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绪论1

第一篇 过程控制技术基本理论部分2

1 过程控制系统的基本概念2

1.1 过程控制系统的组成、分类及方块图和术语2

1.1.1 过程控制系统的组成及其分类2

1.1.2 过程控制系统的方块图及其术语3

1.2 对过程控制系统的基本要求5

1.2.1 过程控制系统的过渡过程5

1.2.2 对过程控制系统的基本要求5

小结6

例题和解答7

思考题与习题8

2 过程控制系统的数学模型9

2.1 被控对象的数学模型9

2.1.1 数学模型9

2.1.2 一阶被控对象的数学模型9

2.1.3 二阶被控对象的数学模型12

2.2 过程控制系统的传递函数13

2.2.1 传递函数13

2.2.2 过程控制系统的方块图及其简化15

2.2.3 过程控制系统的传递函数18

2.3 被控对象数学模型的实验测取21

2.3.1 对象的自衡特性21

2.3.2 阶跃法的数据处理22

小结25

例题和解答26

思考题与习题30

3 过程控制系统的分析32

3.1 过程控制系统的过渡过程分析32

3.1.1 一阶过程控制系统的过渡过程32

3.1.2 二阶过程控制系统的过渡过程33

3.1.3 过程控制系统过渡过程的质量指标38

3.1.4 过程控制系统过渡过程的质量指标评定40

3.2 过程控制系统的稳定性41

3.2.1 过程控制系统稳定的基本条件41

3.2.2 过程控制系统的稳定裕度43

3.3 常规控制规律对过程控制质量的影响44

3.3.1 常规控制器的控制规律44

3.3.2 常规控制器的控制规律对过程控制质量的影响47

小结52

例题和解答53

思考题与习题58

第二篇 过程控制技术工程应用部分59

4 单回路控制系统59

4.1 单回路控制系统的结构组成及工作原理59

4.1.1 单回路控制系统的结构组成59

4.1.2 单回路控制系统的工作原理59

4.2 单回路控制系统的运行与调试方法60

4.2.1 控制器PID控制规律与正反作用的选择方法60

4.2.2 单回路控制系统的运行62

4.2.3 单回路控制系统的调试方法64

4.3 单回路控制系统的设计方案分析67

4.3.1 被控变量与操纵变量的选择67

4.3.2 执行器的选择70

4.3.3 检测仪表的选择分析78

4.4 单回路控制系统的工程实施方案85

4.4.1 单回路控制系统的工程应用设计85

4.4.2 单回路控制系统的工程实施方案86

4.5 单回路控制系统的故障及排除故障方法89

4.5.1 单回路控制系统一般性故障的判断89

4.5.2 排除故障的分析法90

4.6 控制系统间的关联对控制质量的影响92

4.6.1 控制系统间的相互关联92

4.6.2 相互关联对控制质量的影响及消除方法93

小结94

例题和解答95

思考题与习题100

5 串级、比值、前馈控制系统103

5.1 串级控制系统应用103

5.1.1 串级控制系统的结构认识103

5.1.2 串级控制系统的工作机理105

5.1.3 串级控制系统的运行操作105

5.1.4 串级控制系统的调试方法107

5.1.5 串级控制系统的设计分析108

5.1.6 串级控制系统的实施案例109

5.1.7 串级控制系统的特点110

5.1.8 串级控制系统的工业应用114

5.2 比值控制系统应用116

5.2.1 比值控制系统的解决方案117

5.2.2 比值控制系统的运行与调试119

5.2.3 比值控制系统的实施120

5.3 前馈控制系统解决方案123

5.3.1 前馈控制的作用与特点123

5.3.2 前馈控制系统的解决方案125

小结127

例题和解答127

思考题与习题131

6 多变量过程控制系统133

6.1 均匀控制系统解决方案133

6.1.1 均匀控制的概念133

6.1.2 均匀控制系统的解决方案134

6.1.3 均匀控制系统的调试方法136

6.2 分程控制系统解决方案137

6.2.1 分程控制的概念137

6.2.2 分程控制系统的解决方案138

6.2.3 分程控制系统实施方法分析139

6.3 选择性控制系统解决方案141

6.3.1 选择性控制系统的认识141

6.3.2 选择性控制系统的解决方案141

6.3.3 控制器的积分饱和现象与防止措施145

6.4 自动联锁保护系统解决方案146

6.4.1 自动信号报警系统146

6.4.2 自动联锁保护系统148

小结150

例题和解答150

思考题与习题151

7 工业生产过程的自动控制方案153

7.1 流体输送设备运行过程的自动控制153

7.1.1 离心泵运行过程的自动控制153

7.1.2 往复泵运行过程的自动控制155

7.1.3 压缩机运行过程的自动控制156

7.1.4 离心式压缩机防喘振的自动控制156

7.2 传热过程的自动控制159

7.2.1 换热器的自动控制159

7.2.2 蒸汽加热器的自动控制161

7.2.3 冷却器的自动控制161

7.3 精馏塔生产过程的自动控制162

7.3.1 精馏塔的控制目标163

7.3.2 精馏塔的干扰因素163

7.3.3 精馏塔生产过程质量指标的选择164

7.3.4 精馏塔生产过程的自动控制方案166

7.4 锅炉生产过程的自动控制169

7.4.1 锅炉生产过程的控制要求170

7.4.2 锅炉汽包水位的自动控制171

7.4.3 过热蒸汽温度的自动控制174

7.4.4 锅炉燃烧过程的自动控制175

7.5 化学反应器生产过程的自动控制176

7.5.1 化学反应器的控制要求177

7.5.2 化学反应器的自动控制177

7.5.3 工业生产过程pH值的自动控制180

小结182

例题和解答182

思考题与习题184

8 过程控制工程设计基础186

8.1 工程设计的基本知识186

8.1.1 工程设计的任务和方法186

8.1.2 工程设计的标准和规定187

8.2 自控工程设计图形符号188

8.2.1 字母代号188

8.2.2 分散控制、共用显示、逻辑和计算机系统的设计符号189

8.2.3 过程显示图形符号和文字符号191

8.2.4 仪表位号及编制方法196

8.2.5 施工图中仪表管线编号原则及方法197

8.2.6 分散控制、共用显示、逻辑和计算机系统设计符号的应用示例198

8.3 集散控制系统的工程设计概况202

8.3.1 施工图设计的基本程序202

8.3.2 集散控制系统工程设计中的若干问题204

小结210

思考题与习题210

附录211

附录1 拉氏变换对照表211

附录2 被测变量及仪表组合功能示例212

附录3 工艺流程图上设备和机器图例符号213

附录4 工艺流程图上的物料代号215

附录5 工艺流程图上管道、管件、阀门及附件图例216

附录6 控制阀气开、气关形式选择参考表217

参考文献218