《控制工程手冊》分上、下兩冊,本書是上冊,包括4篇內容。第1篇是自動檢測儀表,內容包括測量技術基礎,溫度、壓力、流量、物位測量儀表,在線分析儀表,機械量測量儀表,顯示儀表,執行機構和控制閥,后還介紹了防爆安全技術。第2篇是計算機控制系統,內容包括可編程控制器PLC、集散控制系統DCS、安全儀表系統SIS、成套專用控制系統、監控軟件、現場總線與工業以太網以及工業物聯網。第3篇是控制工程方法,內容包括單回路控制器、先進控制、智能控制、伺服控制和間歇控制。第4篇是控制工程技術,內容包括信號處理和數據校正技術、系統建模技術、 軟測量技術、過程優化技術、性能評估技術、故障診斷技術、安全性技術。
本手冊著力創新,突破了自動控制在流程工業中應用的限制,首次將裝備自動化、企業能源管理、公用工程自動化納入控制工程體系中來。本手冊注意發展,既有傳統專業知識的介紹,更有在探索和研究中的新技術、新方法。
本手冊是面向控制領域工程技術人員和高校師生的實用型手冊,旨在啟迪相關行業叢業人員的創新思維。
1. 《控制工程手冊》是我國本的、專門研究控制工程技術的專著。突破了自動化工程在流程工業的限制,首次將裝備自動化、企業能源管理、公用工程自動化納入到手冊體系中來,包括數控系統、工業機器人、軌道交通、智能電網、智能樓宇、智能交通、智能礦山等與國民建設密切相關的行業,將會極大推動我國各領域自動化水平。
2.《控制工程手冊》著力創新、注重發展、體現特色,既有傳統專業知識的介紹,更有在探索和研究中的新技術、新方法,可以啟迪人們的創新思維,為我國信息化與工業化的深度結合貢獻力量。
3.《控制工程手冊》由孫優賢院士領銜編寫,書中每一個知識點均由該方面國內的教授、專家和具有豐富實踐經驗的工程師來編寫,直接參與本書編寫的人員達40多位。
4.《控制工程手冊》的出版將有力地彌補"控制工程和自動化"專業技術全書的空白。
孫優賢,浙大,院士,以孫優賢院士為帶頭人的浙江大學工業自動化學科是我國工業自動化領域的國家重點學科,全國首批建立的碩士、博士學位授予點,并設有博士后流動站。學科建有國家重點實驗室和國家工程研究中心。復雜工業過程的建模、控制與優化,工廠綜合自動化,現場總線和智能化儀表等研究,已進入國際先進水平。研究成果在大型煉油廠、大型石化廠、大型造紙廠、大型鋼鐵廠、大型制藥廠和各類化工廠中得到廣泛應用。
緒論1
第1篇自動檢測儀表011
第1章測量技術基礎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光導纖維紅外測溫儀47緒論1
第1篇自動檢測儀表011
第1章測量技術基礎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節流式流量計107
4.9質量流量計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工業色譜分析儀174
6.6質譜儀及色譜質譜聯用儀178
6.7pH計186
6.8工業電導率儀190
6.9半導體激光氣體分析儀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數字顯示儀表264
8.4智能顯示儀表267
參考文獻269
第9章執行機構和控制閥270
9.1執行器270
9.2氣動執行器結構及分類 271
9.3控制閥274
9.4執行器的選型原則280
9.5電動執行器282
9.6智能式執行機構284
參考文獻285
第10章防爆安全技術286
10.1防爆基礎286
10.2儀表防爆技術292
10.3防爆儀表通用要求301
10.4隔爆型儀表306
10.5本質安全儀表309
10.6本質安全儀表系統317
參考文獻327
第2篇計算機控制系統329
第1章可編程控制器PLC336
1.1概述336
1.2PLC的硬件系統340
1.3PLC軟件配置350
1.4PLC應用系統設計356
1.5PLC應用系統軟件設計365
1.6大中型PLC工程應用實例369
1.7PLC應用小程序實例374
參考文獻376
第2章集散控制系統DCS377
2.1概述377
2.2通信網絡381
2.3主要站點配置385
2.4異構系統互聯407
2.5IEC 61131=3標準編程語言413
2.6高級應用421
2.7DCS大規模網絡設計429
2.8國內外主要DCS產品434
2.9系統選型444
2.10工程應用446
2.11DCS的抗干擾措施464
2.12DCS應用案例466
參考文獻478
第3章安全儀表系統SIS479
3.1概述479
3.2功能安全概論484
3.3安全儀表系統的硬件配置498
3.4安全儀表系統的軟件配置506
3.5安全儀表系統的工程應用541
參考文獻556
第4章成套專用控制系統557
4.1概述557
4.2成套專用控制系統的硬件系統558
4.3成套專用控制系統的軟件系統563
4.4造紙過程成套專用控制系統564
4.5制藥過程成套專用控制系統597
第5章監控軟件617
5.1概述617
5.2監控軟件主要功能和主要組成模塊622
5.3監控軟件的典型應用示例655
5.4監控軟件的發展趨勢662
5.5國內外監控軟件產品簡介665
參考文獻671
第6章現場總線與工業以太網672
6.1概述672
6.2現場總線技術基礎674
6.3主流現場總線技術679
6.4工業以太網725
6.5基于現場總線的網絡化控制系統與互聯技術746
6.6現場設備管理系統750
6.7現場總線的工程應用757
參考文獻759
第7章工業物聯網技術761
7.1概述761
7.2工業物聯網關鍵技術762
7.3工業物聯網相關標準766
7.4工業物聯網典型應用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PID控制方法788
1.2PID控制器的參數整定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復雜控制系統813
2.2模型預測控制825
2.3自適應控制系統852
2.4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877
3.2模糊控制880
3.3神經網絡控制905
3.4專家控制932
參考文獻956
第4章伺服控制958
4.1伺服系統及控制技術簡介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1039
第1章信號處理和數據校正技術1040
1.1概述1040
1.2計算機數字信號處理1041
1.3過程數據校正1045
參考文獻1052
第2章系統建模技術1054
2.1概述1054
2.2機理建模技術1054
2.3系統辨識技術1057
2.4智能建模技術1064
2.5混合建模技術1067
參考文獻1070
第3章軟測量技術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1073
3.3基于回歸分析的軟測量建模技術1082
3.4基于狀態估計的軟測量技術1087
3.5基于支持向量機的軟測量建模技術1091
3.6軟測量系統的工程設計1096
參考文獻1105
第4章過程優化技術1106
4.1化問題的基本概念1106
4.2化方法1108
4.3典型過程優化的工業應用1126
4.4過程優化商業軟件簡介1138
參考文獻1141
第5章性能評估技術1142
5.1性能評估技術簡介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1146
5.4控制器性能評估工業應用1156
參考文獻1160
第6章故障診斷技術1162
6.1控制系統故障診斷技術1162
6.2動設備故障診斷技術1172
6.3故障預測技術1191
參考文獻1196
第7章安全性技術1198
7.1概述1198
7.2功能安全1198
7.3控制系統網絡安全1211
參考文獻1216
索引1217