控制回路基礎(chǔ)：批量過程和連續(xù)過程

　　本書深入介紹了在過程控制領(lǐng)域中工作所用到的概念和術(shù)語(yǔ)。書中的材料表述方式直觀，不依賴于控制系統(tǒng)供應(yīng)商的產(chǎn)品。讀者不一定需要在過程工廠環(huán)境工作過，也不一定需要熟悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)。許多關(guān)于實(shí)際控制設(shè)計(jì)和過程應(yīng)用的材料來自作者在過程控制系統(tǒng)工作的親身體驗(yàn)。因而此書旨在給各種人員提供一個(gè)指南，包括工程師、經(jīng)理、技術(shù)員和其他剛剛接觸過程控制的人，或有經(jīng)驗(yàn)的、但對(duì)多回路控制技術(shù)還不熟悉的控制工程師。在介紹完工業(yè)上*常用的傳統(tǒng)的單回路和多回路技術(shù)之后，本書簡(jiǎn)單介紹了高級(jí)控制技術(shù)。不管讀者是否是一個(gè)過程控制工程師，在一個(gè)控制團(tuán)隊(duì)工作，或在一個(gè)儀表部門工作，書中的知識(shí)都將有助于夯實(shí)基礎(chǔ)以理解和使用現(xiàn)有的控制系統(tǒng)或設(shè)計(jì)新的控制應(yīng)用。

　　Terrence “Terry” Blevins在他的職業(yè)生涯中一直積極參與過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用及設(shè)計(jì)。15年來，他擔(dān)任系統(tǒng)工程師和團(tuán)隊(duì)管理者為紙漿和造紙工業(yè)設(shè)計(jì)和開發(fā)了先進(jìn)的控制解決方案。Terry在建立艾默生過程管理集團(tuán) （Emerson Process Management） 的高級(jí)控制項(xiàng)目中起了關(guān)鍵作用。Terry是開發(fā)DeltaV高級(jí)控制產(chǎn)品的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)。他是現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì) （Fieldbus Foundation™） 功能模塊規(guī)范開發(fā)和維護(hù)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)，也是SIS （安全儀表系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)和模型規(guī)范的編輯。在這方面的工作中，Terry參與了將現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的功能模塊推進(jìn)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的過程。Terry是IEC （國(guó)際電工委員會(huì)）SC65E WG7功能塊標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的美國(guó)專家，該委員會(huì)負(fù)責(zé)IEC 61804的功能塊標(biāo)準(zhǔn)。他是ISA104 - EDDL（電子設(shè)備描述語(yǔ)言）具有投票權(quán)的委員和委員會(huì)主席，是美國(guó)對(duì)IEC65E小組的技術(shù)咨詢小組（USTAG）的技術(shù)顧問。他也是美國(guó)技術(shù)咨詢小組USNC TAG（IEC/SC65和IEC/TC65）的成員。Terry撰寫了過程/工業(yè)儀表與控制手冊(cè)（Process/ Industrial Instruments and Controls Handbook）第五版第11節(jié)標(biāo)準(zhǔn)概要的“ISA /IEC現(xiàn)場(chǎng)總線概述”，聯(lián)合撰寫了儀器工程師手冊(cè)，過程控制與優(yōu)化（Instrumentation Engineer's Handbook， Process Control and Optimization）第四版的四個(gè)章節(jié)。他與別人合著了ISA（國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)）的暢銷書解除對(duì)高級(jí)控制的約束（Advanced Control Unleashed）。他擁有50項(xiàng)專利，并已寫作了70篇以上關(guān)于過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的論文。Terry在1971年獲得路易維爾大學(xué)（University of Louisville） 電機(jī)工程科學(xué)學(xué)士學(xué)位，在1973年獲得普渡大學(xué) （Purdue University） 電子工程科學(xué)碩士學(xué)位。2004年，他入選了控制雜志的過程自動(dòng)化名人堂。目前，Terry是艾默生過程管理集團(tuán)DeltaV產(chǎn)品工程部未來產(chǎn)品規(guī)劃團(tuán)隊(duì)的首席技術(shù)師。 Mark Nixon的職業(yè)生涯一直與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)相關(guān)。