定 價：53 元
叢書名：“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目 卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認證系列規(guī)劃
- 作者：薄翠梅 編著
- 出版時間：2021/2/1
- ISBN：9787111669197
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP273
- 頁碼：306
- 紙張：
- 版次：
- 開本：
本書共13章，闡述了過程控制系統(tǒng)的結構、原理、特點、設計及應用等問題，探討了流程工業(yè)典型生產(chǎn)單元控制方案的工程設計、系統(tǒng)調(diào)試與運行分析。方法篇（第1～5章）詳細介紹了過程特性、檢測儀表、執(zhí)行器和常用控制系統(tǒng)；應用篇（第6～10章）講解了流體輸送設備、傳熱設備、鍋爐設備、精餾塔、化學反應器等典型單元的控制方案設計與應用；設計篇（第11～13章）講解了過程控制工程設計以及化工過程設計實例與模擬仿真系統(tǒng)開發(fā)實例。全書內(nèi)容豐富，覆蓋面廣，理論聯(lián)系實際，為便于學習與理解，提供了豐富的習題。
本書可作為高校自動化專業(yè)的過程控制教材，也可作為流程工業(yè)工程技術人員和管理人員的自學用書，還可作為高等院校本�？葡嚓P專業(yè)師生的參考用書。
(本書責任編輯郵箱：jinacmp@163.com)
前言
第1章緒論1
1.1概述1
1.2過程控制的研究對象和目標2
1.3過程控制的發(fā)展和趨勢2
1.4過程控制系統(tǒng)的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀3
1.5過程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢4
第2章過程檢測儀表6
2.1概述6
2.1.1檢測誤差6
2.1.2儀表的性能指標7
2.2溫度檢測9
2.2.1溫度的檢測方法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14
2.3.1流量的檢測方法14
2.3.2質(zhì)量流量計15
2.3.3容積式流量計16
2.3.4差壓式流量計16
2.3.5速度式流量計19
2.3.6流量儀表的選用21
2.4壓力檢測22
2.4.1壓力的表示方法22
2.4.2常用壓力檢測儀表23
2.4.3壓力表的選用25
2.5物位檢測26
2.5.1物位檢測的方法27
2.5.2常用的物位檢測儀表27
2.5.3物位檢測儀表的選用32
2.6成分和物性參數(shù)的檢測32
2.6.1熱導式氣體成分檢測32
2.6.2磁導式含氧量檢測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量程遷移和零點遷移35
2.7.2溫度變送器36
2.7.3差壓變送器39
習題41
第3章執(zhí)行器43
3.1執(zhí)行器的構成原理43
3.1.1氣動執(zhí)行器43
3.1.2電動執(zhí)行機構45
3.1.3調(diào)節(jié)閥45
3.1.4執(zhí)行器的氣開與氣關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的計算50
3.3.2控制閥口徑的確定步驟50
3.4閥門定位器50
3.4.1電氣閥門定位器51
3.4.2閥門定位器的作用51
3.5氣動薄膜控制閥的選用52
3.5.1控制閥結構形式及材質(zhì)的選擇52
3.5.2控制閥流量特性的選擇53
3.5.3氣動薄膜控制閥的安裝和使用56
習題56
第4章簡單控制系統(tǒng)57
4.1控制系統(tǒng)的組成與性能指標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58
4.2典型的過程動態(tài)特性與建模61
4.2.1典型的過程動態(tài)特性61
4.2.2過程特性對控制性能指標的
影響63
4.2.3過程動態(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簡單控制系統(tǒng)的工程設計與實現(xiàn)74
4.4.1控制系統(tǒng)運行的重要準則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簡單控制系統(tǒng)的計算機實現(xiàn)
過程76
4.4.5簡單控制系統(tǒng)的投運77
習題78
第5章常用復雜控制系統(tǒng)80
5.1串級控制系統(tǒng)80
5.1.1串級控制系統(tǒng)的基本原理和
結構80
5.1.2串級控制系統(tǒng)的性能分析81
5.1.3串級控制系統(tǒng)的設計與工程
應用82
5.1.4串級控制系統(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
結構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前饋控制的實例90
5.3.3前饋控制系統(tǒng)的設計與工程
應用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、結構
和性能分析93
5.4.2比值控制方案的實施95
5.4.3比值控制系統(tǒng)的設計和工程
應用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、結構
和性能分析97
5.5.2分程控制系統(tǒng)的設計和工程
應用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)的基本結構和
性能分析101
5.6.3選擇性控制系統(tǒng)與其他控制系
統(tǒng)的結合102
5.6.4選擇性控制系統(tǒng)的設計和工程
應用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
結構106
5.7.2雙重控制系統(tǒng)的性能分析和
應用實例106
5.7.3雙重控制系統(tǒng)的設計和工程
應用108
習題109
第6章流體輸送設備的控制111
6.1泵和壓縮機的控制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風機的控制114
6.1.4壓縮機的控制115
6.1.5變頻器調(diào)速控制116
6.2離心壓縮機的防喘振控制117
6.2.1離心壓縮機的喘振117
6.2.2離心壓縮機防喘振控制系統(tǒng)的
設計118
6.2.3實例分析123
習題124
第7章傳熱設備的控制126
7.1傳熱設備的特性126
7.1.1換熱器靜態(tài)特性的基本
方程式126
7.1.2換熱器傳熱過程的動態(tài)
特性127
7.2對象的動態(tài)數(shù)學模型128
7.3控制方案的確定131
7.4復雜控制系統(tǒng)134
習題136
