前言
第1章緒論1
1.1概述1
1.2過(guò)程控制的研究對(duì)象和目標(biāo)2
1.3過(guò)程控制的發(fā)展和趨勢(shì)2
1.4過(guò)程控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀3
1.5過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)4
第2章過(guò)程檢測(cè)儀表6
2.1概述6
2.1.1檢測(cè)誤差6
2.1.2儀表的性能指標(biāo)7
2.2溫度檢測(cè)9
2.2.1溫度的檢測(cè)方法9
2.2.2熱電偶10
2.2.3熱電阻13
2.2.4熱電偶、熱電阻的選用13
2.3流量檢測(cè)14
2.3.1流量的檢測(cè)方法14
2.3.2質(zhì)量流量計(jì)15
2.3.3容積式流量計(jì)16
2.3.4差壓式流量計(jì)16
2.3.5速度式流量計(jì)19
2.3.6流量?jī)x表的選用21
2.4壓力檢測(cè)22
2.4.1壓力的表示方法22
2.4.2常用壓力檢測(cè)儀表23
2.4.3壓力表的選用25
2.5物位檢測(cè)26
2.5.1物位檢測(cè)的方法27
2.5.2常用的物位檢測(cè)儀表27
2.5.3物位檢測(cè)儀表的選用32
2.6成分和物性參數(shù)的檢測(cè)32
2.6.1熱導(dǎo)式氣體成分檢測(cè)32
2.6.2磁導(dǎo)式含氧量檢測(cè)33
2.6.3紅外氣體分析儀34
2.6.4氣相色譜儀34
2.7變送器35
2.7.1量程遷移和零點(diǎn)遷移35
2.7.2溫度變送器36
2.7.3差壓變送器39
習(xí)題41
第3章執(zhí)行器43
3.1執(zhí)行器的構(gòu)成原理43
3.1.1氣動(dòng)執(zhí)行器43
3.1.2電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)45
3.1.3調(diào)節(jié)閥45
3.1.4執(zhí)行器的氣開(kāi)與氣關(guān)46
3.2流量特性46
3.2.1理想流量特性47
3.2.2壓降比對(duì)流量特性的影響48
3.3控制閥口徑的確定49
3.3.1控制閥流量系數(shù)Kv的計(jì)算50
3.3.2控制閥口徑的確定步驟50
3.4閥門(mén)定位器50
3.4.1電�矚忾y門(mén)定位器51
3.4.2閥門(mén)定位器的作用51
3.5氣動(dòng)薄膜控制閥的選用52
3.5.1控制閥結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇52
3.5.2控制閥流量特性的選擇53
3.5.3氣動(dòng)薄膜控制閥的安裝和使用56
習(xí)題56
第4章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)57
4.1控制系統(tǒng)的組成與性能指標(biāo)57
4.1.1控制系統(tǒng)的組成57
4.1.2控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)58
4.2典型的過(guò)程動(dòng)態(tài)特性與建模61
4.2.1典型的過(guò)程動(dòng)態(tài)特性61
4.2.2過(guò)程特性對(duì)控制性能指標(biāo)的
影響63
4.2.3過(guò)程動(dòng)態(tài)模型的建立64
4.3控制器的模擬控制算法65
4.3.1比例控制算法66
4.3.2比例積分控制算法67
4.3.3比例微分控制算法69
4.3.4模擬PID控制算法71
4.3.5PID參數(shù)整定71
4.4簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)74
4.4.1控制系統(tǒng)運(yùn)行的重要準(zhǔn)則74
4.4.2被控變量與操作變量的選擇74
4.4.3控制規(guī)律及控制器作用方向
的選擇75
4.4.4簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)
過(guò)程76
4.4.5簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)77
習(xí)題78
第5章常用復(fù)雜控制系統(tǒng)80
5.1串級(jí)控制系統(tǒng)80
5.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)的基本原理和
結(jié)構(gòu)80
5.1.2串級(jí)控制系統(tǒng)的性能分析81
5.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工程
應(yīng)用82
