目 錄
緒論 1
0．1 過程控制的定義和任務 1
0．2 過程控制的發(fā)展與趨勢 4
0．2．1 自動控制理論的發(fā)展歷程 4
0．2．2 過程控制系統(tǒng)的發(fā)展與趨勢 5
第1章 過程控制基礎知識 7
1．1 自動控制系統(tǒng)的組成及分類 7
1．1．1 人工控制與自動控制 7
1．1．2 自動控制的基本方式 8
1．1．3　自動控制系統(tǒng)的組成 10
1．1．4 自動控制系統(tǒng)的分類 11
1．2　系統(tǒng)運行的基本要求 14
1．2．1 系統(tǒng)的動態(tài)與靜態(tài) 14
1．2．2 基本要求 15
1．3　過程控制系統(tǒng)的過渡過程及控制性能指標 16
1．3．1　過程控制系統(tǒng)的過渡過程 16
1．3．2　過程控制系統(tǒng)的控制性能指標 17
1．4　過程動態(tài)特性與建模 20
1．4．1　數(shù)學模型的定義 20
1．4．2　被控過程的數(shù)學模型（過程特性） 20
1．4．3 傳遞函數(shù) 27
1．4．4 過程特性的一般分析 29
1．4．5 過程動態(tài)模型的實驗測取 32
1．5　過程控制系統(tǒng)的方框圖及傳遞函數(shù) 35
1．5．1　系統(tǒng)方框圖 35
1．5．2　方框圖的等效變換與化簡 35
1．5．3　過程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 40
1．6　常規(guī)控制規(guī)律及其對系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響 42
1．6．1　PID控制的特點 42
1．6．2　位式控制 43
1．6．3　比例控制（P） 44
1．6．4　積分控制（I） 47
1．6．5　微分控制（D） 50
本章小結 53
思考與練習 55
實驗一　單回路控制系統(tǒng)控制過程演示 56
實驗二 一階（單容）過程特性測試二階（雙容）過程特性測試 57
第2章 簡單控制系統(tǒng) 59
2．1 系統(tǒng)組成原理 59
2．1．1 簡單控制系統(tǒng)的結構組成 59
2．1．2 控制過程分析 61
2．1．3 簡單控制系統(tǒng)的設計概述 62
2．2 被控變量的選擇 63
2．2．1 被控變量的選擇方法 63
2．2．2 被控變量的選擇原則 64
2．2．3 被控變量的選擇實例 64
2．3 過程特性對控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇 66
2．3．1　擾動通道特性對控制質(zhì)量的影響 68
2．3．2　控制通道特性對控制質(zhì)量的影響 71
2．3．3 操縱變量的選擇 74
2．4　執(zhí)行器（氣動薄膜控制閥）的選擇 74
2．4．1　控制閥概述 74
2．4．2 控制閥的結構形式及選擇 77
2．4．3　控制閥氣開、氣關形式的選擇 80
2．4．4　控制閥流量特性的選擇 81
2．4．5　控制閥口徑的選擇 87
2．4．6 閥門定位器的正確使用 89
2．5 測量變送環(huán)節(jié)的選取及其對控制質(zhì)量的影響 91
2．5．1　對測量變送環(huán)節(jié)的基本要求 92
2．5．2　測量誤差分析 92
2．5．3　減小動態(tài)誤差的方法 93
2．6 控制器的選擇 95
2．6．1 控制器控制規(guī)律的選擇 96
2．6．2 控制器正、反作用方式的選擇 97
2．7 簡單控制系統(tǒng)的投運和整定 100
2．7．1 控制系統(tǒng)的投運 100
2．7．2 控制系統(tǒng)的整定 103
2．8　簡單控制系統(tǒng)的故障與處理 108
2．8．1 故障產(chǎn)生的原因 109
2．8．2 故障判斷和處理的一般方法 109
2．8．3 故障分析舉例 110
本章小結 111
思考與練習 113
實驗三　簡單控制系統(tǒng)的投運和整定 116
第3章 串級控制系統(tǒng) 117
3．1 基本原理和結構 118
3．1．1 串級控制系統(tǒng)的組成原理 118
3．1．2　串級控制系統(tǒng)的結構 119
3．1．3　串級控制系統(tǒng)的控制過程 121
3．2 串級控制系統(tǒng)的特點 122
3．3　串級控制系統(tǒng)的應用范圍 126
3．3．1 用于具有較大純滯后的過程 126
3．3．2　用于具有較大容量滯后的過程 128
3．3．3　用于存在變化劇烈和較大幅值擾動的過程 129
3．3．4　用于具有非線性特性的過程 129
3．4 串級控制系統(tǒng)的設計 130
3．4．1 主、副被控變量的選擇 131
3．4．2 主、副控制器控制規(guī)律的選擇 135
3．4．3 主、副控制器正、反作用的選擇 135
3．4．4 串級控制系統(tǒng)的實施 137
3．5 串級控制系統(tǒng)的投運和整定 139
3．5．1 串級控制系統(tǒng)的投運 139
