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第1章 过程控制系统概述 1

1.1 过程控制的发展和特点 1

1.1.1 过程控制的发展概况 1

1.1.2 过程控制的特点 5

1.2 过程控制系统的组成 6

1.2.1 过程控制系统的组成和框图 7

1.2.2 过程控制系统的分类 9

1.2.3 过程控制系统的传递函数 11

1.3 控制系统的过渡过程和品质指标 17

1.3.1 静态和动态 17

1.3.2 过程控制系统的过渡过程 17

1.3.3 过程控制系统的品质指标 18

思考练习题 21

第2章 过程控制系统主要环节的特性与分析 22

2.1 被控对象 22

2.1.1 被控对象的基本特性 22

2.1.2 被控对象的一般描述方法 24

2.1.3 被控对象的一般建模方法 25

2.1.4 被控对象特性的分析 29

2.2 测量变送单元 31

2.2.1 测量变送的基本概念 31

2.2.2 测量仪表的主要特性分析 32

2.3 执行器 34

2.3.1 执行器的构成和分类 34

2.3.2 执行机构和特性分析 36

2.3.3 控制阀的结构和特性 39

2.3.4 控制阀的流量特性 43

2.3.5 控制阀的流量系数和不平衡力 46

2.3.6 控制阀附件 49

2.3.7 控制阀的选型与安装 51

2.4 控制器 54

2.4.1 控制器概述 54

2.4.2 控制器的基本控制规律 55

2.4.3 DDZ-Ⅲ型电动调节器 63

2.4.4 数字控制器 68

2.5 其他单元 72

2.5.1 显示与记录单元 72

2.5.2 安全栅 83

2.5.3 操作器 85

思考练习题 86

第3章 典型参数检测控制系统 89

3.1 温度检测控制系统 89

3.1.1 温度检测仪表与变送器 89

3.1.2 温度控制系统的分析与设计 98

3.2 压力检测控制系统 104

3.2.1 压力检测仪表与变送器 104

3.2.2 压力控制系统的分析与设计 114

3.3 流量检测控制系统 116

3.3.1 流量检测仪表 116

3.3.2 流量控制系统的分析与设计 128

3.4 液位检测控制系统 128

3.4.1 液位检测仪表 128

3.4.2 液位控制系统的分析与设计 136

3.5 成分检测控制系统 138

3.5.1 气体成分检测仪表 138

3.5.2 成分控制系统的分析与设计 147

3.6 简单控制系统的投运和参数整定 150

3.6.1 投运步骤 150

3.6.2 控制器的参数整定 150

思考练习题 154

第4章 其他控制系统 156

4.1 串级控制系统 156

4.1.1 串级控制的概念及框图描述 156

4.1.2 串级控制系统分析 158

4.1.3 串级控制系统设计与实施 159

4.2 前馈控制系统 166

4.2.1 前馈控制的基本原理 166

4.2.2 前馈控制的常用结构形式 168

4.3 比值控制系统 170

4.3.1 比值控制问题 170

4.3.2 定比值控制系统 171

4.3.3 变比值控制系统 172

4.3.4 比值控制系统的实施与应用 174

4.3.5 比值控制系统的应用举例 176

4.4 均匀控制系统 179

4.4.1 均匀控制问题的由来 179

4.4.2 均匀控制系统的实现 180

4.4.3 均匀控制参数工程整定 182

4.5 分程控制系统 182

4.5.1 分程控制原理 182

4.5.2 分程控制系统的设计与应用 183

4.6 选择控制系统 187

4.6.1 选择控制问题的由来 187

4.6.2 选择控制系统的设计 188

4.6.3 选择控制中的积分饱和及其防止 189

思考练习题 191

第5章 计算机控制系统 193

5.1 概述 193

5.1.1 计算机控制系统的基本组成 193

5.1.2 计算机控制系统的发展过程 194

5.1.3 工业通信技术的发展过程 196

5.2 集散控制系统（DCS） 197

5.2.1 概述 197

5.2.2 DCS的硬件体系 199

5.2.3 DCS的软件体系 202

5.2.4 DCS的通信网络 205

5.2.5 DCS的应用示例 206

5.3 可编程序控制器（PLC） 213

5.3.1 概述 213

5.3.2 PLC的硬件系统 218

5.3.3 PLC的软件系统 220

5.3.4 PLC的网络通信 230

5.3.5 PLC的应用示例 233

5.4 现场总线控制系统（FCS） 238

5.4.1 概述 238

5.4.2 几种主要现场总线简介 240

5.4.3 现场总线控制系统的组成 252

5.4.4 信息集成的连接桥梁——OPC 254

思考练习题 254

第6章 先进控制系统 257

6.1 多回路系统关联分析与变量配对 257

6.1.1 相对增益 257

6.1.2 耦合系统的变量配对与控制参数整定 261

6.2 多回路系统的解耦设计 266

6.2.1 基于框图的串级解耦器 266

6.2.2 基于过程机理的非线性解耦器 271

6.3 预测控制 273

6.3.1 模型预测控制的基本原理 274

6.3.2 动态矩阵控制 275

6.3.3 预测控制应用示例 278

6.4 自适应控制 282

6.4.1 增益调度自适应控制 282

6.4.2 自整定PID控制 284

思考练习题 289

第7章 软测量技术 290

7.1 软测量技术的基本原理 290

7.1.1 软测量技术的基本思想 290

7.1.2 软仪表的一般设计方法 290

7.2 软测量模型 293

7.2.1 回归分析方法 293

7.2.2 主元回归方法 295

7.2.3 神经网络技术 296

思考练习题 300

附录 常用标准热电偶的分度表 301

参考文献 304