控制回路基础——批量过程和连续过程

第1章简介

第2章背景和历史展望

2.1工厂结构

2.2工厂组织

2.2.1过程区域

2.2.2过程设备

2.2.3工厂操作员

2.2.4辅助部门

2.2.5工作实践

2.3早期控制系统

2.4分布式控制系统

2.5操作员界面

2.6系统安装

2.7与外部系统的界面

2.8现代控制系统

2.9标准的影响

参考文献

第3章测量

3.1电磁流量计

3.2涡街流量计

3.3基于差压的测量

3.4科式质量流量计

3.5压力测量

3.6温度测量

3.7液位测量

3.8其他测量技术

参考文献

第4章在线分析仪

4.1采样分析仪和原位分析仪的对比

4.2烟气中的氧O2

4.3流体的pH和ORP

4.4在线估计器

参考文献

第5章最终控制元件

5.1调节阀

5.2阻尼驱动器

5.3变频器

5.4切断阀

参考文献

第6章现场布线和通信

6.1传统设备安装

6.2HART设备的安装

6.3现场总线设备的安装

6.4安装无线HART

参考文献

第7章控制和现场仪表文档

7.1平面布置图

7.2过程流程图

7.3管道和仪表图

7.4回路图

7.5标注规范

7.6连接线和功能符号

7.7设备图形符号

7.8文档实例

7.8.1范例——基本中和反应控制系统

7.8.2范例——基本反应塔控制

7.8.3范例——批量反应器控制系统

7.8.4范例——连续进料和回收罐

参考文献

第8章操作员图形界面

8.1报警条件显示

8.2动态元素

8.2.1图符

8.3用户显示

8.4过程性能监测

8.5流程图数据接口

参考文献

第9章过程特征描述

9.1过程结构

9.2过程定义

9.3纯增益过程

9.4纯延迟过程

9.5纯滞后过程

9.6一阶加纯滞后过程

9.7积分过程

9.8反向响应过程

9.9线性过程

9.10专题练习——简介

9.11专题练习——过程特征描述

9.11.1专题练习指导

9.11.2专题综述与讨论

参考文献

第10章控制系统的目的

10.1经济激励

10.1.1合成氨工厂范例

10.2安全性、环保法规和设备保护

10.3协调收益和复杂性的平衡

第11章单回路控制

11.1手动控制

11.1.1实施

11.1.2输入/输出处理

11.1.3模拟量输入

11.1.4状态

11.1.5手动加载功能块

11.1.6模拟量输出

11.2反馈控制

11.2.1纯比例控制

11.2.2比例积分控制

11.2.3比例积分微分控制

11.2.4控制结构

11.2.5控制动作

11.2.6反算

11.3PID功能块实现

11.3.1PID形式和结构

11.3.2模式

11.4脉冲输出

11.4.1占空比控制

11.4.2增加/减少控制

11.5过程动作

11.6专题练习——反馈控制

参考文献

第12章整定和回路性能

12.1初始回路整定

12.2手动整定

12.3自动建立整定

12.3.1自动整定应用

12.3.2响应仿真

12.4系统投用——黏滞阀门及其他现场挑战

12.5回路增益特征描述

12.6配对参数与解耦

12.7专题练习——PID整定

12.8专题练习讨论

参考文献

第13章多回路控制

13.1前馈控制

13.1.1动态补偿

13.1.2其他实现方式

13.1.3专题练习——前馈控制

13.1.4专题练习讨论

13.2级联控制

13.2.1级联控制的好处

13.2.2范例——过热器温度控制

13.2.3实现

13.2.4专题练习——级联控制

13.3超驰控制

13.3.1超驰操作

13.3.2范例——白液澄清器

13.3.3范例——压缩机

13.3.4实现

13.3.5专题练习——超驰控制

13.3.6专题练习讨论

13.4使用两个操纵参数的控制

13.4.1分程控制

13.4.2阀位控制

13.4.3比例控制

第14章模型预估控制

14.1用MPC取代PID控制

14.2MPC投用

14.3用MPC取代带前馈的PID

14.4用MPC取代PID超驰

14.5用MPC处理过程间的相互干扰

14.6在现有控制策略中添加MPC控制

