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『簡體書』无线控制基础:过程工业的连续和离散控制

書城自編碼: 3286622
分類: 簡體書→大陸圖書→計算機/網絡操作系統/系統開發
作者: [美]特伦斯·布莱文思 [Terrence Blevins]
國際書號(ISBN): 9787302498001
出版社: 清华大学出版社
出版日期: 2018-11-01


書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:NT$ 449

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《无线控制基础:过程工业的连续和离散控制》1初起源于艾默生过程管理集团内部的一个教程,但从那以来对材料的覆盖广度和深度已大大增加。书中的许多内容是作者在对过程控制系统设计和系统投用期间取得的实际经验。
*部分里的背景材料介绍一个工程师在过程工业中需要了解的概念和术语。某些章节致力于介绍接线概述以及工业领域中通常使用的设备。 我们还描述支持控制和维护的典型实例图与其他文件。
第二部分先讨论可以用来描述一个过程动态特性的技术,然后回顾控制系统的主要功能,介绍每种目前1常用的控制技术。 在覆盖完传统技术后我们简要介绍高级控制。
在关于过程特征和控制系统设计各章节中不同的地方配有专题练习。这些专题练习放在一个互联网站上。专题练习配备有动态过程仿真实例。书中有一章专门讨论使用过程仿真工具创建过程的技术。
在《无线控制基础:过程工业的连续和离散控制》中,简单的过程例子被用来介绍如何将每种技术用于处理各种过程控制的要求。该书的1后一章提供了更复杂的范例来说明如何将这些基本的技术相结合起来满足不同控制的要求。
在《无线控制基础:过程工业的连续和离散控制》中,作者给出在过程工业中所需要的先进
內容簡介:
《无线控制基础:过程工业的连续和离散控制》*初起源于艾默生过程管理集团内部的一个教程,但从那以来对材料的覆盖广度和深度已大大增加。书中的许多内容是作者在对过程控制系统设计和系统投用期间取得的实际经验。
*部分里的背景材料介绍一个工程师在过程工业中需要了解的概念和术语。某些章节致力于介绍接线概述以及工业领域中通常使用的设备。 我们还描述支持控制和维护的典型实例图与其他文件。
第二部分先讨论可以用来描述一个过程动态特性的技术,然后回顾控制系统的主要功能,介绍每种目前*常用的控制技术。 在覆盖完传统技术后我们简要介绍高级控制。
在关于过程特征和控制系统设计各章节中不同的地方配有专题练习。这些专题练习放在一个互联网站上。专题练习配备有动态过程仿真实例。书中有一章专门讨论使用过程仿真工具创建过程的技术。
在《无线控制基础:过程工业的连续和离散控制》中,简单的过程例子被用来介绍如何将每种技术用于处理各种过程控制的要求。该书的*后一章提供了更复杂的范例来说明如何将这些基本的技术相结合起来满足不同控制的要求。
關於作者:
Terrence Terry Blevins在他的职业生涯中一直积极参与过程控制系统的应用及设计。15年来,他担任系统工程师和团队管理者为纸浆和造纸工业设计和开发了先进的控制解决方案。Terry在建立艾默生过程管理集团 Emerson Process Management 的高级控制项目中起了关键作用。Terry是开发DeltaV高级控制产品的团队领导。他是现场总线基金会 Fieldbus Foundation 功能模块规范开发和维护团队的领导,也是SIS 安全仪表系统结构和模型规范的编辑。在这方面的工作中,Terry参与了将现场总线基金会的功能模块推进成为国际标准的过程。Terry是IEC (国际电工委员会)SC65E WG7功能块标准委员会的美国专家,该委员会负责IEC 61804的功能块标准。他是ISA104 - EDDL(电子设备描述语言)具有投票权的委员和委员会主席,是美国对IEC65E小组的技术咨询小组(USTAG)的技术顾问。他也是美国技术咨询小组USNC TAG(IECSC65和IECTC65)的成员。Terry撰写了过程工业仪表与控制手册(Process Industrial Instruments and Controls Handbook)第五版第11节标准概要的ISA IEC现场总线概述,联合撰写了仪器工程师手册,过程控制与优化(Instrumentation Engineer''s Handbook, Process Control and Optimization)第四版的四个章节。