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第1章 矿物加工自动化基础知识1

1.1 工业自动化简述1

1.1.1 自动化的概念1

1.1.2 工业自动化的分类2

1.1.3 工业自动化的作用3

1.1.4 工业自动化的发展过程4

1.2 综合自动化系统及其结构特点6

1.2.1 综合自动化系统的结构6

1.2.2 新型自动化系统的特点8

1.3 综合自动化的技术内容8

1.3.1 过程控制系统（PCS）8

1.3.2 生产执行系统（MES）11

1.3.3 企业资源计划（ERP）12

1.4 过程控制系统的组成及特点17

1.4.1 过程控制系统的组成17

1.4.2 过程控制系统的特点20

1.4.3 控制回路框图21

1.4.4 过程控制系统的控制类型23

1.4.5 控制系统的变量类型24

1.5 矿物加工自动化的主要测控内容及发展趋势25

1.5.1 矿物加工自动化的主要测控内容25

1.5.2 矿物加工自动化的发展趋势26

习题与思考题30

第2章 矿物加工常用低压电器31

2.1 低压电器概述31

2.1.1 低压电器的分类32

2.1.2 低压电器的主要技术数据33

2.2 电磁装置34

2.2.1 电磁机构34

2.2.2 触头系统36

2.3 接触器36

2.3.1 接触器的结构37

2.3.2 接触器的工作原理38

2.3.3 接触器的选型38

2.4 继电器38

2.4.1 热继电器39

2.4.2 时间继电器42

2.4.3 电磁式继电器44

2.5 主令电器45

2.5.1 控制按钮46

2.5.2 行程开关46

2.5.3 接近开关47

2.5.4 万能转换开关49

2.6 开关电器50

2.6.1 低压断路器50

2.6.2 漏电保护断路器52

2.7 信号灯及数显表54

2.7.1 信号灯概述54

2.7.2 常用信号灯55

2.8 变频器及其应用57

2.8.1 变频器概述57

2.8.2 变频器的基本原理58

2.8.3 变频器的额定值和频率指标60

2.8.4 变频器的选型61

2.8.5 变频器的安装62

2.8.6 变频器应用举例65

习题与思考题68

第3章 电气控制设计基础69

3.1 电气控制图设计基础69

3.1.1 电气图的种类及特点69

3.1.2 电气图文符号的组成规则72

3.1.3 电气图的绘制方法76

3.1.4 电气图上位置的表示方法78

3.1.5 常用电气图形符号与文字符号83

3.2 三相异步电动机及其启动控制线路85

3.2.1 三相异步电动机85

3.2.2 全压启动控制线路88

3.2.3 降压启动控制线路90

3.2.4 电子软启动器及其控制线路97

3.3 其他典型电气控制线路99

3.3.1 三相异步电动机正反转控制线路99

3.3.2 三相异步电动机单向反接制动控制线路100

3.3.3 多地点控制线路101

3.3.4 多台电机顺序启停控制线路102

3.3.5 电气控制线路设计的基本原则104

习题与思考题106

第4章 常用自动化仪表与技术107

4.1 自动化仪表概述107

4.1.1 检测仪表的组成107

4.1.2 检测仪表的分类109

4.1.3 检测仪表的主要技术指标110

4.1.4 执行仪表的分类及特点112

4.2 温度检测112

4.2.1 温度检测的主要方法112

4.2.2 热电阻温度检测114

4.2.3 热电偶温度检测116

4.2.4 红外测温119

4.2.5 红外热像测温120

4.3 压力检测122

4.3.1 压力的基本概念122

4.3.2 弹性式压力表124

4.3.3 电测式压力（差压）变送器125

4.4 流体流量检测128

4.4.1 流量的基本计算方法128

4.4.2 电磁流量计129

4.4.3 超声波流量计131

4.4.4 涡街流量计133

4.4.5 科里奥利质量流量计136

4.5 物位检测技术140

4.5.1 物位检测概述140

4.5.2 压力式液体物位检测140

4.5.3 超声波式物位检测142

4.5.4 雷达式物位检测143

4.5.5 激光式物位检测145

4.6 物料流量检测技术147

4.6.1 电子皮带秤147

4.6.2 核子皮带秤150

4.7 密度检测技术153

4.7.1 差压式密度检测153

