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第一篇　过程控制基础知识 1

第一章　绪论 1

§1-1　生产过程自动化概述 1

一、生产过程及其特点 1

目录 1

二、生产过程对控制的要求 2

三、生产过程自动化的发展历程 3

§1-2　过程控制系统的组成及分类 4

一、过程控制系统的组成 4

二、过程控制系统的分类 6

一、方块图 7

二、工艺控制流程图 7

§1-3　过程控制系统的方块图与流程图 7

§1-4　过程控制系统的过渡过程和性能指标 11

一、过程控制系统的过渡过程 11

二、过程控制系统的性能指标 13

思考题与习题 15

第二章　被控对象的特性 18

§2-1 概述 18

一、基本概念 18

二、被控对象的阶跃响应特性 19

§2-2　被控对象特性的数学描述 22

一、一阶对象的机理建模及特性分析 22

二、二阶对象的机理建模及特性分析 26

三、纯滞后对象的数学模型及特性 28

§2-3　被控对象的实验测试建模 29

一、阶跃响应曲线的获取 30

二、一阶纯滞后对象特性参数的确定 31

三、二阶对象特性参数的确定 32

思考题与习题 33

第二篇　过程自动化仪表 36

第三章　过程测量仪表 36

§3-1　测量仪表中的基本概念 36

一、测量过程及测量仪表 36

二、测量误差 37

三、测量仪表的品质指标 38

四、变送器的零点迁移和量程迁移 39

§3-2　温度测量 40

一、概述 40

二、热电偶温度计 42

三、热电阻温度计 48

四、温度测量仪表的选用 50

五、温度变送器 50

六、一体化温度变送器 52

七、智能化温度变送器 52

§3-3　压力测量 53

一、概述 53

二、弹性式压力表 55

三、电容式压力变送器 57

四、扩散硅压力变送器 58

五、智能差压变送器 59

六、压力测量仪表的选择和使用 61

§3-4　流量测量 62

一、概述 62

二、差压式流量计 63

三、容积式流量计 69

四、浮子式流量计 70

五、电磁流量计 71

六、质量流量计 72

§3-5　物位测量 73

一、概述 73

二、静压式液位计 74

三、磁浮子式液位计 76

四、电容式物位计 78

五、其他物位测量仪表 79

§3-6　成分分析 81

一、概述 81

二、热导式气体分析仪 82

三、红外线气体分析仪 84

四、氧化锆氧量分析仪 85

五、pH值测量仪 86

六、气相色谱仪 87

§3-7　显示仪表 90

一、概述 90

二、模拟式显示仪表 90

三、数字式显示仪表 92

四、智能化、数字化记录仪 93

思考题与习题 96

第四章　过程控制仪表 99

§4-1　基本控制规律 99

一、位式控制 99

二、比例控制 101

三、比例积分控制 104

四、比例微分控制 106

五、比例微分积分控制 109

§4-2　DDZ-Ⅲ型控制器 110

一、主要功能及构成原理 110

二、各组成部分的工作原理 112

§4-3　可编程调节器 120

一、KMM可编程调节器的构成 121

二、KMM可编程调节器的主要功能 122

三、正面板和侧面板 129

§4-4　其它常用控制仪表 134

一、运算器 134

二、电-气转换器 137

思考题与习题 139

§5-1　概述 141

第五章　执行器 141

§5-2　执行机构 142

一、气动执行机构 142

二、电动执行机构 144

§5-3　调节机构 145

一、常用调节机构及特点 145

二、流量系数与可调比 148

三、流量特性 151

§5-4　阀门定位器 155

一、阀门定位器的主要用途 155

二、电-气阀门定位器 156

思考题与习题 156

§6-1 概述 158

第三篇 常规过程控制系统 158

第六章　简单控制系统 158

§6-2　被控变量的选择 159

§6-3　操纵变量的选择 162

一、对象静态特性对控制质量的影响 162

二、对象动态特性对控制质量的影响 163

三、选择操纵变量的原则 164

§6-4　控制系统中的测量变送问题 164

一、测量变送问题对控制质量的影响 164

二、克服测量变送问题的措施 166

§6-5　执行器的选择 167

一、阀流量特性的选择 168

二、执行器开、闭形式的选择 168

一、控制规律的选择 170

§6-6　控制器的选择 170

二、控制器正、反作用的确定 171

§6-7　控制系统的投运及控制器参数的整定 172

一、控制系统的投运 172

二、控制器参数的整定 174

思考题与习题 177

第七章　复杂控制系统 179

§7-1 串级控制系统 179

一、串级控制系统的结构 179

二、串级控制系统的工作过程 182

三、串级控制系统的特点及应用场合 183

四、串级控制系统设计中的几个问题 184

五、串级控制系统的投运和整定 187

二、比值控制系统的类型 189

§7-2 比值控制系统 189

一、概述 189

三、比值控制系统实施中的几个问题 193

§7-3　前馈控制系统 194

一、概述 194

二、前馈控制系统的结构形式 196

三、前馈控制系统的应用 199

§7-4　均匀控制系统 200

一、均匀控制问题的提出 200

二、均匀控制的特点 201

三、均匀控制系统的结构形式 202

一、基本概念 205

二、分程控制系统的应用场合 205

§7-5　分程控制系统 205

三、分程控制中的几个问题 208

§7-6　选择性控制系统 209

一、基本概念 209

二、选择性控制系统的实例分析 210

思考题与习题 211

第四篇　计算机过程控制系统 215

第八章　直接数字控制系统 215

§8-1 直接数字控制系统的组成 215

§8-2　信号采集与量化 217

一、信号采样 217

二、采样信号的量化 218

一、增量限幅滤波 219

二、绝对限幅滤波 219

§8-3 数字滤波 219

三、算术平均滤波 220

四、加权平均滤波 220

五、一阶惯性滤波 221

§8-4　标度变换 221

一、线性标度变换 222

二、非线性标度变换 222

§8-5　DDC系统中的数字PID算式 223

一、理想PID控制算式 224

二、PID控制算式的改进 225

思考题与习题 228

一、集散控制系统的基本概念 229

二、集散控制系统的基本构成 229

§9-1　概述 229

第九章　集散控制系统 229

三、集散控制系统的特点 231

§9-2　控制站 232

一、控制站的功能 232

二、控制站的类型 232

三、控制站的构成 233

§9-3　操作站 234

一、操作站的功能 234

二、操作站的硬件构成 235

三、操作站的显示画面 237

§9-4　工程师站 241

一、工程师站的功能 241

三、DCS组态功能 242

二、组态的基本概念 242

§9-5　集散控制系统的通信网络 243

一、网络拓扑结构 243

二、网络传输介质 245

三、网络访问控制方式 246

§9-6　集散控制系统构成实例 247

一、CENTUM CS系统的通信网络 248

二、CENTUM CS系统的控制站（FCS） 249

三、CENT-UM CS的操作站（ICS） 251

四、CENTUM CS的其他功能 253

思考题与习题 253

附录一　典型单元操作控制示例 255

§1-1　化学反应器的控制 255

一、反应器的基本控制方案 256

二、反应器的新型控制方案 257

§1-2　精馏塔的控制 259

一、精馏塔的基本控制方案 259

二、精馏塔的前馈、串级、比值、均匀的控制 262

三、精馏塔的节能控制 262

§1-3　泵和压缩机的控制 263

一、泵的控制方案 263

二、压缩机的控制方案 264

三、压缩机的串、并联运行 268

§1-4　燃烧过程的控制 269

附录二　分度表 273

§2-1　热电偶分度表 273

§2-2　热电阻分度表 296

参考文献 299