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1 自动控制系统概述1

1.1 自动化及仪表发展概况1

1.2 自动控制系统及类型2

1.2.1 自动控制系统2

1.2.2 自动控制系统结构分类4

1.3 静态和动态7

1.4 闭环控制系统的过渡过程及其控制指标7

1.4.1 闭环控制系统的过渡过程7

1.4.2 闭环控制系统的控制指标9

1.5 自动控制系统的实现方式11

2 过程特性15

2.1 过程特性的一般分析15

2.1.1 放大系数K15

2.1.2 时间常数T17

2.1.3 时滞て19

2.2 过程特性参数的实验测定方法21

2.2.1 阶跃扰动法21

2.2.2 矩形脉冲扰动法22

2.2.3 周期扰动法22

2.2.4 统计相关法22

3 检测、变送与显示24

3.1 检测仪表的精度等级、变送器量程和零点24

3.1.1 仪表精度等级和量程的选择24

3.1.2 变送器量程调整，零点调整和零点迁移25

3.2 温度检测与变送28

3.2.1 温度检测元件28

3.2.2 温度变送33

3.3 流量、液位、压力的检测与变送36

3.3.1 检测元件36

3.3.2 流量、液位和压力的检测信号变送43

3.4 成分、物性的检测47

3.4.1 成分检测47

3.4.2 物性检测49

3.4.3 成分、物性检测的静态特性和影响静态特性的误差因素及排除措施50

3.4.4 成分、物性检测的动态特性51

3.5 显示仪表52

3.5.1 数字式显示仪表53

3.5.2 当前显示仪表的发展动态55

4 执行器57

4.1 气动薄膜调节阀的结构、类型及材质57

4.1.1 气动薄膜调节阀的结构57

4.1.2 气动薄膜调节阀的类型59

4.1.3 气动薄膜调节阀的材质62

4.2 调节阀的静态特性——流量特性62

4.2.1 调节阀的理想流量特性62

4.2.2 调节阀的工作流量特性64

4.3 调节阀的动态特性及变差66

4.3.1 调节阀的动态特性66

4.3.2 调节阀的变差66

4.4 调节阀的选择与口径的确定66

4.4.1 调节阀的选择66

4.4.2 调节阀口径的确定68

4.5 阀门定位器69

4.5.1 电-气阀门定位器69

4.5.2 阀门定位器的作用70

4.6 调节阀的安装、使用71

5 控制器73

5.1 控制器的基本控制规律73

5.1.1 连续PID控制算法74

5.1.2 离散PID控制算法84

5.2 连续控制系统控制器86

5.2.1 模拟式控制器——DDZ-Ⅲ型电动单元调节器87

5.2.2 数字式控制器——可编程调节器89

5.3 程序（顺序）控制系统控制器——可编程控制器94

5.3.1 可编程控制器的特点94

5.3.2 可编程控制器的结构和工作原理95

6 简单控制系统的设计、投运及调节器参数的工程整定101

6.1 过程控制系统设计的基本方法和主要内容101

6.1.1 过程控制系统设计的基本方法101

6.1.2 过程控制系统设计的主要内容102

6.2 简单控制系统的设计102

6.2.1 被控变量的选择103

6.2.2 操纵变量的选择104

6.2.3 检测变送环节对控制系统的影响106

6.2.4 调节器控制规律及作用方向的选择107

6.2.5 气动薄膜调节阀的选择109

6.3 简单控制系统的投运110

6.3.1 投运前的准备110

6.3.2 投运过程111

6.4 调节器参数的工程整定111

6.4.1 经验法112

6.4.2 衰减曲线法114

6.4.3 临界比例度法115

6.5 简单控制系统设计举例117

6.5.1 贮槽液位控制系统设计117

6.5.2 喷雾式干燥设备控制系统设计117

7 复杂控制系统119

7.1 串级控制系统119

7.1.1 串级控制系统的基本概念119

7.1.2 串级控制系统的特点及适用场合122

7.1.3 串级控制系统的设计126

7.1.4 串级控制系统的投运和参数整定128

7.2 均匀控制系统129

7.2.1 均匀控制系统的目的和要求129

7.2.2 均匀控制系统的形式130

7.2.3 调节器控制规律和调节器参数的选择131

7.3 比值控制系统132

7.3.1 比值控制系统的类型132

7.3.2 比值系数K的计算135

7.3.3 比值控制系统的构成方案137

7.3.4 比值控制系统的整定138

7.3.5 比值控制系统的变型式138

7.4 分程控制系统138

7.4.1 分程控制的应用139

7.4.2 分程控制对调节阀的要求141

7.5　前馈控制系统142

7.5.1　前馈控制的基本概念142

7.5.2　前馈控制系统的类型143

7.5.3　前馈补偿装置的构成方法145

7.5.4　前馈参数整定147

7.5.5　前馈控制系统的应用147

7.6　选择性控制系统148

7.6.1　选择性控制系统的概念148

7.6.2　选择性控制系统的类型148

7.6.3　积分饱和及其防止措施151

7.6.4　选择性控制系统的选型152

8　新型控制系统154

8.1　采用阀位调节器的双重控制系统154

8.2　非线性控制系统156

8.2.1　位式控制156

8.2.2　非线性过程的变增益控制（连续的非线性调节器）157

8.2.3　具有不灵敏区的PI控制（断续的非线性调节器）157

8.3　采用计算指标的控制系统158

8.4　纯滞后补偿控制系统159

8.5　差拍控制系统161

8.6　解耦控制系统161

8.6.1　系统的关联分析162

8.6.2　减少与解除耦合的方法164

8.7　推断控制系统166

8.8　预测控制系统167

8.9　自适应控制系统168

8.10　智能控制169

9 集散控制系统及现场总线控制系统172

9.1　集散控制系统172

9.1.1　集散控制系统的特点172

9.1.2　集散控制系统的发展概况173

9.1.3　集散控制系统的网络通信178

9.1.4　集散控制系统典型示例180

9.1.5　集散控制系统的功能实现184

9.2　现场总线控制系统184

9.2.1　现场总线特点184

9.2.2　现场总线标准184

9.2.3　现场总线的完整模型186

9.2.4　现场总线控制系统举例187

10　生产过程控制方案189

10.1　流体输送设备的控制方案189

10.1.1　泵的控制方案189

10.1.2　压缩机的控制方案193

10.2　传热设备的控制方案197

10.2.1　两侧均无相变的换热器的控制方案198

10.2.2　载热体进行冷凝的蒸汽加热器的控制方案200

10.2.3　载热体进行汽化的氨冷器的控制方案202

10.2.4　管式加热炉的控制方案202

10.2.5　硅酸盐电阻式工业窑炉温度控制方案205

10.3　锅炉设备的控制方案207

10.3.1　锅炉汽包水位控制系统207

10.3.2　燃烧过程控制系统212

10.4　精馏塔的控制方案213

10.4.1　工艺要求213

10.4.2　扰动分析及操纵变量和被控变量的选择213

10.4.3　产品质量的开环控制方案215

10.4.4　按精馏段指标的控制方案216

10.4.5　按提馏段指标的控制方案219

10.4.6　压力控制219

10.4.7　精馏塔的新型控制方案222

10.4.8　精馏塔的节能控制方案225

10.5　化学反应器的控制方案227

10.5.1　反应器的控制要求及被控变量的选择227

10.5.2　反应器的控制方案228

10.5.3　化学反应器控制方案举例232

10.6　发酵过程控制方案235

10.6.1　常用发酵过程控制方案235

10.6.2　青霉素发酵过程控制方案238

10.6.3　啤酒发酵过程控制方案240

附录243

参考文献326