過程控制工程

前言

本書是遵照過程裝備與控制工程專業(yè)課程教學(xué)大綱要求編寫的。它是北京理工大學(xué)過程控制教研室的教師們在多年教學(xué)實踐基礎(chǔ)上的經(jīng)驗總結(jié)；在編寫過程中，編者參考了國內(nèi)知名大學(xué)開設(shè)的過程控制工程專業(yè)本科生課程近10年教材的相關(guān)內(nèi)容。全書包括常規(guī)控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)、過程控制工程設(shè)計等基本內(nèi)容。書中示例基本采自國內(nèi)石油化工等流程工業(yè)中實際運行過或正在運行著的自動控制系統(tǒng)。編者將過程控制工程設(shè)計的主要內(nèi)容涵蓋在本書中介紹，以便于學(xué)生從工程角度對控制流程圖與各章示例加以理解。對一些生產(chǎn)過程實際的控制問題采用解決方案不唯一的分析方法，以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。本書內(nèi)容做到了主題突出，論述清楚，層次分明，每一種控制策略都介紹了其原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場合、工程實施中的問題等，并通過示例加以說明。整書編寫由簡單到復(fù)雜再到先進(jìn)，符合循序漸進(jìn)的科學(xué)思維方式。各章節(jié)內(nèi)容符合我國工業(yè)化發(fā)展對過程控制工程師人才培養(yǎng)的社會需求。全書由薛錦誠教授主審。共分20章，其中第l章～第15章由梁昭峰編寫，第16章由裴旭東編寫，第17章～第20章由李兵編寫。本書在編寫過程中得到了北京理工大學(xué)教務(wù)處教材科、化工與環(huán)境學(xué)院、過程控制教研組有關(guān)老師的大力支持與幫助，特在此深表謝意。鑒于編者水平所限，書中不足之處懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書以工程應(yīng)用為背景，詳細(xì)介紹了過程控制工程的基本概念，重點介紹了各類控制策略的原理、結(jié)構(gòu)、特點與應(yīng)用。全書共分20章，第1章介紹過程控制基本概念、控制系統(tǒng)組成及控制技術(shù)的發(fā)展歷程；第2章介紹過程檢測和控制流程圖用國際、國內(nèi)石化行業(yè)部門、科學(xué)儀器廠商學(xué)會等圖形符號、文字代號及工藝控制流程圖的繪制；第3章～第11章介紹了常規(guī)控制系統(tǒng)，即簡單控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、雙重控制系統(tǒng)、系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)與解耦；第12章～第15章介紹了典型化工單元的工業(yè)生產(chǎn)過程控制方案的應(yīng)用，即流體輸送設(shè)備的控制、傳熱設(shè)備的控制、精餾過程的控制、化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的控制；第16章介紹了控制系統(tǒng)工程設(shè)計；第17章～第20章介紹了幾類常用的先進(jìn)控制系統(tǒng)，即模糊邏輯控制、預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。    本書可用做高等院校過程裝備與控制工程專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)本科生專業(yè)課教材，也可用做從事過程控制領(lǐng)域工作的技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  生產(chǎn)過程自動化概念  1.2  生產(chǎn)過程及其特點  1.3  工業(yè)生產(chǎn)過程對控制的要求  1.4  生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展歷程  1.5  當(dāng)前控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第2章  過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號  2.1  識圖基礎(chǔ)  2.2  識圖練習(xí)第3章  簡單控制系統(tǒng)  3.1  簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成  3.2  閉環(huán)控制系統(tǒng)的過渡過程及其性能指標(biāo)  3.3  過程動態(tài)特性與建模  3.4  過程特性參數(shù)的實驗測定方法  3.5  測量變送環(huán)節(jié)在控制系統(tǒng)設(shè)計中的問題  3.6  調(diào)節(jié)閥環(huán)節(jié)在控制系統(tǒng)設(shè)計中的問題  3.7  常規(guī)控制器的選型、整定和系統(tǒng)投運  3.8  被控變量和操縱變量的選擇  3.9  簡單控制系統(tǒng)設(shè)計舉例第4章  串級控制系統(tǒng)  4.1  串級控制系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)  4.2  串級控制系統(tǒng)的設(shè)計和工程應(yīng)用第5章  比值控制系統(tǒng)  5.1  基本原理  5.2  比值控制系統(tǒng)的類型  5.3  比值系數(shù)K'的計算  5.4  比值控制系統(tǒng)的構(gòu)成方案  5.5  比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運  5.6  比值控制系統(tǒng)的幾種變形  5.7  比值控制系統(tǒng)的設(shè)計和工程應(yīng)用第6章  前饋控制系統(tǒng)  6.1  前饋控制和不變性原理  6.2  前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計和工程應(yīng)用第7章  均勻控制系統(tǒng)  7.1  均勻控制概述  7.2  均勻控制系統(tǒng)的類型  7.3  均勻控制系統(tǒng)的特點  7.4  其他需要說明的問題  7.5  調(diào)節(jié)器控制規(guī)律選擇和調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定第8章  選擇性控制系統(tǒng)  8.1  選擇性控制系統(tǒng)概述  8.2  選擇性控制系統(tǒng)的基本原理  8.3  選擇性控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和性能分析  8.4  選擇性控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的結(jié)合  8.5  選擇性控制系統(tǒng)設(shè)計第9章  分程控制系統(tǒng)  9.1  分程控制的基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析  9.2  