型号表示53

六、DCW型温度变送器54

第二节 DDZ-Ⅲ型全刻度指示调节器55

一、概述55

二、基型调节器的工作原理55

三、可编程序数字调节器65

习题67

第四章 执行器68

第一节 电动执行器68

一、概述68

二、电动执行单元组成及工作原理69

第二节 气动执行器72

一、控制阀概述72

二、控制阀的选择73

三、阀门定位器75

习题75

第五章 过程控制对象的动态特性76

第一节 有自平衡能力对象的动态特性77

一、单容对象的动态特性77

二、多容对象的动态特性81

三、具有纯滞后对象的动态特性82

第二节 无自平衡能力对象的动态特性84

一、单容对象的动态特性84

二、双容对象的动态特性84

第三节 时域法辨识对象的动态特性86

一、阶跃响应曲线的测定86

二、由阶跃响应曲线求对象的传递函数87

习题102

第六章 单回路控制系统103

第一节 系统组成和设计概述103

一、单回路控制系统的组成103

二、单回路控制系统的设计概述103

第二节 被控量和操纵量的选择104

一、被控量的选择104

二、操纵量的选择104

三、过程静态特性分析104

四、过程动态特性分析105

第三节 比例、积分、微分控制及控制器的选型109

一、比例、积分、微分控制规律109

二、控制器的选型111

三、控制器的正反作用选择111

第四节 控制器的参数整定112

一、过渡过程参数整定112

二、经验法112

三、稳定边界法113

四、衰减曲线法114

五、响应曲线法115

六、衰减频率特性法116

习题118

第七章 复杂控制系统120

第一节 串级控制系统120

一、串级控制系统的概念120

二、串级控制系统的工作过程及特点122

三、串级控制系统的应用范围129

四、串级控制系统的设计130

五、串级控制系统的投运与整定134

第二节 前馈及复合控制136

一、前馈及复合控制的基本概念136

二、前馈控制系统的几种典型结构形式139

三、前馈控制规律的实施143

四、用计算机实施前馈控制146

五、前馈控制系统的参数整定147

六、前馈控制系统的选用原则150

第三节 大时延控制150

一、概述150

二、常规控制方案151

三、采样控制系统方案155

四、Smith预估补偿方案157

第四节 比值控制系统164

一、基本概念164

二、常见的比值控制方案164

三、比值控制系统设计中的几个问题168

四、比值控制系统的参数整定170

习题172

第八章 计算机过程控制系统175

第一节 计算机控制技术概述175

一、概述175

二、过程计算机控制系统的组成175

三、过程计算机控制系统的分类177

第二节 过程输入输出通道基本原理179

一、AI通道179

二、AＯ通道181

三、DI、DO通道182

第三节 过程计算机常规控制技术183

第四节 闭环控制系统的仿真算法186

一、A/D单元的离散描述186

二、D/A保持器的传递函数187

三、离散闭环控制系统数字仿真编程的递推求解法188

四、确定采样周期T需注意的问题191

第五节 工业控制组态软件191

一、概述191

二、组态软件的系统结构与功能192

第六节 集散控制系统195

一、集散控制系统在工业中的应用195

二、集散控制系统的结构与功能196

三、集散控制系统发展199

第七节 现场总线技术200

一、现场总线技术及其产生的背景200

二、现场总线的工作原理201

三、现场总线的技术特点203

四、几种典型的现场总线204习题204

第九章 过程自动化控制系统的应用实例206

第一节 恒压供水控制系统206

一、概述206

二、恒水压控制装置207

三、其他方案208

第二节 楼宇设备管理和监控系统209

一、概述209

二、系统组成及工作原理209

三、系统软件212

四、系统的优点212

第三节 变风量空调系统213

一、变风量空调系统概述213

二、变风量空调系统的自动控制214

参考文献219

《过程控制系统及其应用(第2版)》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,普通高等教育职能建筑规划教材之一。《过程控制系统及其应用(第2版)》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是电气工程及其自动化专业的专业课教材，系智能建筑系列教材之一，是在学完电子技术基础（模拟电子，数字电子）、传感器原理、微机原理及自动控制理论课程后开设的后续课程。目的是培养该专业的学生以自动控制为基础，能以自动化仪表或以工业控制计算机构成过程控制系统及有关的电气自动控制系统，并能进行工程设计、安装、调试，从而对过程控制系统有更全面的认识。《过程控制系统及其应用(第2版)》重点讲解过程控制系统的电气设计以及自动控制的实现，如何进行控制参数的工程调试及整定，即从应用的角度出发，使学生在学习过程中，对过程控制系统的构成、设计和应用有一个全面的理解。对检测仪表和过程控制仪表，《过程控制系统及其应用(第2版)》也作了较全面的介绍。在内容上，《过程控制系统及其应用(第2版)》避免与自动控制原理课程过多重叠。《过程控制系统及其应用(第2版)》偏重实用性的训练，使学生能学到一定的实际系统的设计、使用、调试的知识。《过程控制系统及其应用(第2版)》还单列一章介绍工程实例。计算机过程控制系统和监控网络系统已广泛应用于众多行业和领域，因此《过程控制系统及其应用(第2版)》也加强了该部分的有关内容。《过程控制系统及其应用(第2版)》可供电气工程、电气自动化专业本科生教学之用，也可供有关的技术人员参考。