控制工程手冊（上）

緒論 ……………………………………………………………… 1
第 1 篇 自動檢測儀表 ……………………………………… 011
第1章 測量技術(shù)基礎(chǔ) ………………… 12
1．1 測量方法 ……………………… 12
1．2 測量誤差及測量不確定度 ……… 12
第2章 溫度測量儀表 ………………… 15
2．1 概述 …………………………… 15
2．2 電接點溫度計 ………………… 18
2．3 熱電偶 ………………………… 22
2．4 熱電阻 ………………………… 34
2．5 輻射式測溫儀表………………… 38
2．6 紅外測溫儀表 ………………… 45
2．7 紅外熱像儀 …………………… 46
2．8 光導(dǎo)纖維紅外測溫儀…………… 47
參考文獻 ……………………………… 49
第3章 壓力測量儀表 ………………… 50
3．1 壓力的概念及單位……………… 50
3．2 應(yīng)變式壓力 (差壓) 變送器 …… 52
3．3 電容式壓力 (差壓) 變送器 …… 56
3．4 差動電感壓力 (差壓) 變送器 … 60
3．5 振弦式壓力 (差壓) 變送器 …… 63
3．6 硅諧振式壓力 (差壓) 變送器 …… 65
3．7 壓力開關(guān) ……………………… 68
3．8 壓力 (差壓) 變送器安裝與維護 … 70
參考文獻 ……………………………… 73
第4章 流量測量儀表 ………………… 74
4．1 概論 …………………………… 74
4．2 容積式流量計 ………………… 76
4．3 浮子流量計 …………………… 80
4．4 渦輪流量計 …………………… 83
4．5 旋渦流量計 …………………… 89
4．6 電磁流量計 …………………… 96
4．7 超聲流量計 …………………… 101
4．8 節(jié)流式流量計 ………………… 107
4．9 質(zhì)量流量計 …………………… 117
4．10 插入式流量計………………… 121
4．11 明渠流量計…………………… 123
4．12 多相流測量…………………… 127
參考文獻 …………………………… 139
第5章 物位測量儀表………………… 141
5．1 物位測量儀表及分類 ………… 141
5．2 浮力式液位計 ………………… 141
5．3 差壓式液位計 ………………… 146
5．4 電容式物位測量儀表 ………… 149
5．5 超聲波物位測量儀表 ………… 151
5．6 射線式物位測量儀表 ………… 153
5．7 雷達物位計 …………………… 155
參考文獻 …………………………… 159
第6章 在線分析儀表………………… 160
6．1 概述 …………………………… 160
6．2 熱導(dǎo)式氣體分析儀 …………… 161
6．3 紅外氣體分析儀 ……………… 165
6．4 氧化鋯氧分析儀 ……………… 170
6．5 工業(yè)色譜分析儀 ……………… 174
6．6 質(zhì)譜儀及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 …… 178
6．7 pH計 ………………………… 186
6．8 工業(yè)電導(dǎo)率儀 ………………… 190
6．9 半導(dǎo)體激光氣體分析儀 ……… 194
參考文獻 …………………………… 201
第7章 機械量測量儀表 ……………… 202
7．1 位移與角度傳感器 …………… 202
7．2 速度測量儀表 ………………… 219
7．3 轉(zhuǎn)矩檢測儀表 ………………… 227
7．4 測力稱重式儀表 ……………… 236
7．5 核輻射測厚儀表 ……………… 246
7．6 機器視覺 ……………………… 250
7．7 陀螺經(jīng)緯儀 …………………… 253
參考文獻 …………………………… 257
第8章 顯示儀表……………………… 258
8．1 概述 …………………………… 258
8．2 模擬式顯示儀表 ……………… 258
8．3 數(shù)字顯示儀表 ………………… 264
8．4 智能顯示儀表 ………………… 267
參考文獻 …………………………… 269
第9章 執(zhí)行機構(gòu)和控制閥 …………… 270
9．1 執(zhí)行器 ………………………… 270
9．2 氣動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)及分類 ……… 271
9．3 控制閥 ………………………… 274
9．4 執(zhí)行器的選型原則 …………… 280
9．5 電動執(zhí)行器 …………………… 282
9．6 智能式執(zhí)行機構(gòu) ……………… 284
參考文獻 …………………………… 285
第10章 防爆安全技術(shù) ……………… 286
10．1 防爆基礎(chǔ) …………………… 286
10．2 儀表防爆技術(shù)………………… 292
10．3 防爆儀表通用要求…………… 301
10．4 隔爆型儀表…………………… 306
10．5 本質(zhì)安全儀表………………… 309
