該書獲得第四屆政府出版獎圖書獎。
基本介紹
- 中文名：控制工程手冊
- 作者：孫優賢
- 出版時間：2016年01月01日
- 出版社：化學工業出版社
- ISBN：9787122227232
- 裝幀：簡裝
內容簡介,作品目錄,作者簡介,
內容簡介
《控制工程手冊》分上、下冊，本書是上冊，包括4篇內容，第1篇是自動檢測儀表，包括測量技術基礎，溫度、壓力、流量、物位測量儀表，線上分析儀表，機械量測量儀表，顯示儀表，執行機構和控制閥，*後還介紹了防爆安全技術。第2篇是計算機控制系統，內容包括可程式控制器PLC、集散控制系統DCS、安全儀表系統SIS、成套專用控制系統、監控軟體、現場匯流排與工業乙太網以及工業物聯網。第3篇是控制工程方法，內容包括單迴路控制器、*進控制、智慧型控制、伺服控制和間歇控制。第4篇是控制工程技術，包括信號處理和數據校正技術、系統建模技術、軟測量技術、過程最佳化技術、性能評估技術、故障診斷技術、安全性技術。
手冊著力創新，突破了自動控制在流程工業中套用的限制，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，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，旨在啟迪人們的創新思維。
作品目錄
緒論 ……………………………………………………………… 1
第 1 篇 自動檢測儀表 ……………………………………… 011
第1章 測量技術基礎 ………………… 12 | 第2章 溫度測量儀表 ………………… 15 |
|---|---|
1．1 測量方法 ……………………… 12 | 2．1 概述 …………………………… 15 |
1．2 測量誤差及測量不確定度 ……… 12 | 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 | 第4章 流量測量儀表 ………………… 74 |
|---|---|
3．1 壓力的概念及單位……………… 50 | 4．1 概論 …………………………… 74 |
3．2 應變式壓力 (差壓) 變送器 …… 52 | 4．2 容積式流量計 ………………… 76 |
3．3 電容式壓力 (差壓) 變送器 …… 56 | 4．3 浮子流量計 …………………… 80 |
3．4 差動電感壓力 (差壓) 變送器 … 60 | 4．4 渦輪流量計 …………………… 83 |
3．5 振弦式壓力 (差壓) 變送器 …… 63 | 4．5 旋渦流量計 …………………… 89 |
3．6 矽諧振式壓力 (差壓) 變送器 …… 65 | 4．6 電磁流量計 …………………… 96 |
3．7 壓力開關 ……………………… 68 | 4．7 超聲流量計 …………………… 101 |
3．8 壓力 (差壓) 變送器安裝與維護 … 70 | 4．8 節流式流量計 ………………… 107 |
參考文獻 ……………………………… 73 | 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 | 第6章 線上分析儀表………………… 160 |
|---|---|
5．1 物位測量儀表及分類 ………… 141 | 6．1 概述 …………………………… 160 |
5．2 浮力式液位計 ………………… 141 | 6．2 熱導式氣體分析儀 …………… 161 |
5．3 差壓式液位計 ………………… 146 | 6．3 紅外氣體分析儀 ……………… 165 |
5．4 電容式物位測量儀表 ………… 149 | 6．4 氧化鋯氧分析儀 ……………… 170 |
5．5 超音波物位測量儀表 ………… 151 | 6．5 工業色譜分析儀 ……………… 174 |
5．6 射線式物位測量儀表 ………… 153 | 6．6 質譜儀及色譜-質譜聯用儀 …… 178 |
5．7 雷達物位計 …………………… 155 | 6．7 pH計 ………………………… 186 |
參考文獻 …………………………… 159 | 6．8 工業電導率儀 ………………… 190 |
- | 6．9 半導體雷射氣體分析儀 ……… 194 |
- | 參考文獻 …………………………… 201 |
第7章 機械量測量儀表 ……………… 202 | 第8章 顯示儀表……………………… 258 |
|---|---|
7．1 位移與角度感測器 …………… 202 | 8．1 概述 …………………………… 258 |
7．2 速度測量儀表 ………………… 219 | 8．2 模擬式顯示儀表 ……………… 258 |
7．3 轉矩檢測儀表 ………………… 227 | 8．3 數字顯示儀表 ………………… 264 |
7．4 測力稱重式儀表 ……………… 236 | 8．4 智慧型顯示儀表 ………………… 267 |
7．5 核輻射測厚儀表 ……………… 246 | 參考文獻 …………………………… 269 |
7．6 機器視覺 ……………………… 250 | - |
