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內(nèi)容簡(jiǎn)介:《控制工程手冊(cè)》分上、下冊(cè)，本書(shū)是上冊(cè)，包括4篇內(nèi)容，第1篇是自動(dòng)檢測(cè)儀表，包括測(cè)量技術(shù)基

礎(chǔ)，溫度、壓力、流量、物位測(cè)量?jī)x表，在線分析儀表，機(jī)械量測(cè)量?jī)x表，顯示儀表，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制閥，*后還介紹了防爆安全技術(shù)。第2篇是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，內(nèi)容包括可編程控制器PLC、集散控制系統(tǒng)DCS、安全儀表系統(tǒng)SIS、成套專用控制系統(tǒng)、監(jiān)控軟件、現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。第3篇是控制工程方法，內(nèi)容包括單回路控制器、*進(jìn)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(shù)，包括信號(hào)處理和數(shù)據(jù)校正技術(shù)、系統(tǒng)建模技術(shù)、軟測(cè)量技術(shù)、過(guò)程優(yōu)化技術(shù)、性能評(píng)估技術(shù)、故障診斷技術(shù)、安全性技術(shù)。

手冊(cè)著力創(chuàng)新，突破了自動(dòng)控制在流程工業(yè)中應(yīng)用的限制，首次將裝備自動(dòng)化、企業(yè)能源管理、公用工程自動(dòng)化納入控制工程體系中來(lái)，既有傳統(tǒng)專業(yè)知識(shí)的介紹，更有在探索和研究中的新技術(shù)、新方法。

本手冊(cè)是面向控制領(lǐng)域工程技術(shù)人員和高校師生的實(shí)用型手冊(cè)，旨在啟迪人們的創(chuàng)新思維。

作者簡(jiǎn)介:孫優(yōu)賢 工業(yè)自動(dòng)化專家，中國(guó)工程院院士。在現(xiàn)代控制工程領(lǐng)域取得重大研究成果。針對(duì)復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的高度不確定性、高度非線性、高度關(guān)聯(lián)性、特大純滯后和信息不完全性等特點(diǎn)，創(chuàng)造性地提出了一整套系統(tǒng)建模技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)、在線優(yōu)化技術(shù)、故障診斷技術(shù)、容錯(cuò)控制技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和綜合自動(dòng)化技術(shù)，并在大型工業(yè)裝置中得到成功應(yīng)用，初步建立了現(xiàn)代控制工程的方法論體系。領(lǐng)導(dǎo)建立了我國(guó)**個(gè)國(guó)家工程研究中心，創(chuàng)造性地解決了制漿、造紙、生物化工等大型生產(chǎn)線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)中的重大關(guān)鍵技術(shù)，成功地研制了Supcon 集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、Suny TDCS9200工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在制漿造紙、生物化工自動(dòng)化工程領(lǐng)域，針對(duì)大型企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，建立了24種動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，開(kāi)發(fā)了25種高級(jí)控制算法，18種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，研制了6種造紙專用儀表和12個(gè)軟測(cè)量軟件，并在20多個(gè)省市推廣應(yīng)用，取得了重大的經(jīng)濟(jì)效益。獲得國(guó)家科技進(jìn)步二、三等各1項(xiàng)，國(guó)家教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步一、二等獎(jiǎng)15項(xiàng)。

目錄:"緒論 ……………………………………………………………… 1

第 1 篇  自動(dòng)檢測(cè)儀表 ……………………………………… 011

第1章 測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) ………………… 12

1．1 測(cè)量方法 ……………………… 12

1．2 測(cè)量誤差及測(cè)量不確定度 ……… 12

第2章 溫度測(cè)量?jī)x表 ………………… 15

2．1 概述 …………………………… 15

2．2 電接點(diǎn)溫度計(jì) ………………… 18

2．3 熱電偶 ………………………… 22

2．4 熱電阻 ………………………… 34

2．5 輻射式測(cè)溫儀表………………… 38

2．6 紅外測(cè)溫儀表 ………………… 45

2．7 紅外熱像儀 …………………… 46

2．8 光導(dǎo)纖維紅外測(cè)溫儀…………… 47

參考文獻(xiàn) ……………………………… 49

第3章 壓力測(cè)量?jī)x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(dòng)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(kāi)關(guān) ……………………… 68

3．8 壓力 (差壓) 變送器安裝與維護(hù) … 70

參考文獻(xiàn) ……………………………… 73

第4章 流量測(cè)量?jī)x表 ………………… 74

4．1 概論 …………………………… 74

4．2 容積式流量計(jì) ………………… 76

4．3 浮子流量計(jì) …………………… 80

4．4 渦輪流量計(jì) …………………… 83

4．5 旋渦流量計(jì) …………………… 89

4．6 電磁流量計(jì) …………………… 96

4．7 超聲流量計(jì) …………………… 101

4．8 節(jié)流式流量計(jì) ………………… 107

4．9 質(zhì)量流量計(jì) …………………… 117

4．10 插入式流量計(jì)………………… 121

4．11 明渠流量計(jì)…………………… 123

4．12 多相流測(cè)量…………………… 127

參考文獻(xiàn) …………………………… 139

第5章 物位測(cè)量?jī)x表………………… 141

5．1 物位測(cè)量?jī)x表及分類 ………… 141

5．2 浮力式液位計(jì) ………………… 141

5．3 差壓式液位計(jì) ………………… 146

5．4 電容式物位測(cè)量?jī)x表 ………… 149

5．5 超聲波物位測(cè)量?jī)x表 ………… 151

5．6 射線式物位測(cè)量?jī)x表 ………… 153

5．7 雷達(dá)物位計(jì) …………………… 155

參考文獻(xiàn) …………………………… 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(jì) ………………………… 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(xiàn) …………………………… 201