他与别人合著了ISA(国际自动化协会)的畅销书解除对高级控制的约束(Advanced Control Unleashed)。他拥有50项专利,并已写作了70篇以上关于过程控制系统设计和应用的论文。Terry在1971年获得路易维尔大学University of Louisville 电机工程科学学士学位,在1973年获得普渡大学 Purdue University 电子工程科学硕士学位。2004年,他入选了控制杂志的过程自动化名人堂。目前,Terry是艾默生过程管理集团DeltaV产品工程部未来产品规划团队的首席技术师。Terrence Terry Blevins在他的职业生涯中一直积极参与过程控制系统的应用及设计。15年来,他担任系统工程师和团队管理者为纸浆和造纸工业设计和开发了先进的控制解决方案。Terry在建立艾默生过程管理集团 Emerson Process Management 的高级控制项目中起了关键作用。Terry是开发DeltaV高级控制产品的团队领导。他是现场总线基金会 Fieldbus Foundation 功能模块规范开发和维护团队的领导,也是SIS 安全仪表系统结构和模型规范的编辑。在这方面的工作中,Terry参与了将现场总线基金会的功能模块推进成为国际标准的过程。Terry是IEC (国际电工委员会)SC65E WG7功能块标准委员会的美国专家,该委员会负责IEC 61804的功能块标准。他是ISA104 - EDDL(电子设备描述语言)具有投票权的委员和委员会主席,是美国对IEC65E小组的技术咨询小组(USTAG)的技术顾问。他也是美国技术咨询小组USNC TAG(IECSC65和IECTC65)的成员。Terry撰写了过程工业仪表与控制手册(Process Industrial Instruments and Controls Handbook)第五版第11节标准概要的ISA IEC现场总线概述,联合撰写了仪器工程师手册,过程控制与优化(Instrumentation Engineer''s Handbook, Process Control and Optimization)第四版的四个章节。他与别人合著了ISA(国际自动化协会)的畅销书解除对高级控制的约束(Advanced Control Unleashed)。他拥有50项专利,并已写作了70篇以上关于过程控制系统设计和应用的论文。Terry在1971年获得路易维尔大学University of Louisville 电机工程科学学士学位,在1973年获得普渡大学 Purdue University 电子工程科学硕士学位。2004年,他入选了控制杂志的过程自动化名人堂。目前,Terry是艾默生过程管理集团DeltaV产品工程部未来产品规划团队的首席技术师。
Mark Nixon的职业生涯一直与控制系统的设计和开发相关。Mark开始时作为一个系统工程师在石油和天然气,炼油,化工,纸浆等行业的项目上工作。他在1998年从加拿大搬到得克萨斯州奥斯汀市,在各种研究和开发的职位上工作过。从1995到2005年,Mark是DeltaV系统首席设计师。2006年,他加入了无线团队,非常积极的参与了WirelessHART规范和IEC 62591标准的制定。Mark目前的研究领域包括基于WirelessHART(无线HART)设备的控制,批量过程的数据分析,无线技术在过程工业中的应用,移动用户,操作员界面和高级图形学。他目前活跃于下列领域:操作员行为中心(http:www.operatorperformance.org),WirelessHART标准,ISA - 88标准,现场总线基金会标准(http:www.fieldbus.org)和ISA - 101 标准。他写了许多论文,目前拥有超过70项专利。他与别人合著了WirelessHART:用于工业自动化的实时网状网络(WirelessHART: Real-Time Mesh Network for Industrial Automation),并为工业仪表与控制手册(Industrial Instruments and Controls Handbook)和过程工业中的现代测量与终端执行单元精要(Essentials of Modern Measurements and Final Elements in the Process Industry)提供了章节。Mark 1982年在滑铁卢大学 University of Waterloo 电气工程系获得理学学士学位。
