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目录1

第一篇 过程自动控制导论1

第一章导论1

第一节 自动化及其发展概况1

一、自动化1

二、自动控制理论的发展1

第二节 自动控制系统3

一、自动控制是人工控制的模仿与发展3

二、自动控制系统的基本概念及特点4

第三节 自动控制系统的特性5

一、系统的静态过程、动态过程和过渡过程5

二、自动控制系统的质量指标6

第四节 自动控制系统设计概述6

一、过程控制的任务7

二、自动控制系统的设计要求7

思考题与习题9

第二章控制对象特性及数学模型的建立11

第一节对象特性和数学模型的建立11

一、用机理分析法建立一阶过程数学模型11

二、二阶过程的数学模型16

三、具有纯滞后特性对象的数学模型17

四、高阶过程的数学模型18

五、二阶对象和高阶对象数学模型的简化18

第二节描述被控对象特性的参数19

一、被控对象的负荷及自衡19

二、放大系数K20

三、时间常数T21

四、滞后时间τ22

第三节拉氏变换和传递函数24

一、拉氏变换24

二、传递函数28

一、过程辨识的内容和步骤33

第四节过程辨识33

二、过程辨识模型结构和参数34

三、最小二乘法辨识过程的数学模型结构和参数35

四、用机理—实验法建立过程的数学模型37

思考题与习题39

第三章控制器及其特征40

第一节控制器的特性40

一、比例调节规律40

二、积分（Ⅰ）调节规律及比例积分（PI）调节规律41

三、微分调节（D）规律和比例积分微分调节（PID）规律42

四、不同调节规律控制器的特性及选用43

第二节控制器的组成43

一、控制器的基本组成43

二、电动控制器44

第三节智能控制器简介46

一、增强型PID控制规律分析46

二、改进型PID控制算法47

三、虚拟调节仪表发展趋势49

思考题与习题49

第四章变送器及其特性51

第一节变送器的构成原理及其特性51

一、变送器的理想输入输出特性51

二、变送器的构成原理及其数学模型51

三、不同测量转换特性的变送器52

第二节 测量变送过程中的滞后问题52

一、变送器安装位置引起纯滞后问题53

二、变送器的测量滞后的问题53

三、测量信号传递滞后的影响53

第三节 变送器的量程调整、零点调整和零点迁移54

一、量程调整54

二、零点调整和零点迁移54

思考题与习题54

二、气动执行机构的构成和特性55

一、调节阀的构成55

第五章调节阀及其特性55

第一节调节阀的构成和特性55

三、电动执行机构的构成和特性56

四、调节机构的种类和特性58

第二节调节阀的选用61

一、调节阀执行机构的选择61

二、调节机构的选择62

三、调节阀流量特性的选择63

四、调节阀口径的计算和选择64

思考题与习题66

第六章简单控制系统67

第一节简单控制系统设计概述67

一、简单控制系统的工作过程68

二、控制系统的工程要点69

第二节 简单控制系统的方案设计69

一、被控变量的确定69

二、调节变量的确定70

三、测量变送装置的选择72

四、调节阀的选择73

五、控制器的选择73

第三节 简单控制系统的投运及控制器的参数整定75

一、控制器的参数整定75

二、系统的投运及运行80

思考题与习题82

第七章复杂控制系统84

第一节串级控制系统84

一、串级控制系统的组成84

二、串级控制系统的特点和设计原则86

三、串级控制系统控制器的选择及工程整定89

第二节 比值控制系统91

一、比值控制系统的类型及组成91

二、比值控制系统的实施93

一、前馈控制系统的组成95

三、比值控制系统的参数整定95

第三节前馈控制系统95

二、静态与动态前馈控制系统96

三、前馈—反馈控制系统97

四、前馈控制系统的应用及工程整定98

第四节高级控制系统100

一、大纯滞后过程的控制系统100

二、解耦控制系统102

三、预测控制系统105

四、适应型控制系统107

思考题与习题109

第二篇 主要变量的测量与控制111

第八章 常用变量的测量与控制111

第一节压力111

一、压力测量仪的分类与原理112

一、液位测量仪的分类与原理120

二、压力控制系统120

第二节液位120

二、液位控制系统125

第三节流量126

一、流量计的分类与原理126

二、流量控制系统131

第四节温度134

一、温度计的分类与原理134

二、热电偶温度计136

三、热电阻温度计141

四、温度变送器143

五、温度仪表的使用144

六、温度控制系统145

思考题与习题147

一、电极法测量浓度的基本厚理149

第九章浓度的测量与控制149

第一节溶液浓度149

二、pH值的测量与控制151

第二节溶液密度154

一、溶液浓度、密度与相对密度的关系154