第7章 機(jī)械量測(cè)量?jī)x表 ……………… 202

7．1 位移與角度傳感器 …………… 202

7．2 速度測(cè)量?jī)x表 ………………… 219

7．3 轉(zhuǎn)矩檢測(cè)儀表 ………………… 227

7．4 測(cè)力稱重式儀表 ……………… 236

7．5 核輻射測(cè)厚儀表 ……………… 246

7．6 機(jī)器視覺(jué) ……………………… 250

7．7 陀螺經(jīng)緯儀 …………………… 253

參考文獻(xiàn) …………………………… 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(xiàn) …………………………… 269

第9章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制閥 …………… 270

9．1 執(zhí)行器 ………………………… 270

9．2 氣動(dòng)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(dòng)執(zhí)行器 …………………… 282

9．6 智能式執(zhí)行機(jī)構(gòu) ……………… 284

參考文獻(xiàn) …………………………… 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(xiàn) …………………………… 327

第 2 篇  計(jì)算機(jī)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(jì) …………… 356

1．5 PLC應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ……… 365

1．6 大中型PLC工程應(yīng)用實(shí)例 …… 369

1．7 PLC應(yīng)用小程序?qū)嵗?nbsp;………… 374

參考文獻(xiàn) …………………………… 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(diǎn)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(yǔ)言 … 413

2．6 高級(jí)應(yīng)用 ……………………… 421

2．7 DCS大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) ………… 429

2．8 國(guó)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(xiàn) …………………………… 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(xiàn) …………………………… 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(guò)程成套專用控制系統(tǒng) … 564

4．5 制藥過(guò)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(shì) ………… 662

5．5 國(guó)內(nèi)外監(jiān)控軟件產(chǎn)品簡(jiǎn)介 …… 665

參考文獻(xiàn) …………………………… 671

第6章 現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng) ……… 672

6．1 概述 …………………………… 672

6．2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)基礎(chǔ) …………… 674

6．3 主流現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) …………… 679

6．4 工業(yè)以太網(wǎng) …………………… 725

6．5 基于現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)設(shè)備管理系統(tǒng) …………… 750

6．7 現(xiàn)場(chǎng)總線的工程應(yīng)用 ………… 757

參考文獻(xiàn) …………………………… 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(xiàn) …………………………… 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(xiàn) …………………………… 811

第2章 先進(jìn)控制……………………… 813

2．1 復(fù)雜控制系統(tǒng) ………………… 813

2．2 模型預(yù)測(cè)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(xiàn) …………………………… 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(xiàn) …………………………… 956

第4章 伺服控制……………………… 958

4．1 伺服系統(tǒng)及控制技術(shù)簡(jiǎn)介 …… 958

4．2 電動(dòng)伺服控制 ………………… 961

4．3 氣動(dòng)伺服控制 ………………… 970

4．4 液壓伺服控制 ………………… 978

參考文獻(xiàn) …………………………… 990

第5章 間歇控制……………………… 991

5．1 間歇過(guò)程 ……………………… 991

5．2 間歇過(guò)程的控制 ……………… 994

5．3 間歇過(guò)程控制實(shí)例———注塑

成型過(guò)程控制………………… 1016

參考文獻(xiàn) …………………………… 1037

第 4 篇  控制工程技術(shù) …………………………………………………………………… 1039

第1章 信號(hào)處理和數(shù)據(jù)校正技術(shù) … 1040

1．1 概述 ………………………… 1040

1．2 計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)處理 ………… 1041

1．3 過(guò)程數(shù)據(jù)校正………………… 1045

參考文獻(xiàn) …………………………… 1052

第2章 系統(tǒng)建模技術(shù) ……………… 1054

2．1 概述 ………………………… 1054

2．2 機(jī)理建模技術(shù)………………… 1054

2．3 系統(tǒng)辨識(shí)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(xiàn) …………………………… 1070

第3章 軟測(cè)量技術(shù) ………………… 1072

3．1 軟測(cè)量的基本概念…………… 1072

3．2 基于機(jī)理分析的軟測(cè)量建模

技術(shù) ………………………… 1073

3．3 基于回歸分析的軟測(cè)量建模

技術(shù) ………………………… 1082

3．4 基于狀態(tài)估計(jì)的軟測(cè)量技術(shù) … 1087

3．5 基于支持向量機(jī)的軟測(cè)量

建模技術(shù) …………………… 1091

3．6 軟測(cè)量系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì) ……… 1096

參考文獻(xiàn) …………………………… 1105

第4章 過(guò)程優(yōu)化技術(shù) ……………… 1106

4．1 最優(yōu)化問(wèn)題的基本概念 ……… 1106

4．2 最優(yōu)化方法…………………… 1108

4．3 典型過(guò)程優(yōu)化的工業(yè)應(yīng)用 …… 1126

4．4 過(guò)程優(yōu)化商業(yè)軟件簡(jiǎn)介 ……… 1138

參考文獻(xiàn) …………………………… 1141

第5章 性能評(píng)估技術(shù) ……………… 1142

5．1 性能評(píng)估技術(shù)簡(jiǎn)介 …………… 1142

5．2 控制器性能評(píng)估流程 ………… 1144

5．3 控制器性能評(píng)估方法與技術(shù) … 1146

5．4 控制器性能評(píng)估工業(yè)應(yīng)用 …… 1156

參考文獻(xiàn) …………………………… 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(dòng)設(shè)備故障診斷技術(shù) ………… 1172

6．3 故障預(yù)測(cè)技術(shù)………………… 1191

參考文獻(xiàn) …………………………… 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(xiàn) …………………………… 1216

索引 …………………………………… 1217"