開關(guān)量控制基礎(chǔ)及應(yīng)用
定 價:69 元
本書講述了開關(guān)量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成裝置,著重說明了電、液、氣動能源驅(qū)動的開關(guān)量執(zhí)行設(shè)備。敘述了開關(guān)量控制系統(tǒng)在順序控制和保護(hù)應(yīng)用時所涉及的兩個理論基礎(chǔ)。歸納出分析和設(shè)計順序控制的系統(tǒng)化方法。
力求做到理論有應(yīng)用實(shí)例、實(shí)踐有可尋依據(jù)。
開關(guān)量控制的應(yīng)用在我們周圍和工業(yè)生產(chǎn)中無處不在。許多高校特別是理工科院校已經(jīng)把開關(guān)量控制課程列為專業(yè)必修課程。但各校的課程教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)卻不盡相同,這種情況是由這門課程的特點(diǎn)決定的。開關(guān)量控制首先是一門交叉學(xué)科,涉及基礎(chǔ)知識、專業(yè)內(nèi)容多,基礎(chǔ)理論有邏輯代數(shù)、系統(tǒng)可靠性理論,專業(yè)基礎(chǔ)知識有電氣邏輯與機(jī)電控制、可編程邏輯控制原理與應(yīng)用、程序結(jié)構(gòu)及編程。密切相關(guān)內(nèi)容有控制裝置與儀表、液壓傳動及應(yīng)用背景的工藝原理和設(shè)備。其次開關(guān)量控制的應(yīng)用目的性很強(qiáng),不同生產(chǎn)領(lǐng)域、不同專業(yè)對設(shè)備要求、控制技術(shù)要求都有差異。另外,開關(guān)量控制的理論及應(yīng)用理論基礎(chǔ)薄弱,與其應(yīng)用的指導(dǎo)作用不相適應(yīng)。開關(guān)量控制中順序控制和自動保護(hù)在應(yīng)用中存在共性的一面,但也有不同之處。其一是它們的應(yīng)用目的不同。開關(guān)量控制應(yīng)用是以管理生產(chǎn)過程為目的,進(jìn)行順序控制系統(tǒng)的組織;自動保護(hù)是以保證生產(chǎn)過程安全為目的,對保護(hù)系統(tǒng)的可靠性有較高要求。其二是依據(jù)的理論有所不同。雖然開關(guān)量控制依據(jù)的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)和方程解析,但對保護(hù)系統(tǒng)還要依賴于系統(tǒng)可靠性理論。其三是開關(guān)量控制在這些領(lǐng)域中應(yīng)用的指導(dǎo)性、系統(tǒng)化的方法值得探究和總結(jié)。為此本教材做了如下工作:①夯實(shí)理論基礎(chǔ),引進(jìn)新的理論和應(yīng)用成果。在章中總結(jié)了邏輯代數(shù)和系統(tǒng)可靠性的知識。在第三章邏輯關(guān)系的分析中用數(shù)比概念建立方程式并用于電路和邏輯方程的分析,能夠較好地把經(jīng)驗(yàn)分析、設(shè)計的方法變?yōu)槔碚摲治觥⒃O(shè)計的方法。②進(jìn)行了開關(guān)量控制應(yīng)用的系統(tǒng)化方法研究。在順序控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計中采用順序功能表圖用GRAFCET規(guī)范語言先行描述和分析順序控制過程,然后再討論采用的技術(shù)和編程方法。這樣既提供了一個技術(shù)人員和運(yùn)行人員交流控制要求的平臺,討論結(jié)果也是后續(xù)采用不同編程方法實(shí)現(xiàn)時的指導(dǎo)性文件。③在教學(xué)環(huán)節(jié)引入設(shè)計仿真軟件Automation Studio作為教學(xué)的輔助工具。Automation Studio(AS)是一款集合液壓、氣動、電氣控制、PLC設(shè)計、HMI(人機(jī)接口)等設(shè)計、仿真和控制為一體的優(yōu)秀軟件,應(yīng)用于本課程教學(xué)中能夠做到學(xué)習(xí)、設(shè)計及仿真驗(yàn)證到再學(xué)習(xí)、修改設(shè)計、仿真檢驗(yàn)的閉環(huán)學(xué)習(xí)過程,為教學(xué)形式的改革提供了空間。在、二、三章的應(yīng)用閱讀中列寫了AS軟件的不同工作室應(yīng)用的教程。書中的設(shè)計例題均在AS軟件中設(shè)計并仿真驗(yàn)證。AS的不同工作室可以通過變量管理器鏈接起來,這樣設(shè)計的控制方案、由流體組件模擬的開關(guān)量被控對象、設(shè)計的HMI(人機(jī)接口)控制面板加上工藝過程的動畫模擬可以構(gòu)成虛擬運(yùn)行的環(huán)境,達(dá)到學(xué)習(xí)成果可視化的程度。教材的第四、五、六章是以熱力發(fā)電過程為背景的開關(guān)量控制應(yīng)用部分。在熱工順序控制應(yīng)用中,選取了鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)功能組、直吹式制粉系統(tǒng)功能組、給水系統(tǒng)功能組的設(shè)計實(shí)例。