5.1.4串級(jí)控制系統(tǒng)控制器的參數(shù)
整定84
5.2均勻控制系統(tǒng)85
5.2.1均勻控制系統(tǒng)的基本原理和
結(jié)構(gòu)85
5.2.2均勻控制系統(tǒng)的控制規(guī)律選
擇及參數(shù)整定87
5.3前饋控制系統(tǒng)88
5.3.1前饋控制系統(tǒng)的基本原理和
性能分析88
5.3.2前饋控制的實(shí)例90
5.3.3前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工程
應(yīng)用91
5.4比值控制系統(tǒng)93
5.4.1比值控制系統(tǒng)的基本原理、結(jié)構(gòu)
和性能分析93
5.4.2比值控制方案的實(shí)施95
5.4.3比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程
應(yīng)用96
5.5分程控制系統(tǒng)97
5.5.1分程控制系統(tǒng)的基本原理、結(jié)構(gòu)
和性能分析97
5.5.2分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程
應(yīng)用99
5.6選擇性控制系統(tǒng)100
5.6.1選擇性控制系統(tǒng)的基本原理100
5.6.2選擇性控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和
性能分析101
5.6.3選擇性控制系統(tǒng)與其他控制系
統(tǒng)的結(jié)合102
5.6.4選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程
應(yīng)用105
5.7雙重控制系統(tǒng)106
5.7.1雙重控制系統(tǒng)的基本原理和
結(jié)構(gòu)106
5.7.2雙重控制系統(tǒng)的性能分析和
應(yīng)用實(shí)例106
5.7.3雙重控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程
應(yīng)用108
習(xí)題109
第6章流體輸送設(shè)備的控制111
6.1泵和壓縮機(jī)的控制111
6.1.1離心泵的控制111
6.1.2容積式泵的控制113
6.1.3風(fēng)機(jī)的控制114
6.1.4壓縮機(jī)的控制115
6.1.5變頻器調(diào)速控制116
6.2離心壓縮機(jī)的防喘振控制117
6.2.1離心壓縮機(jī)的喘振117
6.2.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的
設(shè)計(jì)118
6.2.3實(shí)例分析123
習(xí)題124
第7章傳熱設(shè)備的控制126
7.1傳熱設(shè)備的特性126
7.1.1換熱器靜態(tài)特性的基本
方程式126
7.1.2換熱器傳熱過(guò)程的動(dòng)態(tài)
特性127
7.2對(duì)象的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型128
7.3控制方案的確定131
7.4復(fù)雜控制系統(tǒng)134
習(xí)題136
第8章鍋爐設(shè)備的控制138
8.1鍋爐鍋筒水位的控制139
8.1.1鍋爐鍋筒水位的動(dòng)態(tài)特性139
8.1.2鍋爐鍋筒水位的控制及應(yīng)用
示例140
8.2蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)的控制143
8.3鍋爐燃燒控制系統(tǒng)144
習(xí)題147
第9章精餾塔的控制149
9.1概述149
9.1.1精餾塔的控制目標(biāo)149
9.1.2精餾塔的擾動(dòng)分析151
9.2精餾塔的特性152
9.2.1物料平衡和內(nèi)部物料平衡152
9.2.2能量平衡154
9.2.3進(jìn)料濃度zF和流量F對(duì)產(chǎn)品
質(zhì)量的影響155
9.3精餾塔被控變量的選擇157
9.3.1采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)157
9.3.2采用壓力補(bǔ)償?shù)臏囟茸鳛殚g接
質(zhì)量指標(biāo)158
9.4精餾塔的基本控制159
9.4.1產(chǎn)品質(zhì)量的開(kāi)環(huán)控制159
9.4.2按精餾段指標(biāo)的控制161
9.4.3按提餾段指標(biāo)的控制163
9.4.4精餾塔的塔壓控制163
9.5復(fù)雜控制系統(tǒng)在精餾塔中的應(yīng)用165
9.5.1串級(jí)控制165
9.5.2前饋�卜答伩刂�166