4.7.2 核子密度计154

4.8 成分检测技术156

4.8.1 X荧光品位仪156

4.8.2 pH检测仪158

4.9 图像测量技术161

4.9.1 图像测量概述161

4.9.2 图像测量技术的原理及特点162

4.9.3 图像测量常用成像技术163

4.9 4图像测量技术在矿石拣选中的应用165

4.10 软测量技术168

4.10.1 软测量的概念168

4.10.2 软测量的设计方法169

4.10.3 软测量的建模方法171

4.10.4 软测量中的传感器模型174

4.11 执行仪表174

4.11.1 电动执机构175

4.11.2 气动执行机构176

4.11.3 调节阀177

4.11.4 调节阀的流量特性179

习题与思考题182

第5章 控制回路与基本控制算法183

5.1 控制系统概述183

5.1.1 简单控制系统的组成及控制原理183

5.1.2 基本控制回路184

5.2 控制回路过渡过程及控制品质185

5.2.1 控制回路的过渡过程185

5.2.2 控制回路的品质指标186

5.2.3 被控对象的特性188

5.2.4 对象特性的参数190

5.3 双位控制196

5.4 PID控制规律197

5.4.1 概述197

5.4.2 比例、积分和微分控制规律198

5.4.3 PI、PD和PID控制规律201

5.4.4 数字PID算法及控制方式203

5.4.5 控制规律的作用方向205

5.5 串级控制205

5.5.1 单回路控制系统存在的问题205

5.5.2 串级控制系统的结构及原理207

5.5.3 串级控制系统的特点209

5.5.4 串级控制系统的工程设计210

5.6 PID控制参数的工程整定212

5.6.1 经验凑试法213

5.6.2 临界比例度法215

5.6.3 衰减曲线法216

5.6.4 整定方法的比较217

习题与思考题218

第6章 智能控制219

6.1 模糊控制219

6.1.1 模糊控制的基本思想219

6.1.2 模糊控制系统的组成222

6.1.3 模糊控制的基本原理222

6.1.4 模糊控制器的结构设计229

6.1.5 模糊控制规则的设计231

6.1.6 精确量的模糊化方法238

6.1.7 模糊推理及模糊量的非模糊化方法240

6.1.8 论域、量化因子及比例因子的选择243

6.2 专家控制系统246

6.2.1 专家系统的结构与知识表达246

6.2.2 专家控制系统的基本结构和特点251

6.2.3 过程专家控制器的设计252

6.2.4 控制专家系统的知识获取255

6.2.5 产生式专家系统258

6.3 神经网络控制259

6.3.1 神经网络的特性、研究内容及分类259

6.3.2 人工神经元262

6.3.3 神经网络控制的基本原理264

6.3.4 神经网络系统辨识266

6.3.5 神经网络控制的应用270

习题与思考题275

第7章 过程控制系统设计基础276

7.1 过程控制系统工程设计概述276

7.1.1 设计的一般要求276

7.1.2 设计步骤276

7.1.3 过程控制系统设计的主要内容277

7.1.4 设计的其他要求278

7.2 管道及仪表流程图（P＆ID）的设计278

7.2.1 控制方案的确定278

7.2.2 管道及仪表流程图（P＆ID）的设计内容281

7.3.3 管道及仪表流程图（P＆ID）的绘制283

7.3 仪表功能标志284

7.3.1 功能标志组成284

7.3.2 仪表的位号284

7.4 文字符号286

7.4.1 基本文字符号286

7.4.2 典型的仪表回路号和仪表位号示例290

7.4.3 仪表常用缩写字母292

7.4.4 缩写字母的应用292

7.5 图形符号292

7.5.1 基本图形符号295

7.5.2 图形符号的示例297

7.6 测量点与连接线的图形符号302

7.6.1 测量点的表示302

7.6.2 仪表的各种连接线规定303

7.7 自控系统图形符号示例304

7.7.1 单参数控制系统图形符号示例304

7.7.2 复杂控制系统图形符号示例305

7.7.3 复杂控制系统图形符号示例306

7.8 控制室的设计307

7.8.1 总图位置的选择307

7.8.2 布置和面积308

7.8.3 操作站309

7.8.4 建筑、结构设计要求310

7.8.5 采光与照明311