7．7 陀螺經緯儀 …………………… 253 | - |
參考文獻 …………………………… 257 | - |
第9章 執行機構和控制閥 …………… 270 | 第10章 防爆安全技術 ……………… 286 |
|---|---|
9．1 執行器 ………………………… 270 | 10．1 防爆基礎 …………………… 286 |
9．2 氣動執行器結構及分類 ……… 271 | 10．2 儀表防爆技術………………… 292 |
9．3 控制閥 ………………………… 274 | 10．3 防爆儀表通用要求…………… 301 |
9．4 執行器的選型原則 …………… 280 | 10．4 隔爆型儀表…………………… 306 |
9．5 電動執行器 …………………… 282 | 10．5 本質安全儀表………………… 309 |
9．6 智慧型式執行機構 ……………… 284 | 10．6 本質安全儀表系統…………… 317 |
參考文獻 …………………………… 285 | 參考文獻 …………………………… 327 |
第 2 篇 計算機控制系統 ………………………………………………………………… 329
第1章 可程式控制器PLC ………… 336 | 第2章 集散控制系統DCS ………… 377 |
|---|---|
1．1 概述 …………………………… 336 | 2．1 概述 …………………………… 377 |
1．2 PLC的硬體系統 ……………… 340 | 2．2 通信網路 ……………………… 381 |
1．3 PLC軟體配置 ………………… 350 | 2．3 主要站點配置 ………………… 385 |
1．4 PLC套用系統設計 …………… 356 | 2．4 異構系統互聯 ………………… 407 |
1．5 PLC套用系統軟體設計 ……… 365 | 2．5 IEC61131-3 標準程式語言 … 413 |
1．6 大中型PLC工程套用實例 …… 369 | 2．6 高級套用 ……………………… 421 |
1．7 PLC套用小程式實例 ………… 374 | 2．7 DCS大規模網路設計 ………… 429 |
參考文獻 …………………………… 376 | 2．8 國內外主要DCS產品 ………… 434 |
- | 2．9 系統選型 ……………………… 444 |
- | 2．10 工程套用 …………………… 446 |
- | 2．11 DCS的抗干擾措施…………… 464 |
- | 2．12 DCS套用案例 ……………… 466 |
- | 參考文獻 …………………………… 478 |
第3章 安全儀表系統SIS …………… 479 | 第4章 成套專用控制系統 …………… 557 |
|---|---|
3．1 概述 …………………………… 479 | 4．1 概述 …………………………… 557 |
3．2 功能安全概論 ………………… 484 | 4．2 成套專用控制系統的硬體系統 … 558 |
3．3 安全儀表系統的硬體配置 …… 498 | 4．3 成套專用控制系統的軟體系統 …………………………… 563 |
3．5 安全儀表系統的工程套用 …… 541 | 4．4 造紙過程成套專用控制系統 … 564 |
參考文獻 …………………………… 556 | 4．5 製藥過程成套專用控制系統 …………………………… 597 |
第5章 監控軟體……………………… 617 | 第6章 現場匯流排與工業乙太網 ……… 672 |
|---|---|
5．1 概述 …………………………… 617 | 6．1 概述 …………………………… 672 |
5．2 監控軟體主要功能和主要組成模組 …………………………… 622 | 6．2 現場匯流排技術基礎 …………… 674 |
5．3 監控軟體的典型套用示例 …… 655 | 6．3 主流現場匯流排技術 …………… 679 |
5．4 監控軟體的發展趨勢 ………… 662 | 6．4 工業乙太網 …………………… 725 |
5．5 國內外監控軟體產品簡介 …… 665 | 6．5 基於現場匯流排的網路化控制系統與互聯技術 …………………… 746 |
參考文獻 …………………………… 671 | 6．6 現場設備管理系統 …………… 750 |
- | 6．7 現場匯流排的工程套用 ………… 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 工業物聯網典型套用 ………… 776 |
參考文獻 …………………………… 786 |
第 3 篇 控制工程方法 …………………………………………………………………… 787
第1章 單迴路控制器………………… 788 | 第2章 先進控制……………………… 813 |
|---|---|
1．1 傳統PID控制方法 …………… 788 | 2．1 複雜控制系統 ………………… 813 |
1．2 PID控制器的參數整定 ……… 793 | 2．2 模型預測控制 ………………… 825 |