14.7MPC的应用

14.8专题练习——模型预估控制

参考文献

第15章过程仿真

15.1过程仿真概述

15.2从P&ID图开发过程仿真

15.3过程非线性仿真

15.4其他注意事项

15.5专题练习——过程仿真

参考文献

第16章工业应用

16.1库存控制

16.1.1缓冲罐

16.1.2回收罐

16.1.3锅炉汽包液位——单冲量

16.1.4锅炉汽包液位——三冲量

16.1.5专题练习——三冲量汽包液位控制

16.2批量过程

16.2.1批量蒸煮器

16.2.2批量化学反应器

16.2.3批量生物反应器

16.2.4专题练习——批量化学反应器

16.3连续过程

16.3.1化学反应器

16.3.2喷雾干燥器控制

16.3.3专题练习——连续化学反应器

16.4燃烧控制

16.4.1小型锅炉/加热器

16.4.2加热缸

16.4.3电站锅炉——单一燃料

16.4.4石灰回转窑

16.4.5专题练习——电站锅炉控制

16.5蒸馏控制

16.5.1专题练习——蒸馏控制

16.6过程区域间的协调

16.6.1合成氨工厂氢/氮控制

16.6.2动力室蒸汽生产

16.6.3专题练习——合成氨工厂氢/氮控制

16.7复杂的动态过程，过程间的相互干扰

16.7.1纸浆漂白

16.7.2一段转化炉温度

参考文献

附录A本书相关网络资源

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术语表 2100433B

在介绍完工业上最常用的传统的单回路和多回路技术之后，本书简单介绍了高级控制技术。不管读者是否是一个过程控制工程师，在一个控制团队工作，或在一个仪表部门工作，书中的知识都将有助于夯实基础以理解和使用现有的控制系统或设计新的控制应用。

一套连续精馏装置由再沸器、塔身、塔顶冷凝器以及进料预热器、出料冷却器构成。塔身进料口上段成为精馏段，进料口以下成为提馏段。由塔顶引出的蒸汽在塔顶冷凝器冷凝成液体，部分作为回流返回塔顶，部分被仅以冷却后连续作为产品采出。由塔底到再沸器的液体被部分气化，部分作为塔底产品采出。整个塔的重要控制参数有进料组成、进料温度、进料量，塔顶温度、回流温度、回流比、塔顶出料组成和出料量，塔釜温度、塔釜组成和塔底出料量，塔顶、塔釜压力及塔身的压差，以及塔身关键塔板的温度。对于一个未知的混合物料的分离，这些参数都能通过已知的被分离混合物料的组成，要求分离达到的塔顶、塔釜产品的组成，依据混合物各组分间的相对挥发度，各组分的焓等基础物理量，进行整个分离系统的物料、热量平衡计算得到。可以通过简化法运算得到，也可以通过复杂的数学模型进行计算机模拟计算得到。需要提醒的是无论简化法或数学模拟的方法得到的结果都要在实际的连续精馏设备上通过实际物料连续精馏过程进行验证、校核和修正，才能作为证实的操作规程中控制的指标（如图）。

无拱连续窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及平吊顶结构，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带--烧成带，燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。

在台车上放置装入陶瓷制品的匣钵，连续地由预热带的入口慢慢地推入（常用机械推入），而载有烧成品的台车，就由冷却带的出口渐次被推出来 。

工程制图基础修订过程

该教材是根据教育部高等学校工程图学教学指导委员会2010年制定的“普通高等学校工程图学课程教学基本要求”，在研究了中国国内外同类教材的基础上，结合作者教学改革的成果和经验，本着在教学中精选内容、打好基础、加强实践、培养能力的目的编写而成。

该教材由杨德星、袁义坤、任杰主编。参加编写工作的有：杨德星（绪论、第1、2、5、7、8、9章和附录部分），袁义坤（第3、4、6章），任杰（第10章），其他参编人员还有顾东明、戚美、梁会珍，最后由杨德星负责统稿。山东工程图学学会理事长、山东大学教授范波涛，山东科技大学教授王颖审阅了全书，并提出了修改意见。此外王农教授、王嫦娟教授、教材科李树堂老师也给予了修改建议。

工程制图基础出版工作

2011年8月1日，该教材由清华大学出版社出版。