實(shí)例中均采用GRAFCET規(guī)范語言對功能組進(jìn)行了分層描述。采用不同語言實(shí)現(xiàn)的方法可以參考第三章內(nèi)容。在對機(jī)組級自啟?刂葡到y(tǒng)(APS)的說明中,根據(jù)APS的運(yùn)行特點(diǎn)采用GRAFCET中宏結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)行了描述,這有利于對APS開展結(jié)構(gòu)化設(shè)計工作。在保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用中介紹了熱力發(fā)電機(jī)組中鍋爐安全保護(hù)系統(tǒng)(FSSS)、汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)(ETS)和單元機(jī)組的保護(hù)等內(nèi)容。在保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析中著重從多種的邏輯組合結(jié)構(gòu)中討論降低保護(hù)系統(tǒng)誤動率和拒動率的數(shù)值差異及平衡度指標(biāo),為保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計和改進(jìn)提供理論依據(jù)。本書在編寫過程中得到相關(guān)單位的支持和幫助,在此深表感謝。書中引用了一些專家、學(xué)者的著作和論文中的有關(guān)內(nèi)容和實(shí)例,在參考文獻(xiàn)中都已列出。書中也引用了一些學(xué)生的優(yōu)秀設(shè)計實(shí)例,在此一并表示謝意。由于編者水平有限、專業(yè)視角不同,而本書涉及知識、專業(yè)范圍廣,編寫中難免有疏漏之處,懇請讀者批評指正。若索要PPT課件、交流探討專業(yè)內(nèi)容,可用以下方式聯(lián)系:weigenyuan@chinacomcn。
編者2021年2月前言
韋根原,華北電力大學(xué)教授,有多年控制理論與控制工程教學(xué)和項目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),曾出版《大型火電機(jī)組順序控制與熱工保護(hù)》。
緒論1一、開關(guān)量控制系統(tǒng)的特征與應(yīng)用范圍1二、本書講授的內(nèi)容和知識體系結(jié)構(gòu)3延伸閱讀工業(yè)信號的量化和存儲單位4習(xí)題5章開關(guān)量控制系統(tǒng)構(gòu)成與理論基礎(chǔ)6節(jié)開關(guān)量控制系統(tǒng)的構(gòu)成6第二節(jié)邏輯控制原理7一、基本邏輯原理7二、時間順序原理8三、步序式原理8第三節(jié)開關(guān)量變送器8一、開關(guān)量變送器的輸出形式8二、開關(guān)量變送器的類型9三、開關(guān)量變送器的技術(shù)指標(biāo)10四、開關(guān)量變送器的工作過程示例12第四節(jié)開關(guān)量執(zhí)行部件13一、電驅(qū)執(zhí)行機(jī)構(gòu)14二、液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)20三、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)25第五節(jié)邏輯代數(shù)的方程與解析28一、邏輯代數(shù)的表達(dá)式28二、邏輯關(guān)系的表示方法和邏輯表達(dá)式的形式28三、邏輯代數(shù)的基本規(guī)則30四、表達(dá)式之間的邏輯關(guān)系32五、條件等式的構(gòu)建和求解34六、方程式的解析36七、一元方程式的相當(dāng)電路39八、連續(xù)動作方程組的求解40第六節(jié)開關(guān)量控制系統(tǒng)可靠性理論基礎(chǔ)42一、可靠性定義42二、可靠性研究中的概率論知識43三、可靠性研究中的特征量47四、系統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)圖與可靠性框圖48五、系統(tǒng)的可靠性結(jié)構(gòu)與可靠度49應(yīng)用閱讀優(yōu)秀的工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計仿真控制軟件Automation Studio53習(xí)題56第二章開關(guān)量控制裝置工作原理與設(shè)計語言58節(jié)繼電器邏輯控制裝置59一、控制電器分類及符號59二、繼電器邏輯原理線路圖繪制的一般原則61三、繼電器邏輯技術(shù)的應(yīng)用62第二節(jié)可編程序控制裝置及工作原理72一、可編程控制器綜述72二、工作過程、I/O接口和配線設(shè)計74第三節(jié)可編程序控制器的設(shè)計語言80一、可編程序控制器的系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件80二、梯形圖語言及編程84三、功能模塊圖語言及編程98四、順序功能圖語言及應(yīng)用99五、可嵌入SFC中的結(jié)構(gòu)文本語法110應(yīng)用閱讀Automation