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页数:169

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出版时间:2005-7

价格:14.70元

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isbn号码:9787040170382

丛书系列:

图书标签:

• 电气控制
• 工厂电气
• 自动化
• PLC
• 变频器
• 电机控制
• 继电器
• 传感器
• 配电系统
• 工业控制

工业流程自动化与过程控制系统设计 内容提要： 本书深入探讨现代工业生产流程的自动化设计、优化与实施，重点聚焦于非电气性质的复杂工业过程控制系统。全书结构严谨，理论与实践并重，旨在为读者提供一套全面、系统的工业过程控制（IPC）解决方案。内容涵盖了从流程分析、传感器与执行器选型（侧重于温度、压力、流量、液位等物理量测量的非接触式或纯机械/流体力学元件）、控制算法设计，到分布式控制系统（DCS）和高级控制策略（如模型预测控制MPC）的应用与集成。特别强调了系统安全完整性等级（SIL）的评估、工业网络通信协议（如OPC UA, Foundation Fieldbus）在数据交换中的作用，以及如何利用过程数据进行实时优化和故障诊断。本书尤其关注化工、石油天然气、冶金、水处理等流程工业的特定需求，是工程师、技术人员和研究人员理解和掌握现代工业流程控制核心技术的必备参考书。 --- 第一章：流程工业的本质与自动化需求分析 (约 250 字) 本章首先界定了流程工业（Process Industry）的特征，区别于离散制造业的批量生产模式，流程工业以连续或半连续的物料流和能量流为核心。我们将详细分析这些流程（如精馏、反应、换热、泵送等）对控制系统的核心要求：高稳定性、精确的物料平衡与能量平衡控制、以及对工艺窗口的严格维持。 重点讨论了自动化层级模型，即从现场层到操作员层、监督控制与数据采集（SCADA）层，直至制造执行系统（MES）的架构。本章将深入探讨流程建模的基础，包括质量守恒、能量守恒以及动量守恒在建立工况模型时的应用。我们还将分析不同流程操作（如批次操作与连续操作）对控制策略选择的影响，并初步引入面向过程的系统工程（PSE）方法论，指导自动化项目的初期规划。 第二章：过程变量的精确测量与现场传感技术 (约 300 字) 过程控制的准确性直接依赖于现场测量的可靠性。本章专注于非电气信号采集和物理量到基准信号的转换过程，严格避开对标准电气信号（如4-20mA，HART协议等）的深入讲解，转而聚焦于物理原理和机械/流体结构。 详细阐述了压力测量中的波登管原理、膜片差压测量技术，以及高精度浮球液位计的工作机制。在温度测量方面，侧重于热电偶和热电阻的材料科学基础和热响应特性，以及双金属温度计的机械式指示原理。对于流量测量，重点剖析了文丘里管、皮托管、涡街流量计和科里奥利质量流量计的流体力学设计，以及它们的零点漂移补偿和量程选择依据。此外，本章还包括对取样系统的设计要求，以确保被测介质的代表性和测量的实时性，包括流体动力学效应在管道布局中的考量。 第三章：执行机构的驱动、调节与机械优化 (约 350 字) 控制的最终目的是通过执行机构来改变过程变量。本章详细解析了调节阀（控制阀）的流体动力学特性，包括等百分比、线性、快开特性曲线的实际应用场景及其在不同流程中的匹配。 深入探讨了阀门执行器的驱动原理，包括气动薄膜式、活塞式执行器的工作原理、气源处理的要求（如干燥度和洁净度），以及电动和伺服执行器在需要高精度定位或高频动作时的选型。对于非阀门执行器，例如变频泵和调速风机在实现流量和风量调节中的流体力学机制和效率考量，将作为重点内容。此外，本章会分析执行机构的动态特性（如死区、滞后、响应时间）对整个控制回路稳定性的影响，并介绍执行机构的定期校验方法，特别是基于阀位行程和泄漏率的机械性能评估。 第四章：经典与现代控制算法的数学基础 (约 300 字) 本章构建了控制理论的数学框架，聚焦于反馈控制的核心算法。首先复习了传递函数、零极点分析等工具，用于描述过程动态特性。 详细推导和分析了PID控制器的参数整定方法，包括Ziegler-Nichols法、Cohen-Coon法以及基于波特图的频率响应分析法，重点解释了积分项和微分项在消除静差和抑制过程扰动中的物理意义。随后，转向更高级的算法。重点介绍比值控制、串级控制、前馈控制等常用多变量控制结构的结构设计和解耦策略，强调如何根据流程图的相互耦合程度来选择最优的控制结构。本章的数学推导严格基于连续时间系统，为后续的离散化控制打下基础。 第五章：分布式控制系统（DCS）的架构与组态逻辑 (约 300 字) 本章侧重于自动化系统的宏观组织架构和逻辑组态，而非底层电气信号处理。我们将DCS的体系结构分解为操作员站、工程师站、控制服务器和过程控制单元（控制器）四个层次。 深入解析了控制服务器与控制器之间的冗余设计和故障转移机制，确保系统在关键组件失效时仍能维持过程安全。在逻辑组态方面，本书聚焦于功能块图（Function Block Diagram, FBD）和结构化文本（Structured Text, ST）在流程逻辑实现中的应用。详细讲解如何利用标准化的功能块（如PID控制块、逻辑运算块、定时器块）来构建复杂的联锁、顺序控制和安全切断逻辑（非基于硬件安全继电器的部分）。最后，讨论了历史数据管理（Historian）模块在流程优化和趋势分析中的作用，以及如何通过这些数据验证控制策略的有效性。 --- 结论： 本书旨在为流程工业的工程师提供一套完整的、基于物理和流体力学原理的自动化控制设计方法论，使读者能够独立完成从流程分析、现场设备选型到高级控制策略实现的全部环节。