Mark開始時(shí)作為一個(gè)系統(tǒng)工程師在石油和天然氣，煉油，化工，紙漿等行業(yè)的項(xiàng)目上工作。他在1998年從加拿大搬到得克薩斯州奧斯汀市，在各種研究和開發(fā)的職位上工作過。從1995到2005年，Mark是DeltaV系統(tǒng)首席設(shè)計(jì)師。2006年，他加入了無線團(tuán)隊(duì)，非常積極的參與了WirelessHART規(guī)范和IEC 62591標(biāo)準(zhǔn)的制定。Mark目前的研究領(lǐng)域包括基于WirelessHART（無線HART）設(shè)備的控制，批量過程的數(shù)據(jù)分析，無線技術(shù)在過程工業(yè)中的應(yīng)用，移動(dòng)用戶，操作員界面和高級(jí)圖形學(xué)。他目前活躍于下列領(lǐng)域：操作員行為中心（http：//www.operatorperformance.org），WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)，ISA - 88標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（http：//www.fieldbus.org/）和ISA - 101 標(biāo)準(zhǔn)。他寫了許多論文，目前擁有超過70項(xiàng)專利。他與別人合著了WirelessHART：用于工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（WirelessHART： Real-Time Mesh Network for Industrial Automation），并為工業(yè)儀表與控制手冊(cè)（Industrial Instruments and Controls Handbook）和過程工業(yè)中的現(xiàn)代測(cè)量與終端執(zhí)行單元精要（Essentials of Modern Measurements and Final Elements in the Process Industry）提供了章節(jié)。Mark 1982年在滑鐵盧大學(xué) （University of Waterloo） 電氣工程系獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位。 Deji Chen （陳德基） 在過程控制工業(yè)界工作了近20年，現(xiàn)為同濟(jì)大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授級(jí)研究員。他是OPC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的始創(chuàng)者之一，工作過的項(xiàng)目涉及各種現(xiàn)場(chǎng)總線，包括WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)的制定。他合寫了許多論文，擁有多項(xiàng)專利，與Mark Nixon等合著了WirelessHART：用于工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（WirelessHART： Real-Time Mesh Network for Industrial Automation）和Wireless Control Foundation - Continuous and Discrete Control for the Process Industry。德基于1999年在德州大學(xué)奧斯汀分校 （University of Texas at Austin） 計(jì)算機(jī)系獲得博士學(xué)位，研究方向是實(shí)時(shí)系統(tǒng)。【媒體評(píng)論】評(píng)論【目錄】目錄第1章簡(jiǎn)介第2章背景和歷史展望2.1工廠結(jié)構(gòu)2.2工廠組織2.2.1過程區(qū)域2.2.2過程設(shè)備2.2.3工廠操作員2.2.4輔助部門2.2.5工作實(shí)踐2.3早期控制系統(tǒng)2.4分布式控制系統(tǒng)2.5操作員界面2.6系統(tǒng)安裝2.7與外部系統(tǒng)的界面2.8現(xiàn)代控制系統(tǒng)2.9標(biāo)準(zhǔn)的影響參考文獻(xiàn)第3章測(cè)量3.1電磁流量計(jì)3.2渦街流量計(jì)3.3基于差壓的測(cè)量3.4科式質(zhì)量流量計(jì)3.5壓力測(cè)量3.6溫度測(cè)量3.7液位測(cè)量3.8其他測(cè)量技術(shù)參考文獻(xiàn)第4章在線分析儀4.1采樣分析儀和原位分析儀的對(duì)比4.2煙氣中的氧O24.3流體的pH和ORP4.4在線估計(jì)器參考文獻(xiàn)第5章最終控制元件5.1調(diào)節(jié)閥5.2阻尼驅(qū)動(dòng)器5.3變頻器5.4切斷閥參考文獻(xiàn)第6章現(xiàn)場(chǎng)布線和通信6.1傳統(tǒng)設(shè)備安裝6.2HART設(shè)備的安裝6.3現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的安裝6.4安裝無線HART參考文獻(xiàn)第7章控制和現(xiàn)場(chǎng)儀表文檔7.1平面布置圖7.2過程流程圖7.3管道和儀表圖7.4