分程控制系統(tǒng)設(shè)計和工程應(yīng)用中的問題  9.3  分程控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例  9.4  分程閥總流量特性的改善問題(補充知識)第10章  雙重控制系統(tǒng)  10.1  基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析  10.2  雙重控制系統(tǒng)設(shè)計和工程應(yīng)用第11章  系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)與解耦  11.1  系統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析  11.2  相對增益法  11.3  解耦控制設(shè)計和工程應(yīng)用第12章  流體輸送設(shè)備的控制  12.1  概述  12.2  泵和管路系統(tǒng)的靜態(tài)特性與泵的控制方案  12.3  壓縮機(jī)的控制第13章  傳熱設(shè)備的控制  13.1  傳熱設(shè)備的特性  13.2  一般傳熱設(shè)備的控制  13.3  加熱爐設(shè)備的控制  13.4  鍋爐設(shè)備的控制第14章  精餾過程的控制  14.1  精餾塔的控制  14.2  精餾塔的靜態(tài)特性和動態(tài)特性  14.3  精餾塔質(zhì)量指標(biāo)的選取  14.4  精餾塔的基本控制方案  14.5  精餾塔的先進(jìn)控制方案第15章  化學(xué)反應(yīng)器的控制  15.1  化學(xué)反應(yīng)過程概述  15.2  反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型  15.3  反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性分析  15.4  反應(yīng)器的基本控制方案  15.5  反應(yīng)器的復(fù)雜控制方案第16章  過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計簡介  16.1  基本概念和任務(wù)  16.2  自控工程設(shè)計規(guī)定  16.3  自控專業(yè)工程設(shè)計文件的組成  16.4  自控專業(yè)工程設(shè)計文件深度的規(guī)定  16.5  自控工程設(shè)計階段和職責(zé)劃分  16.6  自控專業(yè)與其他專業(yè)的協(xié)作關(guān)系第17章  模糊邏輯控制  17.1  概述  17.2  模糊集合及其運算  17.3  模糊關(guān)系  17.4  模糊邏輯推理  17.5  模糊控制的基本原理第18章  預(yù)測控制  18.1  預(yù)測控制的基本原理  18.2  預(yù)測控制中的預(yù)測模型  18.3  模型算法控制(MAC)  18.4  動態(tài)矩陣控制(DMC)第19章  自適應(yīng)控制  19.1  概述  19.2  建模與系統(tǒng)辨識  19.3  自校正控制第20章  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制  20.1  概述  20.2  感知器  20.3  多層前饋反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（3）互操作性互操作性包含設(shè)備的可互換性和可互操作性?？苫Q性是指不同廠商的設(shè)備在功能上可以用同一功能的其他廠商同類設(shè)備互換。可互操作性是指不同廠商的設(shè)備可互相通信，并能在各廠商的環(huán)境中完成其功能。（4）環(huán)境適應(yīng)性現(xiàn)場總線是專門為連接各類智能化現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備設(shè)計的，因此必須能支持不同現(xiàn)場環(huán)境提供的各類通信介質(zhì)，如雙絞線、同軸電纜、電力線、無線介質(zhì)、光纜等多種類型；對電磁干擾的抗擾性強；可實現(xiàn)本質(zhì)安全防爆回路；可總線供電等。（5）系統(tǒng)認(rèn)同IS0／0SI開放系統(tǒng)互連模型標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種開放式系統(tǒng)，無論采用自定義總線還是當(dāng)前流行的各類現(xiàn)場總線，其體系結(jié)構(gòu)都應(yīng)符合IS0／OSI模型?，F(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展也推動了現(xiàn)場總線儀表的發(fā)展。為滿足現(xiàn)場總線通信的開放和互操作性的要求，現(xiàn)場總線儀表應(yīng)是智能儀表。它具有互操作性、互換性、可靠性、混合性、采用數(shù)字通信、智能化、分散性等特點?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把控制功能徹底分散到現(xiàn)場總線儀表，真正實現(xiàn)了分散控制的功能?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)需要有類似Dcs中分散過程控制裝置的控制軟件，一些要進(jìn)行人一機(jī)信息交換的現(xiàn)場總線儀表還需有類似操作管理裝置的人機(jī)接口及管理軟件?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)軟件包括現(xiàn)場總線組態(tài)軟件、維護(hù)軟件、仿真軟件、現(xiàn)場設(shè)備管理軟件和監(jiān)控軟件等?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是適應(yīng)綜合自動化發(fā)展需要而誕生的，它是儀表控制系統(tǒng)的革命。目前，現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)從研發(fā)、試驗、局部和小系統(tǒng)運用開始進(jìn)入到復(fù)雜系統(tǒng)和大工程項目的大量應(yīng)用階段。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，管控一體化、綜合自動化已經(jīng)成為生產(chǎn)過程控制的發(fā)展方向，這是以智能控制理論為基礎(chǔ)，以計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)為主要手段，對企業(yè)的經(jīng)營計劃、調(diào)度、管理、控制全面綜合，實現(xiàn)從原料進(jìn)庫到產(chǎn)品出廠的自動化與整個生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化。此類系統(tǒng)由生產(chǎn)管理高級控制層、優(yōu)化層、基礎(chǔ)控制層三部分組成。

編輯推薦

《過程控制工程》由北京理工大學(xué)出版社出版。

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