9.5.3選擇性控制166
9.6精餾塔的節(jié)能控制169
習(xí)題175
第10章化學(xué)反應(yīng)器的控制176
10.1化學(xué)反應(yīng)過(guò)程特性176
10.1.1化學(xué)反應(yīng)器的類型176
10.1.2化學(xué)反應(yīng)速度177
10.1.3化學(xué)平衡178
10.1.4轉(zhuǎn)化率179
10.1.5轉(zhuǎn)化率對(duì)反應(yīng)速度的影響179
10.2化學(xué)反應(yīng)器的基本控制180
10.2.1化學(xué)反應(yīng)器的控制要求180
10.2.2出料成分的控制181
10.2.3反應(yīng)過(guò)程間接質(zhì)量控制183
10.2.4pH控制184
10.2.5化學(xué)反應(yīng)器的推斷控制185
10.2.6穩(wěn)定外圍的控制186
10.3典型化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的控制系統(tǒng)
設(shè)計(jì)示例188
習(xí)題190
第11章過(guò)程控制工程設(shè)計(jì)與實(shí)例
分析191
11.1基礎(chǔ)知識(shí)191
11.2設(shè)計(jì)原則200
11.3實(shí)施步驟201
11.3.1項(xiàng)目確定與合同簽訂階段202
11.3.2初步設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)階段203
11.3.3仿真調(diào)試與安裝運(yùn)行階段207
11.3.4資料歸檔與項(xiàng)目驗(yàn)收階段209
11.4化工過(guò)程控制系統(tǒng)210
11.4.1化工過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)210
11.4.2工程化設(shè)計(jì)的具體步驟210
第12章化工過(guò)程設(shè)計(jì)實(shí)例212
案例1醋酸甲酯水解過(guò)程控制工程
設(shè)計(jì)212
12.1工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容212
12.2醋酸甲酯制醋酸的工藝流程212
12.3控制方案設(shè)計(jì)214
12.3.1控制目標(biāo)與要求214
12.3.2靈敏板位置確定214
12.3.3控制自由度分析215
12.3.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法215
12.4醋酸甲酯水解工藝控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)
模擬218
12.4.1ASPEN穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)218
12.4.2穩(wěn)態(tài)模擬轉(zhuǎn)到動(dòng)態(tài)模擬220
12.4.3控制方案動(dòng)態(tài)模擬220
12.5自控儀表與閥門(mén)選型224
12.5.1自控儀表的選型224
12.5.2控制閥的選取226
12.6控制系統(tǒng)軟件組態(tài)的實(shí)現(xiàn)226
12.6.1浙大中控DCS軟件226
12.6.2I/O點(diǎn)設(shè)置226
12.6.3控制方案的組態(tài)實(shí)現(xiàn)228
12.6.4監(jiān)控組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)228
12.6.5組態(tài)調(diào)試232
12.6.6儀表供配電與電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)232
案例2年產(chǎn)8萬(wàn)t甲基丙烯酸甲酯過(guò)程
控制方案工程設(shè)計(jì)233
12.7項(xiàng)目設(shè)計(jì)概況233
12.8工藝流程介紹233
12.8.1叔丁醇合成工段234
12.8.2甲基丙烯醛合成工段235
12.8.3甲基丙烯酸甲酯合成及
精制工段236
12.8.4甲醇回收工段237
12.9工藝流程分析238
12.9.1叔丁醇合成工段238
12.9.2甲基丙烯醛合成工段239
12.9.3甲基丙烯酸甲酯合成及精制
工段240
12.9.4甲醇回收工段242
12.10廠級(jí)過(guò)程控制方案的設(shè)計(jì)242
12.10.1設(shè)計(jì)依據(jù)243
12.10.2集散控制系統(tǒng)(DCS)243
12.10.3安全儀表系統(tǒng)（SIS）243
12.10.4現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)