回路圖7.5標(biāo)注規(guī)范7.6連接線和功能符號(hào)7.7設(shè)備圖形符號(hào)7.8文檔實(shí)例7.8.1范例——基本中和反應(yīng)控制系統(tǒng)7.8.2范例——基本反應(yīng)塔控制7.8.3范例——批量反應(yīng)器控制系統(tǒng)7.8.4范例——連續(xù)進(jìn)料和回收罐參考文獻(xiàn)第8章操作員圖形界面8.1報(bào)警條件顯示8.2動(dòng)態(tài)元素8.2.1圖符8.3用戶顯示8.4過程性能監(jiān)測(cè)8.5流程圖數(shù)據(jù)接口參考文獻(xiàn)第9章過程特征描述9.1過程結(jié)構(gòu)9.2過程定義9.3純?cè)鲆孢^程9.4純延遲過程9.5純滯后過程9.6一階加純滯后過程9.7積分過程9.8反向響應(yīng)過程9.9線性過程9.10專題練習(xí)——簡(jiǎn)介9.11專題練習(xí)——過程特征描述9.11.1專題練習(xí)指導(dǎo)9.11.2專題綜述與討論參考文獻(xiàn)第10章控制系統(tǒng)的目的10.1經(jīng)濟(jì)激勵(lì)10.1.1合成氨工廠范例10.2安全性、環(huán)保法規(guī)和設(shè)備保護(hù)10.3協(xié)調(diào)收益和復(fù)雜性的平衡第11章單回路控制11.1手動(dòng)控制11.1.1實(shí)施11.1.2輸入/輸出處理11.1.3模擬量輸入11.1.4狀態(tài)11.1.5手動(dòng)加載功能塊11.1.6模擬量輸出11.2反饋控制11.2.1純比例控制11.2.2比例積分控制11.2.3比例積分微分控制11.2.4控制結(jié)構(gòu)11.2.5控制動(dòng)作11.2.6反算11.3PID功能塊實(shí)現(xiàn)11.3.1PID形式和結(jié)構(gòu)11.3.2模式11.4脈沖輸出11.4.1占空比控制11.4.2增加/減少控制11.5過程動(dòng)作11.6專題練習(xí)——反饋控制參考文獻(xiàn)第12章整定和回路性能12.1初始回路整定12.2手動(dòng)整定12.3自動(dòng)建立整定12.3.1自動(dòng)整定應(yīng)用12.3.2響應(yīng)仿真12.4系統(tǒng)投用——黏滯閥門及其他現(xiàn)場(chǎng)挑戰(zhàn)12.5回路增益特征描述12.6配對(duì)參數(shù)與解耦12.7專題練習(xí)——PID整定12.8專題練習(xí)討論參考文獻(xiàn)第13章多回路控制13.1前饋控制13.1.1動(dòng)態(tài)補(bǔ)償13.1.2其他實(shí)現(xiàn)方式13.1.3專題練習(xí)——前饋控制13.1.4專題練習(xí)討論13.2級(jí)聯(lián)控制13.2.1級(jí)聯(lián)控制的好處13.2.2范例——過熱器溫度控制13.2.3實(shí)現(xiàn)13.2.4專題練習(xí)——級(jí)聯(lián)控制13.3超馳控制13.3.1超馳操作13.3.2范例——白液澄清器13.3.3范例——壓縮機(jī)13.3.4實(shí)現(xiàn)13.3.5專題練習(xí)——超馳控制13.3.6專題練習(xí)討論13.4使用兩個(gè)操縱參數(shù)的控制13.4.1分程控制13.4.2閥位控制13.4.3比例控制第14章模型預(yù)估控制14.1用MPC取代PID控制14.2MPC投用14.3用MPC取代帶前饋的PID14.4用MPC取代PID超馳14.5用MPC處理過程間的相互干擾14.6在現(xiàn)有控制策略中添加MPC控制14.7MPC的應(yīng)用14.8專題練習(xí)——模型預(yù)估控制參考文獻(xiàn)第15章過程仿真15.1過程仿真概述15.2從P&ID圖開發(fā)過程仿真15.3過程非線性仿真15.4其他注意事項(xiàng)15.5專題練習(xí)——過程仿真參考文獻(xiàn)第16章工業(yè)應(yīng)用16.1庫(kù)存控制16.1.1緩沖罐16.1.2回收罐16.1.3鍋爐汽包液位——單沖量16.1.4鍋爐汽包液位——三沖量16.1.5專題練習(xí)——三沖量汽包液位控制16.2批量過程16.2.1批量蒸煮器16.2.2批量化學(xué)反應(yīng)器16.2.3批量生物反應(yīng)器16.2.4專題練習(xí)——批量化學(xué)反應(yīng)器16.3連續(xù)過程16.3.1化學(xué)反應(yīng)器16.3.2噴霧干燥器控制16.3.3專題練習(xí)——連續(xù)化學(xué)反應(yīng)器16.4燃燒控制16.4.1小型鍋爐/加熱器16.4.2加熱缸16.4.3電站鍋爐——單一燃料16.4.4石灰回轉(zhuǎn)窯16.4.5專題練習(xí)——電站鍋爐控制16.5蒸餾控制16.5.1專題練習(xí)——蒸餾控制16.6過程區(qū)域間的協(xié)調(diào)16.6.1合成氨工廠氫/氮控制16.6.2動(dòng)力室蒸汽生產(chǎn)16.6.3專題練習(xí)——合成氨工廠氫/氮控制16.7復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，過程間的相互干擾16.7.1紙漿漂白16.7.2一段轉(zhuǎn)化爐溫度參考文獻(xiàn)附錄A本書相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源A.1訪問網(wǎng)站A.2下載選擇A.3書籍選擇術(shù)語(yǔ)表