控制回路基礎(chǔ)——批量過程和連續(xù)過程

第1章簡介

第2章背景和歷史展望

2.1工廠結(jié)構(gòu)

2.2工廠組織

2.2.1過程區(qū)域

2.2.2過程設(shè)備

2.2.3工廠操作員

2.2.4輔助部門

2.2.5工作實踐

2.3早期控制系統(tǒng)

2.4分布式控制系統(tǒng)

2.5操作員界面

2.6系統(tǒng)安裝

2.7與外部系統(tǒng)的界面

2.8現(xiàn)代控制系統(tǒng)

2.9標(biāo)準(zhǔn)的影響

參考文獻(xiàn)

第3章測量

3.1電磁流量計

3.2渦街流量計

3.3基于差壓的測量

3.4科式質(zhì)量流量計

3.5壓力測量

3.6溫度測量

3.7液位測量

3.8其他測量技術(shù)

參考文獻(xiàn)

第4章在線分析儀

4.1采樣分析儀和原位分析儀的對比

4.2煙氣中的氧O2

4.3流體的pH和ORP

4.4在線估計器

參考文獻(xiàn)

第5章最終控制元件

5.1調(diào)節(jié)閥

5.2阻尼驅(qū)動器

5.3變頻器

5.4切斷閥

參考文獻(xiàn)

第6章現(xiàn)場布線和通信

6.1傳統(tǒng)設(shè)備安裝

6.2HART設(shè)備的安裝

6.3現(xiàn)場總線設(shè)備的安裝

6.4安裝無線HART

參考文獻(xiàn)

第7章控制和現(xiàn)場儀表文檔

7.1平面布置圖

7.2過程流程圖

7.3管道和儀表圖

7.4回路圖

7.5標(biāo)注規(guī)范

7.6連接線和功能符號

7.7設(shè)備圖形符號

7.8文檔實例

7.8.1范例——基本中和反應(yīng)控制系統(tǒng)

7.8.2范例——基本反應(yīng)塔控制

7.8.3范例——批量反應(yīng)器控制系統(tǒng)

7.8.4范例——連續(xù)進(jìn)料和回收罐

參考文獻(xiàn)

第8章操作員圖形界面

8.1報警條件顯示

8.2動態(tài)元素

8.2.1圖符

8.3用戶顯示

8.4過程性能監(jiān)測

8.5流程圖數(shù)據(jù)接口

參考文獻(xiàn)

第9章過程特征描述

9.1過程結(jié)構(gòu)

9.2過程定義

9.3純增益過程

9.4純延遲過程

9.5純滯后過程

9.6一階加純滯后過程

9.7積分過程

9.8反向響應(yīng)過程

9.9線性過程

9.10專題練習(xí)——簡介

9.11專題練習(xí)——過程特征描述

9.11.1專題練習(xí)指導(dǎo)

9.11.2專題綜述與討論

參考文獻(xiàn)

第10章控制系統(tǒng)的目的

10.1經(jīng)濟(jì)激勵

10.1.1合成氨工廠范例

10.2安全性、環(huán)保法規(guī)和設(shè)備保護(hù)

10.3協(xié)調(diào)收益和復(fù)雜性的平衡

第11章單回路控制

11.1手動控制

11.1.1實施

11.1.2輸入/輸出處理

11.1.3模擬量輸入

11.1.4狀態(tài)

11.1.5手動加載功能塊

11.1.6模擬量輸出

11.2反饋控制

11.2.1純比例控制

11.2.2比例積分控制

11.2.3比例積分微分控制

11.2.4控制結(jié)構(gòu)

11.2.5控制動作

11.2.6反算

11.3PID功能塊實現(xiàn)

11.3.1PID形式和結(jié)構(gòu)

11.3.2模式

11.4脈沖輸出

11.4.1占空比控制

11.4.2增加/減少控制

11.5過程動作

11.6專題練習(xí)——反饋控制

參考文獻(xiàn)