Deji Chen 陈德基 在过程控制工业界工作了近20年,现为同济大学计算机系教授级研究员。他是OPC工业标准的始创者之一,工作过的项目涉及各种现场总线,包括WirelessHART标准的制定。他合写了许多论文,拥有多项专利,与Mark Nixon等合著了WirelessHART:用于工业自动化的实时网状网络(WirelessHART: Real-Time Mesh Network for Industrial Automation)和Wireless Control Foundation - Continuous and Discrete Control for the Process Industry。德基于1999年在德州大学奥斯汀分校 University of Texas at Austin 计算机系获得博士学位,研究方向是实时系统。
目錄
目录
第1章简介
第2章WirelessHART技术的历史和背景
2.1关于WirelessHART
2.2WirelessHART的架构
2.2.1WirelessHART通信协议栈
2.2.2数据管理和网络管理
2.2.3安全架构
2.3案例研究
2.4注解
2.4.1新的射频技术
2.4.2位置感知服务
2.4.3Overtheair配置
2.5专题练习接入网关
参考文献
第3章无线现场设备
3.1符合性测试
3.2无线设备供电要求
3.3无线适配器
参考文献
第4章无线设备的调试和现场操作的诊断
4.1构建无线网络的形成
4.1.1设备的配置
4.1.2加入无线网络
4.2无线设备与主机系统的集成
4.2.1无线网关与主机的集成
4.2.2将设备集成到过程自动化中
4.3无线监测和诊断
4.3.1关键性能指标
4.3.2网关级的诊断
4.3.3主机级的诊断
4.3.4AMS设备管理器
4.3.5WiAnalys Sniffer嗅探器
4.3.6其他工具
4.4专题练习
4.4.1无线设备的试运行
4.4.2无线设备的诊断
参考文献
第5章基于无线传送器的控制
5.1无线测量对过程控制实现的影响
5.2基于无线测量的控制
5.3控制性能的比较
5.4无线控制的实现
5.5现场测试结果
5.5.1使用PIDPlus针对生物反应器的无线控制
5.5.2射束分离器的无线控制
5.6专题练习使用无线变送器的控制
5.7高级话题
参考文献
第6章基于无线节流阀的控制
6.1背景
6.2增强无线阀的PID
6.3新的WirelessHART命令
6.4基于无线阀的控制实现
6.5现场实验的实施
6.5.1测试模块
6.5.2仿真测试结果
6.6无线控制的实地测试
6.6.1现场测试结果总结
6.6.2测试设置
6.6.3基础条件的建立
6.6.4有线变送器和阀
6.6.5阀移动最小时的控制
6.6.6带有线变送器的无线阀
6.6.7有线阀和无线变送器
6.6.8无线变送器和无线阀
6.6.9无线变送器、无线阀、最小化
6.6.10每16s上报的无线变送器与有线阀
6.6.11每16s上报的无线变送器和无线阀
6.7专题练习使用无线节流阀的控制
参考文献
第7章基于无线现场设备的离散控制
7.1回收水箱的液位控制
7.2存储罐的温度控制
7.3离散控制的安装实例
7.3.1气体净化塔
7.3.2罐温度控制
7.4离散控制的将来
7.4.1开关阀
7.4.2增减控制
7.5专题练习使用无线现场设备的离散控制
参考文献
第8章基于无线变送器的模型控制
8.1过程建模的背景
8.1.1卡尔曼滤波器
8.1.2史密斯预测器
8.2无线测量的改进
8.3实施注意事项
8.4测试结果
8.4.1PIDPlus的结果
8.4.2卡尔曼滤波器的结果
8.4.3史密斯预测器的结果
8.5无线控制中使用过程模型的指导
8.6专题练习
8.6.1基于模型的无线控制卡尔曼滤波
8.6.2基于模式的无线控制史密斯预测器
8.7无线控制的替代方法
8.7.1基于事件的控制
8.7.2设定值补偿方法
8.8高级话题
8.8.1自调节过程的建模
8.8.2积分过程模型
参考文献
第9章无线模型预测控制
9.1无线MPC的概念
9.2多速率MPC控制
9.3测试结果
9.4专题练习无线模型预测控制
9.5高级话题
9.5.1MPC操作基础
9.5.2使用MPC模型实现无线MPC操作
参考文献
第10章在传统控制系统中使用无线技术
10.1在传统系统中提供PIDPlus功能
10.1.1案例实施
10.1.2专题练习将PIDPlus添加到传统控制系统
10.2接入传统控制系统
10.2.1网关与Modbus控制器互联
10.2.2与OPC工作站的接口
参考文献
