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第1章 简介1

第2章 背景和历史展望4

2.1 工厂结构4

2.2 工厂组织6

2.2.1 过程区域6

2.2.2 过程设备6

2.2.3 工厂操作员8

2.2.4 辅助部门9

2.2.5 工作实践10

2.3 早期控制系统10

2.4 分布式控制系统14

2.5 操作员界面16

2.6 系统安装18

2.7 与外部系统的界面21

2.8 现代控制系统23

2.9 标准的影响25

参考文献28

第3章 测量29

3.1 电磁流量计29

3.2 涡街流量计31

3.3 基于差压的测量32

3.4 科式质量流量计34

3.5 压力测量34

3.6 温度测量35

3.7 液位测量36

3.8 其他测量技术37

参考文献38

第4章 在线分析仪39

4.1 采样分析仪和原位分析仪的对比39

4.2 烟气中的氧O240

4.3 流体的pH和ORP41

4.4 在线估计器42

参考文献42

第5章 最终控制元件43

5.1 调节阀43

5.2 阻尼驱动器48

5.3 变频器48

5.4 切断阀49

参考文献49

第6章 现场布线和通信50

6.1 传统设备安装50

6.2 HART设备的安装51

6.3 现场总线设备的安装53

6.4 安装无线HART54

参考文献55

第7章 控制和现场仪表文档56

7.1 平面布置图56

7.2 过程流程图57

7.3 管道和仪表图58

7.4 回路图60

7.5 标注规范63

7.6 连接线和功能符号65

7.7 设备图形符号67

7.8 文档实例68

7.8.1 范例——基本中和反应控制系统68

7.8.2 范例——基本反应塔控制69

7.8.3 范例——批量反应器控制系统70

7.8.4 范例——连续进料和回收罐70

参考文献72

第8章 操作员图形界面73

8.1 报警条件显示74

8.2 动态元素75

8.2.1 图符75

8.3 用户显示77

8.4 过程性能监测77

8.5 流程图数据接口78

参考文献79

第9章 过程特征描述80

9.1 过程结构80

9.2 过程定义82

9.3 纯增益过程86

9.4 纯延迟过程87

9.5 纯滞后过程90

9.6 一阶加纯滞后过程92

9.7 积分过程94

9.8 反向响应过程96

9.9 线性过程97

9.10 专题练习——简介99

9.11 专题练习——过程特征描述100

9.11.1 专题练习指导100

9.11.2 专题综述与讨论101

参考文献102

第10章 控制系统的目的103

10.1 经济激励103

10.1.1 合成氨工厂范例106

10.2 安全性、环保法规和设备保护110

10.3 协调收益和复杂性的平衡112

第11章 单回路控制113

11.1 手动控制113

11.1.1 实施114

11.1.2 输入／输出处理115

11.1.3 模拟量输入117

11.1.4 状态119

11.1.5 手动加载功能块120

11.1.6 模拟量输出121

11.2 反馈控制123

11.2.1 纯比例控制124

11.2.2 比例积分控制126

11.2.3 比例－积分－微分控制127

11.2.4 控制结构128

11.2.5 控制动作128

11.2.6 反算129

11.3 PID功能块实现131

11.3.1 PID形式和结构132

11.3.2 模式133

11.4 脉冲输出135

11.4.1 占空比控制136

11.4.2 增加／减少控制138

11.5 过程动作139

11.6 专题练习——反馈控制140

参考文献141

第12章 整定和回路性能142

12.1 初始回路整定142

12.2 手动整定143

12.3 自动建立整定145

12.3.1 自动整定应用146

12.3.2 响应仿真147

12.4 系统投用——黏滞阀门及其他现场挑战149

12.5 回路增益特征描述152

12.6 配对参数与解耦154

12.7 专题练习——PID整定156

12.8 专题练习讨论157

参考文献157

第13章 多回路控制158

13.1 前馈控制158

13.1.1 动态补偿159

13.1.2 其他实现方式162

13.1.3 专题练习——前馈控制164

13.1.4 专题练习讨论165

13.2 级联控制166

13.2.1 级联控制的好处167

13.2.2 范例——过热器温度控制167

13.2.3 实现169

13.2.4 专题练习——级联控制170

13.3 超驰控制171

13.3.1 超驰操作172

13.3.2 范例——白液澄清器173

13.3.3 范例——压缩机173

13.3.4 实现174

13.3.5 专题练习——超驰控制175

13.3.6 专题练习讨论176

13.4 使用两个操纵参数的控制176

13.4.1 分程控制177

13.4.2 阀位控制187

13.4.3 比例控制191

第14章 模型预估控制199

14.1 用MPC取代PID控制199

14.2 MPC投用200

14.3 用MPC取代带前馈的PID204

14.4 用MPC取代PID超驰205

14.5 用MPC处理过程间的相互干扰206

14.6 在现有控制策略中添加MPC控制207

14.7 MPC的应用209

14.8 专题练习——模型预估控制210

参考文献210

第15章 过程仿真211

15.1 过程仿真概述211

15.2 从P＆ID图开发过程仿真214

15.3 过程非线性仿真219

15.4 其他注意事项222

15.5 专题练习——过程仿真223

参考文献225

第16章 工业应用226

16.1 库存控制226

16.1.1 缓冲罐226

16.1.2 回收罐227

16.1.3 锅炉汽包液位——单冲量227

16.1.4 锅炉汽包液位——三冲量228

16.1.5 专题练习——三冲量汽包液位控制228

16.2 批量过程229

16.2.1 批量蒸煮器229

16.2.2 批量化学反应器231

16.2.3 批量生物反应器233

16.2.4 专题练习——批量化学反应器234

16.3 连续过程235

16.3.1 化学反应器235

16.3.2 喷雾干燥器控制236

16.3.3 专题练习——连续化学反应器237

16.4 燃烧控制238

16.4.1 小型锅炉／加热器238

16.4.2 加热缸239

16.4.3 电站锅炉——单一燃料240

16.4.4 石灰回转窑241

16.4.5 专题练习——电站锅炉控制243

16.5 蒸馏控制243

16.5.1 专题练习——蒸馏控制244

16.6 过程区域间的协调245

16.6.1 合成氨工厂氢／氮控制245

16.6.2 动力室蒸汽生产246

16.6.3 专题练习——合成氨工厂氢／氮控制247

16.7 复杂的动态过程，过程间的相互干扰248

16.7.1 纸浆漂白248

16.7.2 一段转化炉温度248

参考文献249

附录A本书相关网络资源250

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