第12章整定和回路性能

12.1初始回路整定

12.2手動整定

12.3自動建立整定

12.3.1自動整定應(yīng)用

12.3.2響應(yīng)仿真

12.4系統(tǒng)投用——黏滯閥門及其他現(xiàn)場挑戰(zhàn)

12.5回路增益特征描述

12.6配對參數(shù)與解耦

12.7專題練習(xí)——PID整定

12.8專題練習(xí)討論

參考文獻(xiàn)

第13章多回路控制

13.1前饋控制

13.1.1動態(tài)補(bǔ)償

13.1.2其他實現(xiàn)方式

13.1.3專題練習(xí)——前饋控制

13.1.4專題練習(xí)討論

13.2級聯(lián)控制

13.2.1級聯(lián)控制的好處

13.2.2范例——過熱器溫度控制

13.2.3實現(xiàn)

13.2.4專題練習(xí)——級聯(lián)控制

13.3超馳控制

13.3.1超馳操作

13.3.2范例——白液澄清器

13.3.3范例——壓縮機(jī)

13.3.4實現(xiàn)

13.3.5專題練習(xí)——超馳控制

13.3.6專題練習(xí)討論

13.4使用兩個操縱參數(shù)的控制

13.4.1分程控制

13.4.2閥位控制

13.4.3比例控制

第14章模型預(yù)估控制

14.1用MPC取代PID控制

14.2MPC投用

14.3用MPC取代帶前饋的PID

14.4用MPC取代PID超馳

14.5用MPC處理過程間的相互干擾

14.6在現(xiàn)有控制策略中添加MPC控制

14.7MPC的應(yīng)用

14.8專題練習(xí)——模型預(yù)估控制

參考文獻(xiàn)

第15章過程仿真

15.1過程仿真概述

15.2從P&ID圖開發(fā)過程仿真

15.3過程非線性仿真

15.4其他注意事項

15.5專題練習(xí)——過程仿真

參考文獻(xiàn)

第16章工業(yè)應(yīng)用

16.1庫存控制

16.1.1緩沖罐

16.1.2回收罐

16.1.3鍋爐汽包液位——單沖量

16.1.4鍋爐汽包液位——三沖量

16.1.5專題練習(xí)——三沖量汽包液位控制

16.2批量過程

16.2.1批量蒸煮器

16.2.2批量化學(xué)反應(yīng)器

16.2.3批量生物反應(yīng)器

16.2.4專題練習(xí)——批量化學(xué)反應(yīng)器

16.3連續(xù)過程

16.3.1化學(xué)反應(yīng)器

16.3.2噴霧干燥器控制

16.3.3專題練習(xí)——連續(xù)化學(xué)反應(yīng)器

16.4燃燒控制

16.4.1小型鍋爐/加熱器

16.4.2加熱缸

16.4.3電站鍋爐——單一燃料

16.4.4石灰回轉(zhuǎn)窯

16.4.5專題練習(xí)——電站鍋爐控制

16.5蒸餾控制

16.5.1專題練習(xí)——蒸餾控制

16.6過程區(qū)域間的協(xié)調(diào)

16.6.1合成氨工廠氫/氮控制

16.6.2動力室蒸汽生產(chǎn)

16.6.3專題練習(xí)——合成氨工廠氫/氮控制

16.7復(fù)雜的動態(tài)過程，過程間的相互干擾

16.7.1紙漿漂白

16.7.2一段轉(zhuǎn)化爐溫度

參考文獻(xiàn)

附錄A本書相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源

A.1訪問網(wǎng)站

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術(shù)語表 2100433B

在介紹完工業(yè)上最常用的傳統(tǒng)的單回路和多回路技術(shù)之后，本書簡單介紹了高級控制技術(shù)。不管讀者是否是一個過程控制工程師，在一個控制團(tuán)隊工作，或在一個儀表部門工作，書中的知識都將有助于夯實基礎(chǔ)以理解和使用現(xiàn)有的控制系統(tǒng)或設(shè)計新的控制應(yīng)用。

