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绪论1

项目一 自动化过程控制概述与实训4

1.1 自动化过程控制系统分类4

1.1.1 自动检测系统4

1.1.2 自动信号和联锁保护系统4

1.1.3 自动操纵及自动开停车系统5

1.1.4 自动控制系统5

1.2 自动化过程控制系统组成与框图5

1.2.1 自动化过程控制系统的基本组成5

1.2.2 自动化过程控制系统常用术语7

1.2.3 自动控制框图8

1.2.4 自动控制框图的4个要素8

1.2.5 自动化过程控制系统的分类9

1.3 自动化过程控制品质指标11

1.3.1 自动化过程控制系统的静态和动态11

1.3.2 过渡过程的基本形式12

1.3.3 控制系统品质指标13

1.3.4 影响控制系统过渡过程品质的主要因素15

【实训】16

实训任务一 实训及安全操作规程16

实训任务二 自动化过程控制对象特性测试实训18

实训任务三 THJDS-1型多策略实训系统部件使用21

练习题38

项目二 过程控制对象特性、控制规律与实训39

2.1 过程控制对象特性的描述39

2.1.1 过程控制系统的一阶对象39

2.1.2 过程控制系统的积分对象42

2.1.3 过程控制系统的时滞对象43

2.1.4 过程控制系统的二阶对象44

2.2 自动化过程控制基本控制规律46

2.2.1 过程的位式控制46

2.2.2 过程控制系统比例控制48

2.2.3 过程控制系统积分控制及比例积分控制51

2.2.4 过程控制系统微分控制及比例积分微分控制53

2.3 自动化过程控制工程图的识读57

2.3.1 流程图识读基础58

2.3.2 生产工艺过程控制的流程图识读62

【实训】64

实训任务一 单容自衡水箱液位特性测试实训64

实训任务二 电动调节阀流量特性的测试实训68

实训任务三 锅炉内胆温度特性的测试70

练习题73

项目三 简单自动化过程控制系统与实训74

3.1 简单控制系统结构与组成74

3.1.1 简单控制系统常用术语75

3.1.2 过程控制系统被控变量与操纵变量的选择76

3.1.3 过程控制系统控制规律的选取80

3.1.4 过程控制系统调节阀的选择81

3.2 简单控制系统的方案实施83

3.2.1 简单控制系统案例83

3.2.2 仪表选定方案84

3.2.3 仪表组成控制系统方案86

3.3 简单控制系统投运与参数整定86

3.3.1 系统投运前的准备工作87

3.3.2 过程控制系统的投运、运行与维护89

3.3.3 简单控制系统参数整定90

【实训】95

实训任务一 双容水箱特性的测试实训95

实训任务二 单容液位定值控制实训99

实训任务三 锅炉内胆水温定值控制实训102

练习题105

项目四 复杂自动化过程控制系统与实训106

4.1 串级控制系统及应用106

4.1.1 串级过程控制基本原理及结构106

4.1.2 串级控制系统的主、副回路选择110

4.1.3 串级控制系统的主、副调节器选择111

4.1.4 串级控制系统特点及应用场合112

4.1.5 串级控制系统的实施113

4.1.6 串级控制系统的投运及参数整定115

4.2 比值控制系统及应用116

4.2.1 比值控制系统类型116

4.2.2 比值系数的计算120

4.2.3 比值控制系统的实施方案121

4.2.4 比值控制系统的投运和参数的整定121

4.3 前馈控制系统及应用122

4.3.1 前馈控制系统的特点及主要结构形式122

4.3.2 前馈控制系统的应用125

4.3.3 前馈控制系统的参数整定126

【实训】128

实训任务一 水箱液位串级控制系统128

实训任务二 单闭环流量比值控制系统131

实训任务三 锅炉内胆水温前馈-反馈控制实训134

练习题137

项目五 集散控制系统与实训138

5.1 集散控制系统特点和概述139

5.1.1 集散控制系统的特点139

5.1.2 集散控制系统的主要技术概述139

5.1.3 DCS集散控制系统及应用140

5.1.4 MACSV集散系统介绍141

5.2 集散控制系统硬件介绍143

5.2.1 FM802主控单元143

5.2.2 FM148模拟量输入模块144

5.2.3 FM143八路热电阻模拟量输入模块146

5.2.4 FM151八路模拟量输出模块147

5.3 集散控制系统软件介绍149

5.3.1 系统组态149

5.3.2 操作员站152

5.3.3 操作员站的启动过程153

5.4 现场分散控制器的功能153

5.4.1 DCS的控制器153

5.4.2 控制器的I/O模件154

5.4.3 DCS常用的控制算法155

5.4.4 集散控制系统的通信系统159

5.4.5 DCS系统的故障诊断161

【实训】163

实训任务一 锅炉内胆水温位式控制实训163

实训任务二 下水箱液位与进水流量串级控制165

实训任务三 锅炉内胆水温与循环水流量串级控制168

练习题171

项目六 现场总线控制系统与实训172

6.1 现场总线控制系统（FCS）的组成172

6.1.1 系统简介172

6.1.2 系统软件174

6.2 下位机软件中的硬件配置和程序结构174

6.2.1 STEP 7简介174

6.2.2 STEP 7的安装175

6.3 上位机组态软件简介177

6.3.1 WinCC概述177

6.3.2 WinCC组态举例180

6.3.3 实时曲线和历史曲线的组态186

【实训】189

实训任务一 二阶双容水箱液位定值控制实训189

实训任务二 锅炉夹套与内胆水温串级控制实训192

实训任务三 下水箱液位前馈-反馈控制实训194

练习题198