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第1章 简介1

1.1引言1

1.2自动化系统的前景1

1.2.1自动化系统的重要性1

1.3自动化程度的概念2

1.3.1自动化系统的收益2

1.3.2自动化系统的优点2

1.4层级化的描述3

1.4.1过程控制和管理层监控3

1.4.2自动化管理的必要性3

1.5维护管理4

1.6小结4

第2章 技术问题5

2.1过程自动化的发展5

2.2系统架构6

2.2.1系统网络6

2.2.2 DCS和PLC的结合6

2.2.3基于PC的自动化6

2.2.4现场总线技术7

2.2.5网络化控制8

2.2.6无线技术9

2.2.7软件架构10

2.2.8系统安全10

2.2.9即插即用组件11

参考文献11

第3章 方法13

3.1开环控制与闭环控制13

3.2数字控制算法13

3.3自整定和PID控制回路的性能监测15

3.3.1自整定的作用15

3.3.2测试功能15

3.3.3相关性分析17

3.3.4实时性能监测18

3.3.5Astrom自整定器19

3.4自适应控制19

3.4.1增益控制20

3.4.2模型参考自适应控制20

3.4.3自校正控制20

3.5多变量控制21

3.5.1基本概念21

3.5.2解耦控制22

3.5.3最优控制器22

3.6模型预测控制23

3.7专家系统24

3.7.1工作原理24

3.7.2过程控制中的专家系统24

3.7.3其他领域的应用25

3.7.4专家系统的优势26

3.7.5问题26

3.8模糊逻辑控制26

3.8.1什么是模糊性？27

3.8.2模糊逻辑控制器27

3.9神经网络28

3.9.1基本定义29

3.9.2神经网络如何学习？29

3.9.3网络结构29

3.10遗传算法31

3.11统计过程控制32

3.11.1质量数据的表达32

3.11.2因果分析32

3.11.3帕累托分析法33

3.11.4控制图33

3.11.5累积和控制图34

3.11.6过程能力指数34

3.11.7主成分分析34

3.12全厂优化办法36

3.12.1制浆厂生产调度36

3.12.2能耗优化37

参考文献38

第4章 制浆造纸过程中的特殊测量参数43

4.1引言43

4.2特殊参数测量43

4.2.1纸浆浓度43

4.2.2蒸煮过程测量47

4.2.3漂白过程传感器48

4.2.4纸浆质量分析仪48

4.2.5湿部测量51

4.3纸张质量在线测定53

4.3.1纸张定量53

4.3.2纸张水分53

4.3.3纸张填料（灰分）含量54

4.3.4纸页成形54

4.3.5纤维排列55

4.3.6纸张厚度55

4.3.7纸张平滑度（粗糙度）55

4.3.8光泽度56

4.3.9纸张不透明度、色度和亮度56

4.3.10纸张透气度57

4.3.11涂布量57

4.3.12孔洞和污点57

参考文献58

第5章 制浆生产线的过程控制59

5.1引言59

5.2连续蒸煮器控制62

5.2.1控制要求62

5.2.2基本控制功能63

5.2.3质量控制66

5.2.4木材种类变化管理67

5.2.5自动控制的优点68

5.3间歇式蒸煮器控制68

5.3.1控制要求68

5.3.2基本控制功能69

5.3.3蒸煮车间调度和蒸汽控制70

5.3.4卡伯值控制70

5.3.5罐区控制71

5.3.6优点72

5.4粗浆洗涤控制73

5.4.1控制要求73

5.4.2控制功能73

5.5漂白车间控制75

5.5.1控制要求75

5.5.2氧脱木素的控制75

5.5.3氯化阶段控制75

5.5.4二氧化氯漂白控制77

5.5.5机械浆漂白控制77

5.5.6负荷分配78

参考文献78

第6章 碱回收过程控制84

6.1引言84

6.2蒸发工段控制85

6.2.1控制要求85

6.2.2控制功能86

6.3碱回收炉控制87

6.3.1控制要求87

6.3.2基本控制功能87

6.3.3吹灰装置优化90

6.3.4炉膛成像、图像分析及专家系统91

6.3.5溶解槽控制93

6.3.6优点93

6.4苛化控制94

6.4.1控制要求94

6.4.2控制功能94

6.4.3优点96

6.5白泥过滤器控制96

6.5.1控制要求96

6.5.2控制功能97

6.5.3优点98

6.6石灰窑控制98

6.6.1控制要求98

6.6.2控制功能99

6.6.3高级石灰窑控制系统101

6.6.4优点101

参考文献102

第7章 机械法制浆过程控制106

7.1磨浆机控制106

7.1.1控制要求106

7.1.2控制功能107

7.1.3质量控制110

7.1.4质量控制的应用111

7.1.5讨论113

7.2磨木过程控制113

7.2.1控制目标114

7.2.2磨木过程控制的特点114

7.2.3磨木过程114

7.2.4控制功能115

7.2.5磨木控制策略117

参考文献119

第8章 纸机操作管理122

8.1纸机操作的目标122

8.2备浆、配浆和湿部控制126

8.2.1流量和浓度的测定126

8.2.2浆池液位控制127

8.2.3浓度变化控制128

8.2.4损纸浆和脱墨浆的干扰130