1．3 新型PID控制方法 …………… 798 | 2．3 自適應控制系統 ……………… 852 |
1．4 自抗擾控制器 ………………… 805 | 2．4 最優控制 ……………………… 862 |
參考文獻 …………………………… 811 | 2．5 解耦控制 ……………………… 869 |
- | 參考文獻 …………………………… 875 |
第3章 智慧型控制……………………… 877 | 第4章 伺服控制……………………… 958 |
|---|---|
3．1 智慧型控制基礎 ………………… 877 | 4．1 伺服系統及控制技術簡介 …… 958 |
3．2 模糊控制 ……………………… 880 | 4．2 電動伺服控制 ………………… 961 |
3．3 神經網路控制 ………………… 905 | 4．3 氣動伺服控制 ………………… 970 |
3．4 專家控制 ……………………… 932 | 4．4 液壓伺服控制 ………………… 978 |
參考文獻 …………………………… 956 | 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 | 第2章 系統建模技術 ……………… 1054 |
|---|---|
1．1 概述 ………………………… 1040 | 2．1 概述 ………………………… 1054 |
1．2 計算機數位訊號處理 ………… 1041 | 2．2 機理建模技術………………… 1054 |
1．3 過程數據校正………………… 1045 | 2．3 系統辨識技術………………… 1057 |
參考文獻 …………………………… 1052 | 2．4 智慧型建模技術………………… 1064 |
- | 2．5 混合建模技術………………… 1067 |
- | 參考文獻 …………………………… 1070 |
第3章 軟測量技術 ………………… 1072 | 第4章 過程最佳化技術 ……………… 1106 |
|---|---|
3．1 軟測量的基本概念…………… 1072 | 4．1 最最佳化問題的基本概念 ……… 1106 |
3．2 基於機理分析的軟測量建模技術 ………………………… 1073 | 4．2 最最佳化方法…………………… 1108 |
3．3 基於回歸分析的軟測量建模技術 ………………………… 1082 | 4．3 典型過程最佳化的工業套用 …… 1126 |
3．4 基於狀態估計的軟測量技術 … 1087 | 4．4 過程最佳化商業軟體簡介 ……… 1138 |
3．5 基於支持向量機的軟測量建模技術 …………………… 1091 | 參考文獻 …………………………… 1141 |
3．6 軟測量系統的工程設計 ……… 1096 | - |
參考文獻 …………………………… 1105 | - |
第5章 性能評估技術 ……………… 1142 | 第6章 故障診斷技術 ……………… 1162 |
|---|---|
5．1 性能評估技術簡介 …………… 1142 | 6．1 控制系統故障診斷技術 ……… 1162 |
5．2 控制器性能評估流程 ………… 1144 | 6．2 動設備故障診斷技術 ………… 1172 |
5．3 控制器性能評估方法與技術 … 1146 | 6．3 故障預測技術………………… 1191 |
5．4 控制器性能評估工業套用 …… 1156 | 參考文獻 …………………………… 1196 |
參考文獻 …………………………… 1160 | - |
第7章 安全性技術 ………………… 1198 | 索引 …………………………………… 1217" |
|---|---|
7．1 概述 ………………………… 1198 | - |
7．2 功能安全 …………………… 1198 | - |
7．3 控制系統網路安全 …………… 1211 | - |
參考文獻 …………………………… 1216 | - |
作者簡介
孫優賢 工業自動化專家，中國工程院院士。在現代控制工程領域取得重大研究成果。針對複雜工業系統的高度不確定性、高度非線性、高度關聯性、特大純滯後和信息不完全性等特點，創造性地提出了一整套系統建模技術、先進控制技術、線上最佳化技術、故障診斷技術、容錯控制技術、系統集成技術和綜合自動化技術，並在大型工業裝置中得到成功套用，初步建立了現代控制工程的方法論體系。領導建立了我國**個國家工程研究中心，創造性地解決了製漿、造紙、生物化工等大型生產線計算機控制系統軟體總體設計中的重大關鍵技術，成功地研製了Supcon 集散控制系統、現場匯流排控制系統、Suny TDCS9200工業控制計算機系統，以及綜合自動化系統的硬體平台和軟體平台，並實現了產業化，在製漿造紙、生物化工自動化工程領域，針對大型企業的各個生產過程，建立了24種動態數學模型，開發了25種高級控制算法，18種計算機控制系統，研製了6種造紙專用儀表和12個軟測量軟體，並在20多個省市推廣套用，取得了重大的經濟效益。獲得國家科技進步二、三等各1項，國家教學成果獎2項，省部級科技進步一、二等獎15項。