第8章鍋爐設備的控制138
8.1鍋爐鍋筒水位的控制139
8.1.1鍋爐鍋筒水位的動態(tài)特性139
8.1.2鍋爐鍋筒水位的控制及應用
示例140
8.2蒸汽過熱系統(tǒng)的控制143
8.3鍋爐燃燒控制系統(tǒng)144
習題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149
9.1.2精餾塔的擾動分析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進料濃度zF和流量F對產(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157
9.3.2采用壓力補償?shù)臏囟茸鳛殚g接
質(zhì)量指標158
9.4精餾塔的基本控制159
9.4.1產(chǎn)品質(zhì)量的開環(huán)控制159
9.4.2按精餾段指標的控制161
9.4.3按提餾段指標的控制163
9.4.4精餾塔的塔壓控制163
9.5復雜控制系統(tǒng)在精餾塔中的應用165
9.5.1串級控制165
9.5.2前饋反饋控制166
9.5.3選擇性控制166
9.6精餾塔的節(jié)能控制169
習題175
第10章化學反應器的控制176
10.1化學反應過程特性176
10.1.1化學反應器的類型176
10.1.2化學反應速度177
10.1.3化學平衡178
10.1.4轉化率179
10.1.5轉化率對反應速度的影響179
10.2化學反應器的基本控制180
10.2.1化學反應器的控制要求180
10.2.2出料成分的控制181
10.2.3反應過程間接質(zhì)量控制183
10.2.4pH控制184
10.2.5化學反應器的推斷控制185
10.2.6穩(wěn)定外圍的控制186
10.3典型化學反應過程的控制系統(tǒng)
設計示例188
習題190
第11章過程控制工程設計與實例
分析191
11.1基礎知識191
11.2設計原則200
11.3實施步驟201
11.3.1項目確定與合同簽訂階段202
11.3.2初步設計與詳細設計階段203
11.3.3仿真調(diào)試與安裝運行階段207
11.3.4資料歸檔與項目驗收階段209
11.4化工過程控制系統(tǒng)210
11.4.1化工過程控制系統(tǒng)設計210
11.4.2工程化設計的具體步驟210
第12章化工過程設計實例212
案例1醋酸甲酯水解過程控制工程
設計212
12.1工程設計的內(nèi)容212
12.2醋酸甲酯制醋酸的工藝流程212
12.3控制方案設計214
12.3.1控制目標與要求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)設計方法215
12.4醋酸甲酯水解工藝控制系統(tǒng)動態(tài)
模擬218
12.4.1ASPEN穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)218
12.4.2穩(wěn)態(tài)模擬轉到動態(tài)模擬220
12.4.3控制方案動態(tài)模擬220
12.5自控儀表與閥門選型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)的實現(xiàn)226
12.6.1浙大中控DCS軟件226
12.6.2I/O點設置226
12.6.3控制方案的組態(tài)實現(xiàn)228
12.6.4監(jiān)控組態(tài)畫面設計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)設計232
案例2年產(chǎn)8萬t甲基丙烯酸甲酯過程
控制方案工程設計233
12.7項目設計概況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廠級過程控制方案的設計242
12.10.1設計依據(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設備控制方案246
12.12.1泵的基本控制方案246
12.12.2壓縮機的控制方案247
12.12.3換熱器的控制方案249
12.12.4反應器系統(tǒng)的控制方案254
12.12.5氣液分離器的控制方案254
12.12.6塔設備的控制方案256
12.13復雜控制方案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)設計259
12.15.1SIS簡介259
12.15.2SIS設計260
第13章仿真平臺實訓263
案例1三水箱仿真實驗系統(tǒng)的設計
與開發(fā)263
13.1三水箱仿真實驗系統(tǒng)263
13.2三水箱數(shù)學模型的建立264
13.3基于Simulink的三水箱系統(tǒng)264
13.3.1對象仿真平臺搭建265
13.3.2開環(huán)特性測試267
13.4控制方案設計與參數(shù)整定270
13.4.1閉環(huán)控制系統(tǒng)設計270
13.4.2PID控制器參數(shù)整定271
13.4.3閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)特性測試272
13.5三水箱仿真實驗監(jiān)控系統(tǒng)設計273
13.5.1力控組態(tài)軟件平臺搭建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報警顯示278
案例2加氫反應制環(huán)己胺反應過程控制
系統(tǒng)設計280
13.6化學反應過程機理模型280
13.6.1化學反應過程特性280
13.6.2苯胺加氫反應過程機理模型281
13.7過程控制方案設計282
13.7.1傳統(tǒng)控制策略設計282
13.7.2控制策略改進283
13.7.3閥門選型285
13.7.4控制閥正反作用的選擇285
13.8控制系統(tǒng)程序實現(xiàn)與測試285
13.8.1開環(huán)對象模型建立285
13.8.2串級控制策略實現(xiàn)288
13.8.3控制系統(tǒng)抗擾動能力測試290
13.9WinCC監(jiān)控系統(tǒng)設計292
13.9.1OPC技術292
13.9.2WinCC與MATLAB的OPC
互連292
13.9.3WinCC過程監(jiān)控系統(tǒng)293
案例3基于TE過程的系統(tǒng)仿真與
分析293
13.10TE過程工藝過程分析294
13.10.1TE過程工藝分析294
13.10.2TE過程仿真平臺295
13.11TE過程控制策略設計297
13.11.1控制方案297
13.11.2TE過程模型測試299
13.12TE過程仿真平臺過程監(jiān)控系統(tǒng)
設計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306
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