Беспалов А.В., Харитонов Н.И. Системы управления химико-технологическими процессами

М.: Академкнига, 2007. — 690 с.: ил. — ISBN: 978-5-94628-311-3.Изложены основные понятия, принципы и методы теории автоматического управления применительно к процессам химической технологии как объектам управления.
Рассмотрены структуры и функции систем автоматического управления (САУ), методы и законы управления химико-технологическими процессами (ХТП), методы анализа и синтеза САУ ХТП, средства технической диагностики в химической промышленности.
Пристальное внимание уделено средствам измерения технологических параметров, а также методам расчета САУ, позволяющим анализировать качество управления ХТП (устойчивость, точность и др.).
Учебник предназначен для студентов химико-технологических специальностей высших учебных заведений, может быть также полезен инженерно-техническим работникам химической и смежных отраслей промышленности.Предисловие
Основные условные обозначенияВведение в системы управления химико-технологическими процессами
Значение автоматического управления для развития химической промышленности на современном этапе
Краткий очерк истории развития систем автоматического управления
Особенности управления химико-технологическим процессом
Технико-экономический эффект управления. Роль управления в обеспечении безопасности химического производства и охраны окружающей среды
Предмет «Системы управления химико-технологическими процессами» и его взаимосвязь с другими дисциплинами
Контрольные вопросыОсновные понятия управления химико-технологическими процессами
Основные термины и определения
Иерархия управления. Назначение систем управления химическим предприятием и химико-технологическим процессом
Принципы управления
Управление по задающему воздействию
Управление по возмущающему воздействию
Управление по отклонению
Комбинированное управление
Классификация систем управления
По характеру изменения задающего воздействия
По числу контуров
По числу управляемых величин
По характеру управляющих воздействий
По виду зависимости установившейся ошибки от внешнего воздействия
По энергетическим признакам
По математическому описанию
Структурные схемы САУ
Функциональная структура САР
Качество процесса управления
Переходный процесс
Устойчивость
Показатели, характеризующие точность регулирования
Показатели, характеризующие быстродействие
Показатели, характеризующие колебательность
Интегральные показатели качества
Типовые оптимальные процессы регулирования
Контрольные вопросыОсновы теории автоматического управления
Моделирование как метод исследования САУ
Математические модели САУ
Декомпозиция САУ
Составление дифференциальных уравнений элементов САУ
Линеаризация уравнений
Динамические характеристики САУ
Использование преобразования Лапласа для анализа САУ
Свойства преобразования Лапласа
Передаточная функция звена
Временные характеристики
Типовые входные воздействия
Переходная характеристика
Импульсная переходная функция
Рамповая переходная функция
Частотные характеристики
Частотная передаточная функция
Графическое представление частотных характеристик
Некоторые термины, используемые при частотном анализе систем управления
Структурные схемы
Последовательное соединение звеньев
Параллельное соединение звеньев
Соединение с обратной связью
Эквивалентные преобразования структурных схем
Типовые динамические звенья
Статическое звено нулевого порядка
Временные характеристики
Частотные характеристики
Статическое звено первого порядка
Временные характеристики
Частотные характеристики
Звено запаздывания
Статическое звено второго порядка
Переходная характеристика
Частотные характеристики
Идеальное интегрирующее звено
Реальное интегрирующее звено
Идеальное дифференцирующее звено
Реальное дифференцирующее звено
Неустойчивое звено первого порядка
Устойчивость линейных САУ
Понятия об устойчивости систем автоматического управления
Устойчивость по Ляпунову
Алгебраические критерии устойчивости
Критерий Рауса—Гурвица
Критерий Льенара—Шипара
Частотные критерии устойчивости
Критерий Михайлова
Критерий Найквиста
Понятие о запасе устойчивости
Определение запаса устойчивости по распределению корней характеристического уравнения системы
Определение запаса устойчивости по АФЧХ разомкнутой системы
Определение запаса устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам разомкнутой системы
Контрольные вопросыСистемы автоматического управления