(FCS)244
12.10.5緊急停車系統(tǒng)（ESD）244
12.10.6控制系統(tǒng)的確定244
12.11自控儀表的選型245
12.11.1儀表的選用原則245
12.11.2主要儀表的選用245
12.11.3儀表電源246
12.11.4儀表氣源246
12.12設(shè)備控制方案246
12.12.1泵的基本控制方案246
12.12.2壓縮機(jī)的控制方案247
12.12.3換熱器的控制方案249
12.12.4反應(yīng)器系統(tǒng)的控制方案254
12.12.5氣液分離器的控制方案254
12.12.6塔設(shè)備的控制方案256
12.13復(fù)雜控制方案257
12.13.1單閉環(huán)比值控制257
12.13.2分程控制257
12.14緊急停車系統(tǒng)（ESD）259
12.15安全儀表系統(tǒng)(SIS)設(shè)計(jì)259
12.15.1SIS簡(jiǎn)介259
12.15.2SIS設(shè)計(jì)260
第13章仿真平臺(tái)實(shí)訓(xùn)263
案例1三水箱仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
與開(kāi)發(fā)263
13.1三水箱仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)263
13.2三水箱數(shù)學(xué)模型的建立264
13.3基于Simulink的三水箱系統(tǒng)264
13.3.1對(duì)象仿真平臺(tái)搭建265
13.3.2開(kāi)環(huán)特性測(cè)試267
13.4控制方案設(shè)計(jì)與參數(shù)整定270
13.4.1閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)270
13.4.2PID控制器參數(shù)整定271
13.4.3閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試272
13.5三水箱仿真實(shí)驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)273
13.5.1力控組態(tài)軟件平臺(tái)搭建273
13.5.2OPC方式MCGS與MATLAB的
數(shù)據(jù)交換274
13.5.3曲線顯示276
13.5.4報(bào)警顯示278
案例2加氫反應(yīng)制環(huán)己胺反應(yīng)過(guò)程控制
系統(tǒng)設(shè)計(jì)280
13.6化學(xué)反應(yīng)過(guò)程機(jī)理模型280
13.6.1化學(xué)反應(yīng)過(guò)程特性280
13.6.2苯胺加氫反應(yīng)過(guò)程機(jī)理模型281
13.7過(guò)程控制方案設(shè)計(jì)282
13.7.1傳統(tǒng)控制策略設(shè)計(jì)282
13.7.2控制策略改進(jìn)283
13.7.3閥門(mén)選型285
13.7.4控制閥正反作用的選擇285
13.8控制系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)與測(cè)試285
13.8.1開(kāi)環(huán)對(duì)象模型建立285
13.8.2串級(jí)控制策略實(shí)現(xiàn)288
13.8.3控制系統(tǒng)抗擾動(dòng)能力測(cè)試290
13.9WinCC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)292
13.9.1OPC技術(shù)292
13.9.2WinCC與MATLAB的OPC
互連292
13.9.3WinCC過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)293
案例3基于TE過(guò)程的系統(tǒng)仿真與
分析293
13.10TE過(guò)程工藝過(guò)程分析294
13.10.1TE過(guò)程工藝分析294
13.10.2TE過(guò)程仿真平臺(tái)295
13.11TE過(guò)程控制策略設(shè)計(jì)297
13.11.1控制方案297
13.11.2TE過(guò)程模型測(cè)試299
13.12TE過(guò)程仿真平臺(tái)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)
設(shè)計(jì)301
13.12.1MCGS與Excel之間的通信301
13.12.2MCGS與MATLAB之間的
通信302
13.12.3力控與Excel之間的通信304
參考文獻(xiàn)306