7.8.6 采暖、通风和空气调节311

7.8.7 进线方式和室内电缆敷设312

7.8.8 接地及安全保护312

7.8.9 通讯312

7.9 仪表供电设计规定313

7.9.1 仪表供电范围、负荷等级与电源类型313

7.9.2 仪表电源质量与容量313

7.9.3 供电系统设计与设计条件314

7.9.4 供电器材的选择314

7.9.5 供电系统的配线315

7.10 仪表系统接地设计规定315

7.10.1 仪表系统接地原则315

7.10.2 接地系统的构建317

7.10.3 接地连接方法318

7.10.4 接地联结的规格及结构要求321

7.10.5 仪表系统接地注意事项322

习题与思考题324

第8章 计算机控制系统325

8.1 计算机控制系统基础知识325

8.1.1 计算机控制系统的分类325

8.1.2 控制计算机的硬件组成326

8.1.3 控制计算机系统的规模328

8.1.4 计算机控制系统的结构模式329

8.2 可编程控制器（PLC）333

8.2.1 PLC功能及特点333

8.2.2 PLC的结构335

8.2.3 PLC的软件组成339

8.2.4 PLC的工作原理341

8.2.5 SIMATIC S7-1200系列PLC342

8.2.6 SIMATIC S7-1500系列PLC347

8.2.7 西门子S7系列PLC的开发软件353

8.2.8 国内外主要PLC产品355

8.3 集散控制系统（DCS）358

8.3.1 集散控制系统的结构358

8.3.2 DCS的网络通信360

8.3.3 DCS的软件及组态362

8.3.4 国内外主要DCS产品365

8.4 现场总线控制系统（FCS）370

8.4.1 现场总线结构及特点370

8.4.2 主要现场总线技术373

8.4.3 现场总线控制系统集成设计378

8.4.4 现场总线技术的发展趋势379

习题与思考题382

第9章 监控组态软件383

9.1 监控组态软件概述383

9.1.1 组态概念383

9.1.2 组态软件的功能384

9.1.3 国内外主要组态软件385

9.1.4 组态软件的发展趋势386

9.2 组态王7.5 软件简介388

9.2.1 组态王7.5 运行的软硬件环境388

9.2.2 组态王7.5 软件的基本构成388

9.2.3 组态王7.5 的主要功能389

9.2.4 组态王7.5 的组成及版本类型391

9.2.5 组态王的组态步骤392

9.3 创建工程与设备、变量定义394

9.3.1 组态王7.5 的工作界面394

9.3.2 外部设备和数据变量的定义396

9.4 监控画面组态400

9.4.1 组态画面400

9.4.2 监控画面的动画连接403

9.4.3 组态王的命令语言406

9.4.4 监控画面的切换407

9.4.5 运行系统设置407

9.5 数据趋势曲线408

9.5.1 实时趋势曲线408

9.5.2 历史趋势曲线组态409

9.6 使用控件412

9.6.1 组态王内置控件412

9.6.2 ActiveX控件414

9.7 报表系统415

9.7.1 创建报表415

9.7.2 常用报表函数416

9.8 组态王的历史数据库419

9.8.1 组态王变量的历史记录属性419

9.8.2 历史记录存储及文件的格式420

9.8.3 历史数据的查询422

9.9 组态王与OPC交换数据422

9.9.1 OPC简介422

9.9.2 组态王与OPC的连接423

9.9.3 OPC服务器与组态王数据词典的连接425

9.9 4组态王作为OPC服务器的使用425

习题与思考题427

第10章 生产执行系统与企业资源计划428

10.1 生产执行系统（MES）428

10.1.1 MES概述428

10.1.2 MES的体系结构431

10.1.3 MES的构成与功能433

10.1.4 MES和SCM等其他系统的关系模型436

10.1.5 MES的技术标准与规范438

10.1.6 MES关键技术439

10.1.7 MES的实施策略444

10.2 企业资源计划（ERP）447

10.2.1 企业资源计划概述447

10.2.2 物流管理452

10.2.3 生产控制管理456

10.2.4 财务管理459

10.2.5 人力资源管理462

10.2.6 ERP项目的实施464

习题与思考题470