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我是一个自学成才的电气技术员，最大的痛点就是缺乏系统性的、由浅入深的知识结构。很多时候，我通过搜索网络碎片化的资料来解决问题，知识点很零散，遇到复杂问题就束手无策。这本书的结构简直是为我量身定做的。它从最基础的继电器控制逻辑开始，逐步过渡到复杂的伺服驱动系统，每一步的衔接都极其自然流畅，就像一位耐心的老师在一步步引导你。让我特别感动的是，书中对安全规范的强调，它反复提醒读者在操作带电设备时必须严格遵守国家和行业的安全操作规程，这种对生命和财产安全的重视，比任何高深的控制算法都来得重要。这本书读完，我感觉自己看待工厂的电气系统，不再是零散的线路和盒子，而是一个有机的、可以被整体理解和掌控的复杂系统。

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作为一名资深电气工程师，我对市面上很多强调理论而缺乏实践深度的书籍感到厌倦。然而，《工厂电气控制设备》在理论基础的夯实时，并没有停留在书本知识层面。它深入探讨了不同行业，比如化工、冶金、食品加工等领域对电气控制的具体要求差异。例如，书中对比分析了防爆等级的选用标准和高压开关设备的维护周期，这些细节在其他通用教材中是很难找到的。更让我印象深刻的是，作者引入了工业物联网（IIoT）在现代工厂电气监控中的应用趋势，使得这本书的视野非常前沿，它不仅仅是关于“如何连接”的指南，更是一本关于“如何智能化管理”的参考书。阅读过程中，我甚至需要经常停下来，对着自己车间里的设备进行比对思考，这本书的启发性是实打实的。

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这本书的封面设计得非常现代，采用了简洁的蓝白配色，给人一种专业、严谨的感觉。我原本以为《工厂电气控制设备》会是一本枯燥的教科书，里面塞满了密密麻麻的元器件符号和晦涩难懂的理论，但翻开目录后才发现，它对不同类型电气控制系统的介绍非常系统和全面。特别是关于PLC编程和变频器选型的章节，作者不仅详细阐述了基本原理，还结合了多个实际工厂案例进行剖析，这对于初入行的新手来说简直是福音。书中配有大量的实物照片和接线图，清晰度非常高，使得那些复杂的电气回路看起来不再那么令人望而却步。我特别欣赏作者在讲解故障诊断时所采用的“排除法”逻辑，这在实际维修中能节省大量时间。

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这本书的排版和印刷质量简直无可挑剔。字体清晰，图表配色专业，没有出现任何模糊不清或误导性的印刷错误。更重要的是，作者在叙述复杂技术概念时，语言风格非常接地气，没有故作高深的术语堆砌。例如，在解释三相电机正反转控制回路时，作者用了一个很形象的比喻来描述换相的原理，让我这个非科班出身的人也一下子茅塞顿开。对于我这样需要在高负荷工作之余进行自我提升的人来说，阅读体验直接决定了学习的效率。这本书的逻辑清晰、阅读友好，真正做到了技术专业性和可读性之间的完美平衡，让人愿意一页接一页地读下去，而不是将其束之高阁。

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坦率地说，我购买这本书是抱着试一试的心态，因为我发现很多号称“全面”的专业书籍，在谈及特定品牌设备时往往不够深入，或者信息更新滞后。但《工厂电气控制设备》在对主流工业自动化产品系列的介绍上，显示出了令人信服的专业度。它不仅列举了不同品牌产品的技术参数对比，还提供了一份关于设备生命周期管理（LCM）的实用建议，这对于工厂的采购和维护部门来说价值巨大。书中甚至花了一整章讨论了电磁兼容性（EMC）设计，这常常是被其他书籍忽略的关键环节，但它直接影响着工厂的运行稳定性和干扰抑制能力。这本书的深度和广度，使得它不仅适用于一线操作人员，也足以作为工程设计部门的参考手册。

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