3．5．2 串級控制系統(tǒng)的整定 139
本章小結 141
思考與練習 142
實驗四　串級控制系統(tǒng)的投運和整定 144
第4章 前饋控制系統(tǒng) 146
4．1 前饋控制原理 146
4．2　前饋控制的特點及局限性 147
4．2．1 前饋控制的特點 147
4．2．2 前饋控制的局限性 148
4．3　前饋控制系統(tǒng)的幾種主要結構形式 148
4．3．1　單純的前饋控制系統(tǒng) 148
4．3．2　前饋-反饋控制系統(tǒng) 149
4．3．3 前饋-串級控制系統(tǒng) 150
4．4　前饋控制系統(tǒng)的實施及應用 151
4．4．1　前饋控制系統(tǒng)的實施 151
4．4．2 前饋控制系統(tǒng)的應用 153
本章小結 154
思考與練習 155
第5章 比值控制系統(tǒng) 156
5．1 概述 156
5．2 比值控制系統(tǒng)的類型 157
5．2．1 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 157
5．2．2 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 158
5．2．3 變比值控制系統(tǒng) 159
5．3 比值系數(shù)的計算 161
5．3．1 流量與測量信號成線性關系時的折算 161
5．3．2 流量與測量信號成非線性關系時的折算 163
5．4 比值控制系統(tǒng)的實施 164
5．4．1 兩種實施方案 164
5．4．2 比值控制系統(tǒng)中的信號匹配問題 165
5．5 比值控制系統(tǒng)的投運與整定 166
本章小結 167
思考與練習 167
實驗五　單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的投運和整定 168
第6章 其他控制系統(tǒng) 170
6．1 均勻控制系統(tǒng) 170
6．1．1 均勻控制原理 170
6．1．2 均勻控制方案 172
6．2　選擇性控制系統(tǒng) 175
6．2．1　選擇性控制原理 175
6．2．2　選擇性控制系統(tǒng)的類型 175
6．2．3　選擇性控制系統(tǒng)工程設計和實施時的幾個問題 178
6．3　分程控制系統(tǒng) 180
6．3．1　分程控制系統(tǒng)的組成及工作原理 180
6．3．2　分程控制的應用場合 181
6．3．3　分程控制系統(tǒng)的實施 184
本章小結 185
思考與練習 186
第7章 典型化工單元的控制 187
7．1 流體輸送設備的控制 187
7．1．1 泵的控制 188
7．1．2 壓縮機的控制 190
7．1．3 離心式壓縮機的防喘振控制系統(tǒng) 192
7．2 傳熱設備的控制 194
7．2．1 傳熱設備的特性 194
7．2．2 一般傳熱設備的控制 195
7．2．3　加熱爐的控制 198
7．3 鍋爐設備的控制 202
7．3．1　鍋爐汽包水位的控制 203
7．3．2　鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制 206
7．3．3　蒸汽過熱系統(tǒng)的控制 209
7．4　精餾塔的控制 210
7．4．1 精餾塔的控制目標和擾動分析 211
7．4．2　精餾塔被控變量的選擇 212
7．4．3 精餾塔的控制方案 214
*7．4．4　復雜控制和新型控制方案在精餾塔中的應用 218
7．5　化學反應器的控制 219
7．5．1 化學反應器的控制要求和被控變量的選擇 219
7．5．2 化學反應器的基本控制策略 220
7．5．3 幾種典型反應器的控制方案 221
本章小結 223
思考與練習 224
第8章 控制系統(tǒng)工程設計 227
8．1 工程設計的基本知識 227
8．1．1 工程設計的基本任務和設計步驟 227
8．1．2 工程設計的內(nèi)容 228
8．1．3 自控系統(tǒng)工程設計的方法 229
8．2 控制方案及工藝控制流程圖的設計 230
8．2．1 工程設計的圖例符號 231
8．2．2 控制方案的設計 236
8．2．3 工藝控制流程圖的繪制 239
8．3 控制系統(tǒng)的設備選擇 241
8．3．1 儀表自動化設備的選型 241
8．3．2 檢測儀表的選擇 241
8．3．3 顯示控制儀表的選型 242
8．3．4 自控設備表 243
8．4 儀表盤正面布置圖和背面電氣接線圖 244
8．4．1 儀表盤正面布置圖 244
8．4．2 儀表盤背面電氣接線圖 247
8．5　其他設計文件簡介 252
本章小結 256
思考與練習 256
附錄A　工藝流程圖上常用設備和機器圖例符號 258
附錄B　工藝流程圖上常用物料代號 260
附錄C　工藝流程圖上管道、管件、閥門及附件圖例符號 261
附錄D　過程控制范例――識讀工業(yè)鍋爐工藝控制流程圖 262
附錄E　某自控設計的自控設備表（表一）（部分） 263
附錄F　某自控設計的自控設備表（表二）（部分） 264
參考文獻 265