二、溶液浓度的光学测量方法——折光仪154

三、溶液密度的测量与控制156

第三节纸浆浓度158

一、中浓纸浆浓度的测量与控制158

二、低浓纸浆浓度的测量与控制164

第四节纸浆打浆度166

一、纸浆打浆度测量仪167

二、打浆度控制169

思考题与习题171

第一节纸张水分的测量172

一、红外线水分仪172

第十章纸张质量指标的在线测量172

二、微波水分仪176

第二节纸张定量的测量179

一、测量原理179

二、β-射线纸张定量仪180

第三节 纸张定量和水分的纵向和横向分布测量182

第四节纸张灰分测量仪183

第三篇 制浆造纸典型过程的自动化方案185

第十一章制浆过程的自动控制系统185

第一节 自动化方案制定原则185

一、自动化工程设计简介185

二、自动化方案的制定185

第二节碱法蒸煮过程自动控制系统186

一、被调变量的确定186

二、装锅过程的控制186

三、蒸煮温度和压力的程序控制188

四、间歇蒸煮过程的计算机控制189

五、连续蒸煮过程的计算机控制193

第三节机械制浆过程自动控制系统194

一、控制要点及控制参数的选择194

二、控制系统195

第四节废纸制浆控制系统197

一、废纸制浆工艺对自控系统的要求197

二、废纸脱墨过程自控系统198

第五节洗选过程自动控制系统201

一、洗浆过程201

二、筛选过程203

第六节封闭筛选系统自动控制204

第七节漂白过程的自动控制系统205

一、被调变量的确定205

二、氧脱木质素过程的自动控制系统206

三、CEHED五段漂白过程自动控制207

四、漂白剂制备的自动调节209

第十二章碱回收过程的自动控制211

第一节蒸发过程211

一、被控变量的选择211

二、典型控制系统211

第二节燃烧过程212

一、黑液的再浓和喷射212

二、黑液燃烧213

三、锅炉给水和蒸汽生成215

四、碱回收锅炉的先进控制系统216

第三节绿液苛化和石灰回收217

一、苛化过程被控变量的选择217

二、典型的过程控制系统217

三、苛化率控制系统218

四、白泥过滤的自动控制218

五、石灰回收219

一、打浆控制220

第一节打浆、配浆控制220

第十三章造纸过程的自动控制220

二、配浆控制222

第二节纸料流送及流浆箱控制225

一、纸料流送过程控制225

二、流浆箱控制227

第三节纸机传动控制229

一、多分部同步速度链控制系统229

二、具有负荷分配控制的分部传动系统231

第四节纸张质量控制233

一、纸张定量水分控制的特点234

二、几种实用的大时滞过程控制算法235

三、纸张定量水分典型控制方案247

第二节废纸制浆废水处理控制251

一、初沉池和污泥泵的控制251

第十四章 废纸制浆过程废水处理控制251

第一节废纸制浆概况251

二、流量分配的控制254

三、溶解氧DO和风机的控制255

四、污泥回流的控制255

五、废弃污泥的控制258

六、药剂投放的控制258

七、废纸制浆造纸废水处理DCS系统260

第一节计算机控制系统概述263

一、计算机控制系统发展概况263

第四篇计算机控制263

第十五章计算机控制系统263

二、计算机控制系统的种类和特点264

三、计算机控制系统的基本组成和要求269

四、计算机控制系统的设计步骤272

第二节计算机控制系统的控制规律276

一、PID控制276

二、基于软测量技术的反馈控制278

三、智能控制系统280

第十六章集散控制系统301

第一节集散控制系统的结构与特点301

一、集散控制系统的发展概况301

二、集散控制系统的基本结构与特点303

三、集散控制系统的结构分类305

第二节典型集散控制系统的构成实例306

一、MACSTM系统306

二、XDPS分散处理系统310

三、SIMATIC PCS7系统313

四、Advant OCS系统317

第三节DCS在造纸工业中的应用举例320

一、奥斯龙纸浆筛选设备集散控制系统320

二、漂白浆及碱回收集散式控制系统324

三、DCS在造纸厂白水回收系统的应用326

四、集散控制系统在废纸脱墨生产过程中的应用329

五、集散控制系统在制浆、造纸过程的应用330

第十七章全厂自动化信息化与现场总线系统334

第一节全厂自动化和信息化的概念334

一、全厂自动化和信息化的定义334

二、全厂自动化的规划334

三、全厂信息化与现场总线336

第二节现场总线技术337

一、现场总线的定义337

二、现场总线技术338

第三节现场总线系统341

一、现场总线网络系统341

二、现场总线控制系统346

第四节工业信息技术及现代集成过程系统350

一、工业信息技术350

二、制浆造纸工业现代集成过程系统353

主要参考文献358