10．6 本質(zhì)安全儀表系統(tǒng)…………… 317
參考文獻 …………………………… 327
第 2 篇 計算機控制系統(tǒng) ………………………………………………………………… 329
第1章 可編程控制器PLC ………… 336
1．1 概述 …………………………… 336
1．2 PLC的硬件系統(tǒng) ……………… 340
1．3 PLC軟件配置 ………………… 350
1．4 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 …………… 356
1．5 PLC應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計 ……… 365
1．6 大中型PLC工程應(yīng)用實例 …… 369
1．7 PLC應(yīng)用小程序?qū)嵗?………… 374
參考文獻 …………………………… 376
第2章 集散控制系統(tǒng)DCS ………… 377
2．1 概述 …………………………… 377
2．2 通信網(wǎng)絡(luò) ……………………… 381
2．3 主要站點配置 ………………… 385
2．4 異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián) ………………… 407
2．5 IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)編程語言 … 413
2．6 高級應(yīng)用 ……………………… 421
2．7 DCS大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 ………… 429
2．8 國內(nèi)外主要DCS產(chǎn)品 ………… 434
2．9 系統(tǒng)選型 ……………………… 444
2．10 工程應(yīng)用 …………………… 446
2．11 DCS的抗干擾措施…………… 464
2．12 DCS應(yīng)用案例 ……………… 466
參考文獻 …………………………… 478
第3章 安全儀表系統(tǒng)SIS …………… 479
3．1 概述 …………………………… 479
3．2 功能安全概論 ………………… 484
3．3 安全儀表系統(tǒng)的硬件配置 …… 498
3．4 安全儀表系統(tǒng)的軟件配置 …… 506
3．5 安全儀表系統(tǒng)的工程應(yīng)用 …… 541
參考文獻 …………………………… 556
第4章 成套專用控制系統(tǒng) …………… 557
4．1 概述 …………………………… 557
4．2 成套專用控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) … 558
4．3 成套專用控制系統(tǒng)的軟件
系統(tǒng) …………………………… 563
4．4 造紙過程成套專用控制系統(tǒng) … 564
4．5 制藥過程成套專用控制
系統(tǒng) …………………………… 597
第5章 監(jiān)控軟件……………………… 617
5．1 概述 …………………………… 617
5．2 監(jiān)控軟件主要功能和主要組成
模塊 …………………………… 622
5．3 監(jiān)控軟件的典型應(yīng)用示例 …… 655
5．4 監(jiān)控軟件的發(fā)展趨勢 ………… 662
5．5 國內(nèi)外監(jiān)控軟件產(chǎn)品簡介 …… 665
參考文獻 …………………………… 671
第6章 現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng) ……… 672
6．1 概述 …………………………… 672
6．2 現(xiàn)場總線技術(shù)基礎(chǔ) …………… 674
6．3 主流現(xiàn)場總線技術(shù) …………… 679
6．4 工業(yè)以太網(wǎng) …………………… 725
6．5 基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)
與互聯(lián)技術(shù) …………………… 746
6．6 現(xiàn)場設(shè)備管理系統(tǒng) …………… 750
6．7 現(xiàn)場總線的工程應(yīng)用 ………… 757
參考文獻 …………………………… 759
第7章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) ……………… 761
7．1 概述 …………………………… 761
7．2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) ………… 762
7．3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ………… 766
7．4 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用 ………… 776