Объекты управления и их основные свойства
Классификация объектов управления
Одномерные и многомерные объекты
Односвязные и многосвязные объекты
Линейные и нелинейные объекты
Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами
Свойства объектов управления
Емкость
Самовыравнивание
Запаздывание
Методы определения свойств объектов управления
Аналитический метод определения свойств объектов
Экспериментальное определение динамических свойств объектов
Экспериментальное определение частотных характеристик
Задачи синтеза регуляторов
Основные законы регулирования
Пропорциональный закон регулирования
Интегральный закон регулирования
Пропорционально-интегральный закон регулирования
Пропорционально-дифференциальный закон регулирования
Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования
Позиционные регуляторы
Двухпозиционные регуляторы
Трехпозиционные регуляторы
Регуляторы с прогнозирующей моделью
Регуляторы на основе искусственных нейронных сетей
Определение оптимальных параметров настройки промышленных регуляторов
Метод незатухающих колебаний
Метод затухающих колебаний
Определение настроек регулятора по переходной характеристике разомкнутой системы регулирования
Настройка регуляторов для получения типовых оптимальных процессов регулирования
Самодиагностика и автоматическая настройка регулятора
Контрольные вопросыИзмерение технологических параметров
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации
Основные термины и определения метрологии
Физические величины
Единицы физических величин
Измерения физических величин
Средства измерительной техники
Принципы, методы и методики измерений
Условия измерений
Результаты измерений физических величин
Погрешности измерений
Государственная система обеспечения единства измерений
Динамические свойства средств измерительной техники
Динамические характеристики
Динамические погрешности
Измерительные преобразователи
Структура измерительного преобразователя
Надежность измерительных преобразователей
Промежуточные преобразователи
Тензометрические преобразователи
Емкостные преобразователи
Пьезоэлектрические преобразователи
Индуктивные преобразователи
Преобразователи электрических сигналов
Нормирующие преобразователи
Токовые нормирующие преобразователи для термопар и датчиков ЭДС
Токовые нормирующие преобразователи для термопреобразователей сопротивления
Электропневматический преобразователь
Токовый унифицированный преобразователь
Пневматический унифицированный преобразователь
Аналоговые и цифровые преобразователи
Цифроаналоговые преобразователи
Различные способы аналого-цифрового преобразования
Линии связи
Пиенмашческие линии связи
Элсмричсскио линии связи
Воломжно оптические линии связи
Измерение электрических величин — носителей информации о состоянии химики технологического процесса
Уравновешенные и неуравновешенные мосты
Логометры
Милливольтметры
Цифровые измерительные приборы
Измерение давления
Жидкостные манометры
Деформационные преобразователи давления
Промышленные преобразователи давления
Защита манометров от действия агрессивных, горячих, загрязненных, кристаллизующихся и вязких сред
Измерение температуры
Общие сведения об измерении температуры
Измерение температуры контактным методом
Термометры расширения
Манометрические термометры
Термоэлектрические преобразователи
Термопреобразователи сопротивления
Пьезоэлектрические термопреобразователи
Погрешности измерения температуры контактным методом
Измерение температуры бесконтактным методом
Теоретические основы измерения температуры по тепловому излучению
Яркостные пирометры
Пирометры спектрального отношения
Пирометры полного излучения
Погрешности измерения температуры бесконтактным методом
Измерение расхода
Расходомеры переменного перепада давления
Измерение расхода по перепаду давления на сужающем устройстве
Измерение расхода с помощью напорных^трубок
Расходомеры постоянного перепада давления
Объемные расходомеры и счетчики
Счетчики с овальными шестернями
Ротационные счетчики
Скоростные счетчики
Измерение расхода на основе тепловых явлений
Калориметрические расходомеры
Термоконвективные расходомеры
Термоанемометры
Электромагнитные расходомеры
Вихревые расходомеры
Ультразвуковые расходомеры
Кориолисовы расходомеры
Измерение уровня жидкости и сыпучих тел
Механические уровнемеры
Гидростатические и пьезометрические уровнемеры
Кондуктометрические уровнемеры
Емкостные уровнемеры
Фотоэлектрические уровнемеры
Ультразвуковые уровнемеры