Studio中SFC編程方法和宏步126一、 進(jìn)入SFC工作室126二、SFC主頁菜單欄簡介127三、SFC編程方法和模擬運(yùn)行130四、宏步141五、嵌套143六、強(qiáng)制執(zhí)行命令146習(xí)題148第三章開關(guān)量控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法150節(jié)邏輯代數(shù)在電路中的表達(dá)與分析150一、表達(dá)有觸點(diǎn)電路方程中元件的規(guī)定150二、電路分析實(shí)例151第二節(jié)順序控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟152一、用梯形圖進(jìn)行順序控制系統(tǒng)的設(shè)計方法153二、用功能模塊圖進(jìn)行順序控制系統(tǒng)的設(shè)計方法164三、基于PLC的順序控制系統(tǒng)設(shè)計步驟166第三節(jié)設(shè)計實(shí)例168應(yīng)用閱讀Automation Studio中人機(jī)界面和動畫設(shè)計172一、人機(jī)界面和控制面板173二、圖元的動畫設(shè)計173習(xí)題176第四章火電機(jī)組順序控制系統(tǒng)178節(jié)火電機(jī)組順序控制系統(tǒng)的控制方式178一、對設(shè)備級控制的要求179二、對功能組控制的要求179三、對機(jī)組級控制的要求180第二節(jié)順序控制系統(tǒng)設(shè)備級控制180一、設(shè)備級控制的功能180二、實(shí)例說明180第三節(jié)順序控制系統(tǒng)功能組控制181一、功能組控制功能181二、功能組的監(jiān)控畫面182三、鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)功能組的設(shè)計說明183四、直吹式制粉系統(tǒng)功能組的設(shè)計說明200五、給水系統(tǒng)功能組的設(shè)計說明210第四節(jié)順序控制系統(tǒng)機(jī)組級控制216一、機(jī)組級控制的作用和DCS構(gòu)成216二、APS的宏步結(jié)構(gòu)設(shè)計217三、宏步中的順序功能圖218習(xí)題227第五章火電機(jī)組熱工保護(hù)系統(tǒng)229節(jié)保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)與可靠性229一、保護(hù)的作用和熱工保護(hù)的內(nèi)容229二、保護(hù)技術(shù)和熱工保護(hù)的特點(diǎn)229三、保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與可靠性關(guān)系231第二節(jié)鍋爐熱工保護(hù)系統(tǒng)237一、鍋爐熱工保護(hù)項目237二、直流鍋爐給水流量過低保護(hù)及鍋爐汽包水位高低保護(hù)237三、鍋爐主蒸汽壓力、再熱蒸汽壓力高保護(hù)239四、再熱器保護(hù)242五、鍋爐爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)243第三節(jié)汽輪機(jī)熱工保護(hù)系統(tǒng)252一、汽輪機(jī)熱工保護(hù)的內(nèi)容252二、汽輪機(jī)本體機(jī)械參數(shù)監(jiān)控253三、汽輪機(jī)輔機(jī)保護(hù)253四、汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)254五、汽輪機(jī)緊急跳閘保護(hù)255第四節(jié)單元機(jī)組的熱工保護(hù)259一、單元機(jī)組熱工保護(hù)的作用和方式259二、輔機(jī)故障減負(fù)荷控制259三、機(jī)組快速甩負(fù)荷控制261四、MFT和機(jī)組大聯(lián)鎖261第五節(jié)單元機(jī)組的旁路控制系統(tǒng)264一、旁路系統(tǒng)的主要功能264二、旁路系統(tǒng)的安全保護(hù)作用265三、旁路系統(tǒng)的形式265四、蘇爾壽旁路系統(tǒng)266第六節(jié)保護(hù)系統(tǒng)故障原因和對策270一、保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計原則和可靠性指標(biāo)270二、保護(hù)系統(tǒng)故障原因271三、減少保護(hù)系統(tǒng)故障的對策272四、故障安全型設(shè)計274五、故障診斷與容錯控制275延伸閱讀冗余設(shè)計的應(yīng)用276習(xí)題277第六章自動報警系統(tǒng)278節(jié)報警信號和自動報警系統(tǒng)278一、報警信號的類型278二、自動報警系統(tǒng)的組成和要求278第二節(jié)屏幕報警顯示方式281一、在系統(tǒng)模擬圖中的報警顯示281二、在系統(tǒng)參數(shù)中的報警顯示282三、專門的報警顯示282習(xí)題284參考文獻(xiàn)285