自動化過程控制實(shí)踐教程

緒論 1

項(xiàng)目一 自動化過程控制概述與實(shí)訓(xùn) 4

1.1 自動化過程控制系統(tǒng)分類 4

1.1.1 自動檢測系統(tǒng) 4

1.1.2 自動信號和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 4

1.1.3 自動操縱及自動開停車系統(tǒng) 5

1.1.4 自動控制系統(tǒng) 5

1.2 自動化過程控制系統(tǒng)組成與框圖 5

1.2.1 自動化過程控制系統(tǒng)的基本組成 5

1.2.2 自動化過程控制系統(tǒng)常用術(shù)語 7

1.2.3 自動控制框圖 8

1.2.4 自動控制框圖的4個(gè)要素 8

1.2.5 自動化過程控制系統(tǒng)的分類 9

1.3 自動化過程控制品質(zhì)指標(biāo) 11

1.3.1 自動化過程控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài) 11

1.3.2 過渡過程的基本形式 12

1.3.3 控制系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo) 13

1.3.4 影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素 15

【實(shí)訓(xùn)】 16

實(shí)訓(xùn)任務(wù)一 實(shí)訓(xùn)及安全操作規(guī)程 16

實(shí)訓(xùn)任務(wù)二 自動化過程控制對象特性測試實(shí)訓(xùn) 18

實(shí)訓(xùn)任務(wù)三 THJDS-1型多策略實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)部件使用 21

練習(xí)題 38

項(xiàng)目二 過程控制對象特性、控制規(guī)律與實(shí)訓(xùn) 39

2.1 過程控制對象特性的描述 39

2.1.1 過程控制系統(tǒng)的一階對象 39

2.1.2 過程控制系統(tǒng)的積分對象 42

2.1.3 過程控制系統(tǒng)的時(shí)滯對象 43

2.1.4 過程控制系統(tǒng)的二階對象 44

2.2 自動化過程控制基本控制規(guī)律 46

2.2.1 過程的位式控制 46

2.2.2 過程控制系統(tǒng)比例控制 48

2.2.3 過程控制系統(tǒng)積分控制及比例積分控制 51

2.2.4 過程控制系統(tǒng)微分控制及比例積分微分控制 53

2.3 自動化過程控制工程圖的識讀 57

2.3.1 流程圖識讀基礎(chǔ) 58

2.3.2 生產(chǎn)工藝過程控制的流程圖識讀 62

【實(shí)訓(xùn)】 64

實(shí)訓(xùn)任務(wù)一 單容自衡水箱液位特性測試實(shí)訓(xùn) 64

實(shí)訓(xùn)任務(wù)二 電動調(diào)節(jié)閥流量特性的測試實(shí)訓(xùn) 68

實(shí)訓(xùn)任務(wù)三 鍋爐內(nèi)膽溫度特性的測試 70

練習(xí)題 73

項(xiàng)目三 簡單自動化過程控制系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 74

3.1 簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成 74

3.1.1 簡單控制系統(tǒng)常用術(shù)語 75

3.1.2 過程控制系統(tǒng)被控變量與操縱變量的選擇 76

3.1.3 過程控制系統(tǒng)控制規(guī)律的選取 80

3.1.4 過程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥的選擇 81

3.2 簡單控制系統(tǒng)的方案實(shí)施 83

3.2.1 簡單控制系統(tǒng)案例 83

3.2.2 儀表選定方案 84

3.2.3 儀表組成控制系統(tǒng)方案 86

3.3 簡單控制系統(tǒng)投運(yùn)與參數(shù)整定 86

3.3.1 系統(tǒng)投運(yùn)前的準(zhǔn)備工作 87

3.3.2 過程控制系統(tǒng)的投運(yùn)、運(yùn)行與維護(hù) 89

3.3.3 簡單控制系統(tǒng)參數(shù)整定 90

【實(shí)訓(xùn)】 95

實(shí)訓(xùn)任務(wù)一 雙容水箱特性的測試實(shí)訓(xùn) 95

實(shí)訓(xùn)任務(wù)二 單容液位定值控制實(shí)訓(xùn) 99

實(shí)訓(xùn)任務(wù)三 鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實(shí)訓(xùn) 102

練習(xí)題 105

項(xiàng)目四 復(fù)雜自動化過程控制系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 106

4.1 串級控制系統(tǒng)及應(yīng)用 106

4.1.1 串級過程控制基本原理及結(jié)構(gòu) 106

4.1.2 串級控制系統(tǒng)的主、副回路選擇 110

4.1.3 串級控制系統(tǒng)的主、副調(diào)節(jié)器選擇 111

4.1.4 串級控制系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用場合 112

4.1.5 串級控制系統(tǒng)的實(shí)施 113

4.1.6 串級控制系統(tǒng)的投運(yùn)及參數(shù)整定 115

4.2 比值控制系統(tǒng)及應(yīng)用 116

4.2.1 比值控制系統(tǒng)類型 116

4.2.2 比值系數(shù)的計(jì)算 120

4.2.3 比值控制系統(tǒng)的實(shí)施方案 121

4.2.4 比值控制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)的整定 121

4.3 前饋控制系統(tǒng)及應(yīng)用 122

4.3.1 前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及主要結(jié)構(gòu)形式 122