一套連續(xù)精餾裝置由再沸器、塔身、塔頂冷凝器以及進(jìn)料預(yù)熱器、出料冷卻器構(gòu)成。塔身進(jìn)料口上段成為精餾段，進(jìn)料口以下成為提餾段。由塔頂引出的蒸汽在塔頂冷凝器冷凝成液體，部分作為回流返回塔頂，部分被僅以冷卻后連續(xù)作為產(chǎn)品采出。由塔底到再沸器的液體被部分氣化，部分作為塔底產(chǎn)品采出。整個塔的重要控制參數(shù)有進(jìn)料組成、進(jìn)料溫度、進(jìn)料量，塔頂溫度、回流溫度、回流比、塔頂出料組成和出料量，塔釜溫度、塔釜組成和塔底出料量，塔頂、塔釜壓力及塔身的壓差，以及塔身關(guān)鍵塔板的溫度。對于一個未知的混合物料的分離，這些參數(shù)都能通過已知的被分離混合物料的組成，要求分離達(dá)到的塔頂、塔釜產(chǎn)品的組成，依據(jù)混合物各組分間的相對揮發(fā)度，各組分的焓等基礎(chǔ)物理量，進(jìn)行整個分離系統(tǒng)的物料、熱量平衡計算得到?？梢酝ㄟ^簡化法運(yùn)算得到，也可以通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算機(jī)模擬計算得到。需要提醒的是無論簡化法或數(shù)學(xué)模擬的方法得到的結(jié)果都要在實際的連續(xù)精餾設(shè)備上通過實際物料連續(xù)精餾過程進(jìn)行驗證、校核和修正，才能作為證實的操作規(guī)程中控制的指標(biāo)（如圖）。

無拱連續(xù)窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側(cè)及頂部有固定的墻壁及平吊頂結(jié)構(gòu)，底部鋪設(shè)的軌道上運(yùn)行著窯車。燃燒設(shè)備設(shè)在隧道窯的中部兩側(cè)，構(gòu)成了固定的高溫帶--燒成帶，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谒淼栏G前端煙囪或引風(fēng)機(jī)的作用下，沿著隧道向窯頭方向流動，同時逐步地預(yù)熱進(jìn)入窯內(nèi)的制品，這一段構(gòu)成了隧道窯的預(yù)熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風(fēng)，冷卻隧道窯內(nèi)后一段的制品，鼓入的冷風(fēng)流經(jīng)制品而被加熱后，再抽出送入干燥器作為干燥生坯的熱源，這一段便構(gòu)成了隧道窯的冷卻帶。

在臺車上放置裝入陶瓷制品的匣缽，連續(xù)地由預(yù)熱帶的入口慢慢地推入（常用機(jī)械推入），而載有燒成品的臺車，就由冷卻帶的出口漸次被推出來 。

工程制圖基礎(chǔ)修訂過程

該教材是根據(jù)教育部高等學(xué)校工程圖學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會2010年制定的“普通高等學(xué)校工程圖學(xué)課程教學(xué)基本要求”，在研究了中國國內(nèi)外同類教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者教學(xué)改革的成果和經(jīng)驗，本著在教學(xué)中精選內(nèi)容、打好基礎(chǔ)、加強(qiáng)實踐、培養(yǎng)能力的目的編寫而成。

該教材由楊德星、袁義坤、任杰主編。參加編寫工作的有：楊德星（緒論、第1、2、5、7、8、9章和附錄部分），袁義坤（第3、4、6章），任杰（第10章），其他參編人員還有顧東明、戚美、梁會珍，最后由楊德星負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。山東工程圖學(xué)學(xué)會理事長、山東大學(xué)教授范波濤，山東科技大學(xué)教授王穎審閱了全書，并提出了修改意見。此外王農(nóng)教授、王嫦娟教授、教材科李樹堂老師也給予了修改建議。

工程制圖基礎(chǔ)出版工作

2011年8月1日，該教材由清華大學(xué)出版社出版。