8.2.5通过备浆主动操作实现灵活生产的方法132

8.3纸幅质量波动和缺陷以及测量系统132

8.3.1波动组成133

8.3.2扫描测量方法133

8.3.3照相机和其他幅宽测量系统137

8.3.4离线测量和质量管理138

8.4纸机纵向控制138

8.4.1定量、填料量、留着率和水分含量等纸张质量的多变量模型预测控制138

8.4.2纸张等级改变的自动化方法：定量和填料含量的改变141

8.4.3 MD质量控制的其他方面141

8.5纸机横向控制142

8.5.1静态CD执行器最优化143

8.5.2 CD控制的动态特性146

8.5.3 CD控制中的一些交互影响效应147

参考文献149

附录152

第9章 运行和维护管理153

9.1商业需求153

9.2工厂级运行和维修管理及其挑战155

9.3全局设备效率（OEE）156

9.3.1可用性（A）156

9.3.2设备性能（P）157

9.3.3质量效益（Q）157

9.4关于运行和维修管理挑战的调查159

9.5维修对生产功能的影响160

参考文献161

第10章 术语162

10.1简介162

10.2标准163

10.2.1 EN 13306：2001维修术语163

10.2.2主要术语164

10.3常用缩写167

10.3.1与时间相关术语的缩写167

10.3.2可靠性分析168

10.3.3其他常用缩写168

参考文献169

第11章 维修管理基础170

11.1寿命周期与资产管理170

11.1.1什么是工厂工程资产管理170

11.1.2商业需求模型172

11.1.3产能、投资和维修176

11.1.4方法和工具177

11.1.5寿命周期法与短期方法179

11.2维修目标179

11.2.1为什么需要维修：目标的层级系统179

11.2.2一个重要的定义：可用性180

11.3维修策略182

11.3.1定义和术语182

11.3.2维修策略的选择183

11.3.3维修计划184

11.4关键绩效指标187

11.4.1介绍187

11.4.2绩效指标系统187

11.4.3对关键绩效指标的看法189

11.4.4目标和外生变量之间的经验关系190

11.4.5标杆管理191

11.4.6基于网络的标杆管理工具193

11.5 EHSQ方法（环保、健康、安全和质量）195

参考文献197

第12章 与维修相关的概念200

12.1工厂级的维修管理200

12.1.1前言200

12.1.2计划外维修（被动维修）201

12.1.3预防维修201

12.1.4预测维修201

12.1.5改进维修202

12.1.6全面生产维修203

12.1.7计算机化维修管理系统204

12.2工厂级维修计划205

12.2.1以可靠性为中心的维修介绍205

12.2.2应该如何完成RCM？206

12.2.3 RCM分析的基本思想206

12.2.4 RCM分析实例209

12.3组织210

12.3.1组织类型210

12.3.2组织维修的模型213

12.3.3发展趋势214

12.4状态检修214

12.4.1介绍214

12.4.2过程和组件的评估215

12.4.3状态监控方法215

12.4.4系统实施219

12.4.5诊断和预测220

12.4.6数据阐释224

12.5备用零件225

12.5.1制浆造纸设备备用零件的特征225

12.5.2制浆造纸设备零件225

12.5.3零件资料228

12.5.4为新装置购买零件229

12.5.5零件存储和资产管理230

参考文献230

第13章 服务供应链管理234

13.1寿命周期服务和服务供应链234

13.1.1介绍234

13.1.2抓住转变的潜力236

13.1.3工业资产管理和服务供应链的一致性238

13.1.4核对清单239

13.2维修外包239

13.2.1介绍239

13.2.2工业服务类型240

13.2.3寿命周期成本优化241

13.2.4总结243

参考文献243

第14章 造纸污水处理过程的仿真及控制245

14.1造纸污水活性污泥法处理仿真模型的建立245

14.1.1造纸厂污水处理系统简介245

14.1.2生物反应过程模型建立247

14.1.3沉淀过程模型建立251

14.2造纸污水活性污泥法处理仿真模型参数的测定及污水组分划分252

14.2.1仿真模型参数测定252

14.2.2污水组分划分253

14.3造纸污水处理过程中溶解氧浓度控制策略及性能评价体系253

14.3.1控制策略254

14.3.2控制性能评价258

参考文献261

第15章 造纸污水处理过程故障检测及诊断263

15.1引言263

15.2基于造纸污水处理小试系统的故障检测及诊断263

15.2.1过程故障检测及诊断方法264

15.2.2基于主元分析方法（PCA）的故障诊断266

15.2.3小试系统应用PCA方法的故障诊断过程269

15.2.4基于批次展开的多向主元分析方法（MPCA）的故障诊断272

15.2.5基于改进的MPCA方法的故障诊断278

15.3基于造纸厂污水处理系统的故障检测及诊断283

15.3.1多时段划分的sub-PCA方法283

15.3.2基于sub-PCA方法的故障诊断284

参考文献290