4.3.2 前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用 125

4.3.3 前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 126

【實(shí)訓(xùn)】 128

實(shí)訓(xùn)任務(wù)一 水箱液位串級控制系統(tǒng) 128

實(shí)訓(xùn)任務(wù)二 單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng) 131

實(shí)訓(xùn)任務(wù)三 鍋爐內(nèi)膽水溫前饋-反饋控制實(shí)訓(xùn) 134

練習(xí)題 137

項(xiàng)目五 集散控制系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 138

5.1 集散控制系統(tǒng)特點(diǎn)和概述 139

5.1.1 集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 139

5.1.2 集散控制系統(tǒng)的主要技術(shù)概述 139

5.1.3 DCS集散控制系統(tǒng)及應(yīng)用 140

5.1.4 MACSV集散系統(tǒng)介紹 141

5.2 集散控制系統(tǒng)硬件介紹 143

5.2.1 FM802主控單元 143

5.2.2 FM148 模擬量輸入模塊 144

5.2.3 FM143八路熱電阻模擬量輸入模塊 146

5.2.4 FM151八路模擬量輸出模塊 147

5.3 集散控制系統(tǒng)軟件介紹 149

5.3.1 系統(tǒng)組態(tài) 149

5.3.2 操作員站 152

5.3.3 操作員站的啟動過程 153

5.4 現(xiàn)場分散控制器的功能 153

5.4.1 DCS的控制器 153

5.4.2 控制器的I/O模件 154

5.4.3 DCS常用的控制算法 155

5.4.4 集散控制系統(tǒng)的通信系統(tǒng) 159

5.4.5 DCS系統(tǒng)的故障診斷 161

【實(shí)訓(xùn)】 163

實(shí)訓(xùn)任務(wù)一 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實(shí)訓(xùn) 163

實(shí)訓(xùn)任務(wù)二 下水箱液位與進(jìn)水流量串級控制 165

實(shí)訓(xùn)任務(wù)三 鍋爐內(nèi)膽水溫與循環(huán)水流量串級控制 168

練習(xí)題 171

項(xiàng)目六 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 172

6.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的組成 172

6.1.1 系統(tǒng)簡介 172

6.1.2 系統(tǒng)軟件 174

6.2 下位機(jī)軟件中的硬件配置和程序結(jié)構(gòu) 174

6.2.1 STEP 7簡介 174

6.2.2 STEP 7的安裝 175

6.3 上位機(jī)組態(tài)軟件簡介 177

6.3.1 WinCC概述 177

6.3.2 WinCC組態(tài)舉例 180

6.3.3 實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線的組態(tài) 186

【實(shí)訓(xùn)】 189

實(shí)訓(xùn)任務(wù)一 二階雙容水箱液位定值控制實(shí)訓(xùn) 189

實(shí)訓(xùn)任務(wù)二 鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫串級控制實(shí)訓(xùn) 192

實(shí)訓(xùn)任務(wù)三 下水箱液位前饋-反饋控制實(shí)訓(xùn) 194

練習(xí)題 1982100433B

圖書主要內(nèi)容是：按照“工學(xué)結(jié)合”的思路，以生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際自動化過程控制裝置為主線 ，以 “任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)手段編寫。本書的編寫突破以往教材的編寫模式，在編寫思路、寫法上與真實(shí)自動化控制裝置緊密結(jié)合，編寫內(nèi)容有自動化控制基礎(chǔ)、簡單與復(fù)雜控制（串級控制、比值控制、前饋-反饋控制）、集散與現(xiàn)場總線控制等，其實(shí)訓(xùn)課題與裝置經(jīng)典，給學(xué)生耳目一新的感受。實(shí)訓(xùn)課題有18個(gè)，內(nèi)容包括實(shí)訓(xùn)目的、設(shè)備與原理、操作與步驟等，每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目均有練習(xí)題。

《自動化儀表與過程控制》分為自動化儀表與過程控制兩篇。其中，自動化儀表篇包括自動化儀表概述、過程檢測儀表、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、顯示記錄儀表、自動化儀表的安全與防爆、現(xiàn)場總線技術(shù)；過程控制篇包括過程控制系統(tǒng)概述、被控對象的數(shù)學(xué)模型、單回路過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、復(fù)雜過程控制系統(tǒng)、先進(jìn)過程控制系統(tǒng)簡介。

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