Измерение уровня с помощью радиоактивных из ото по
Акустические уровнемеры i
Измерение состава и физико-химических свойств веществ
Физические газоанализаторы
Термокондуктометрические газоанализаторы
Термохимические газоанализаторы
Термомагнитные газоанализаторы м
Оптические абсорбционные в ИК-области спектра газоанализаторы
Оптические абсорбционные в УФ-области спектра газоанализаторы
Измерение концентрации растворов
Кондуктометрические анализаторы
Потенциометрические анализаторы
Денсиметрические анализаторы
Ультразвуковые анализаторы
Химические газовые сенсоры
Контрольные вопросыОсновы проектирования систем управления химико-технологическими процессами
Динамические характеристики и особенности управления типовыми процессами и аппаратами химической технологии
Регулирования основных технологических параметров
Регулирование расхода
Регулирование устройств для перемещения жидкостей и газов
Регулирование уровня
Регулирование давления
Регулирование температуры
Регулирование рН
Регулирование параметров состава и качества
Регулирование типовых тепловых процессов
Динамические характеристики паро-жидкостного теплообменника
Динамические характеристики кожухотрубного паро-жидкостного теплообменника
Регулирование массообменных процессов
Управление ректификационной установкой
Управление процессами в химических реакторах
Синтез систем автоматического регулирования
Комбинированные САР
Каскадные САР
САР с дополнительным импульсом по производной из промежуточной точки
Регулирование многосвязных объектов
Регулирование объектов с запаздыванием
Технические средства систем автоматического управления
Основные разновидности управляющих устройств, применяемых в системах управления ХТП
Автоматические регуляторы прямого и непрямого действия
Регуляторы прямого действия
Регуляторы непрямого действия
Построение управляющих устройств с использованием пневматических средств автоматизации
Первый уровень агрегатизаиии
Второй уровень агрегатизации
Третий уровень агрегатизаиии
Исполнительные устройства
Регулирующие органы
Исполнительные механизмы
Пьезокерамические исполнительные устройства
Стадии проектирования систем управления
Разработка технического задания
Эскизная разработка
Разработка технического проекта
Разработка рабочего проекта
Ввод в действие АСУ ТП, внедрение и анализ ее функционирования
Контрольные вопросыОсновные сведения об АСУ ТП в химической промышленности
Назначение АСУ ТП
Основные функции АСУ ТП
Информационная подсистема
Сбор и первичная обработка информации
Расчет показателей качества продуктов
Расчет технико-экономических показателей
Контроль и техническая диагностика ХТП
Управляющая подсистема
Регулирование отдельных технологических параметров
Программно-логическое управление
Оптимальное управление
Вспомогательная подсистема
Разновидности АСУ ТП
АСУ ТП в которых все информационные и управляющие функции выполняются без применения вычислительного комплекса
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим информационно-вычислительные функции
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим функции «советчика» оператора
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим функции центрального управляющего устройства (супервизорное управление)
АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим функции непосредственного (прямого) цифрового управления
Распределенные АСУ ТП
Режимы работы АСУ ТП nmi.mii
Автоматизированный режим
Ручное управление
Режим «советчика
Диалоговый режим
Автоматический режим
Супервизорное управление
Непосредственное цифровое управление
Обеспечение АСУ ТП
Техническое обеспечение
Программное обеспечение
Базовое программное обеспечение
Прикладное программное обеспечение
Математическое обеспечение
Информационное обеспечение
Метрологическое обеспечение
Лингвистическое обеспечение
Организационное обеспечение
Оперативный персонал
Надежность функционирования АСУ ТП
Взаимодействие оператора с техническими средствами АСУ ТП
Примеры систем управления в химической промышленности
АСУ ТП подготовки нефти
АСУ ТП в производстве минеральных удобрений
Контрольные вопросы
Заключение
Приложения
Свойства преобразования Лапласа
Преобразование Лапласа некоторых функций
Основные условные обозначения приборов и средств автоматизации в схемах по ГОСТ
Основные свойства комплексных чисел
Преобразование Фурье
Преобразование Фурье некоторых функций
Рекомендуемая литература
Предметный указатель