第11章无线控制的仿真
11.1过程仿真技术
11.2基于P&ID的过程仿真
11.3过程的非线性仿真
11.4其他的考虑
11.5专题练习无线控制的仿真
11.6理论基于阶跃响应的仿真
参考文献
附录A
A.1网站的访问
A.2下载的选择
A.3书 的 选 择
A.4新闻和更新的选择
附录B
B.1WirelessHART现场设备
B.1.13051S压力变送器
B.1.22051压力变送器
B.1.33308导波雷达
B.1.4848T多输入温度变送器
B.1.5648温度变送器
B.1.6248温度变送器
B.1.7SITRANS TF280WirelessHART温度变送器
B.1.8SITRANS P280WirelessHART压力变送器
B.1.9接触式电导仪的6081C 变送器
B.1.106081P pH和ORP变送器
B.1.11702离散变送器
B.1.12708声波变送器
B.1.132160振动音叉液位开关
B.1.14WHAUT无线温度变送器
B.1.154310位置监测器
B.1.164320定位器
B.2ISA100无线设备
B.2.1YTMX580温度变送器
B.2.2YTA510温度变送器
B.2.3EJXB系列压力变送器
B.2.4EJXL系列压力变送器
B.2.5XYR 6000离散IO
B.2.6XYR 6000温度变送器
B.2.7XYR 6000压力变送器
B.2.8XYR 6000阀位置传感器
B.2.9EssentialInsight.mesh wSIM
参考文献
s
內容試閱
前言
Thomas F. Edgar教授
美国得州大学奥斯丁分校科克雷尔工程学院化学工程系教务主任
现代化的制造工厂都很复杂,有许多数字化的元件和传感器。为了获得高收益、满足环境监管、最小化能量消耗以及避免灾难性事故,这些数字化的元件和传感器都是工厂运行所必不可少的。现在,在物联网和大数据的时代,在过程、设备和机器中引入智能化并且协调所有信息流使用智能制造技术此概念是将企业信息技术和生产信息技术融合起来是非常重要的。传感器、网络数据以及过程模型中的智能化,能从设计、工程、计划以及生产的生命周期来帮助优化上述的关键性能指标。
让人们能够全天候互联的无线技术革命已经改变了人们的日常生活,但它现在还没有渗透到制造业。然而,我们开始看到了无线传感技术的成熟和它在过程工厂中的成功范例。生产过程的性能提高与收集更多信息的投入是息息相关的。尽管像现场总线标准一样,针对末级控制组件的无线数字通信现在在商业上已经证明是可行的,但是无线控制领域还没有一个被广泛接受的标准。无线通信的瓶颈包括非网络源安全的缺乏、在工厂环境下的传输可靠性、有限的总线速率、电池寿命以及对改变过程工业的抵制。但是,无线网络的灵活性、易扩展性和潜在的节约成本都使其极具吸引力。
在此情形下,爱默生过程管理公司的Terry Blevins、Mark Nixon和Willy Wojsznis以及中国同济大学的陈德基教授合著的《无线控制基础: 过程工业的连续和离散控制》是很及时的。该书是爱默生公司员工所著并由ISA发行的前两本书《控制回路基础批量过程和连续过程》和《先进控制基础: 工具、技术和应用》的后续版。
这3本书是针对实际应用的,所以工厂作业人员和技术人员都能够在自励教育模式下使用它们。最新的书包括一些专题练习和应用实例,从而增强学生或从业者的学习经验。作为一本控制教科书《过程动态和控制》第三版的作者,我很向往多个作者合写技术书籍带来的挑战,这样能让全书的信息变得清晰和连贯。
我对本书中实现基于无线测量的反馈控制部分特别感兴趣,由于反馈控制的实时性,所以它比简单的无线数据采集和分析更有挑战性。为了替代有线控制,无线反馈控制单个或多个回路应当:
1 在比有线控制慢得多的扫描速率时提供稳定的操作;
2 管理一个扫描速率,该扫描速率有很宽的变化范围;
3 对比于有线控制,能表现出不明显的性能变化;
4 当无线通信丢失超过某个时限时,能切换至一个安全模式。
本书作者发明的PIDPlus算法是一个巨大的进步,能够解决上述4点要求,并且随着一些相关论文在近期发表,它已经引起了学术界和工业界的兴趣。本书描述了PIDPlus原理到模型预测多元的控制的扩展,该扩展是非常先进的;而且在处理由无线操作所引起的易变的时间延迟时,这种基于模型的方法其实是一个好的解决方案。
此书对工业控制工程师和过程工程师都将有很大的用处,而且可能会对包括学术界在内的广泛读者有帮助。

 

 

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