參考文獻 …………………………… 786
第 3 篇 控制工程方法 …………………………………………………………………… 787
第1章 單回路控制器………………… 788
1．1 傳統(tǒng)PID控制方法 …………… 788
1．2 PID控制器的參數(shù)整定 ……… 793
1．3 新型PID控制方法 …………… 798
1．4 自抗擾控制器 ………………… 805
參考文獻 …………………………… 811
第2章 先進控制……………………… 813
2．1 復(fù)雜控制系統(tǒng) ………………… 813
2．2 模型預(yù)測控制 ………………… 825
2．3 自適應(yīng)控制系統(tǒng) ……………… 852
2．4 最優(yōu)控制 ……………………… 862
2．5 解耦控制 ……………………… 869
參考文獻 …………………………… 875
第3章 智能控制……………………… 877
3．1 智能控制基礎(chǔ) ………………… 877
3．2 模糊控制 ……………………… 880
3．3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 ………………… 905
3．4 專家控制 ……………………… 932
參考文獻 …………………………… 956
第4章 伺服控制……………………… 958
4．1 伺服系統(tǒng)及控制技術(shù)簡介 …… 958
4．2 電動伺服控制 ………………… 961
4．3 氣動伺服控制 ………………… 970
4．4 液壓伺服控制 ………………… 978
參考文獻 …………………………… 990
第5章 間歇控制……………………… 991
5．1 間歇過程 ……………………… 991
5．2 間歇過程的控制 ……………… 994
5．3 間歇過程控制實例———注塑
成型過程控制………………… 1016
參考文獻 …………………………… 1037
第 4 篇 控制工程技術(shù) …………………………………………………………………… 1039
第1章 信號處理和數(shù)據(jù)校正技術(shù) … 1040
1．1 概述 ………………………… 1040
1．2 計算機數(shù)字信號處理 ………… 1041
1．3 過程數(shù)據(jù)校正………………… 1045
參考文獻 …………………………… 1052
第2章 系統(tǒng)建模技術(shù) ……………… 1054
2．1 概述 ………………………… 1054
2．2 機理建模技術(shù)………………… 1054
2．3 系統(tǒng)辨識技術(shù)………………… 1057
2．4 智能建模技術(shù)………………… 1064
2．5 混合建模技術(shù)………………… 1067
參考文獻 …………………………… 1070
第3章 軟測量技術(shù) ………………… 1072
3．1 軟測量的基本概念…………… 1072
3．2 基于機理分析的軟測量建模
技術(shù) ………………………… 1073
3．3 基于回歸分析的軟測量建模
技術(shù) ………………………… 1082
3．4 基于狀態(tài)估計的軟測量技術(shù) … 1087
3．5 基于支持向量機的軟測量
建模技術(shù) …………………… 1091
3．6 軟測量系統(tǒng)的工程設(shè)計 ……… 1096
參考文獻 …………………………… 1105
第4章 過程優(yōu)化技術(shù) ……………… 1106
4．1 最優(yōu)化問題的基本概念 ……… 1106
4．2 最優(yōu)化方法…………………… 1108
4．3 典型過程優(yōu)化的工業(yè)應(yīng)用 …… 1126
4．4 過程優(yōu)化商業(yè)軟件簡介 ……… 1138
參考文獻 …………………………… 1141
第5章 性能評估技術(shù) ……………… 1142
5．1 性能評估技術(shù)簡介 …………… 1142
5．2 控制器性能評估流程 ………… 1144
5．3 控制器性能評估方法與技術(shù) … 1146
5．4 控制器性能評估工業(yè)應(yīng)用 …… 1156
參考文獻 …………………………… 1160
第6章 故障診斷技術(shù) ……………… 1162
6．1 控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù) ……… 1162
6．2 動設(shè)備故障診斷技術(shù) ………… 1172
6．3 故障預(yù)測技術(shù)………………… 1191
參考文獻 …………………………… 1196
第7章 安全性技術(shù) ………………… 1198
7．1 概述 ………………………… 1198
7．2 功能安全 …………………… 1198
7．3 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全 …………… 1211
參考文獻 …………………………… 1216
索引 …………………………………… 1217