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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math

作者:Thomas E Marlin

出品人:

页数:1056

译者:

出版时间:2000-02-02

价格:USD 150.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780070393622

丛书系列:

图书标签:

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《工艺流程管理：优化生产与确保品质的艺术》 在这个日新月异、竞争激烈的工业时代，高效、稳定且高质量的生产是企业生存和发展的基石。无论是在精密的制药行业，还是在庞大的石化联合体，抑或是我们日常生活中离不开的食品制造，每一个环节的精准控制都至关重要。《工艺流程管理：优化生产与确保品质的艺术》这本书，正是为了揭示和探讨这一核心主题而精心编撰。它并非一本枯燥的技术手册，而是一次对现代工业生产运作逻辑的深度剖析，一次对如何通过科学管理实现生产效率最大化、成本最小化以及产品质量稳定性的全面解读。 本书的核心在于“管理”，但这里的管理并非狭义的行政命令或简单的任务分配，而是涵盖了一整套系统性的思维方式、方法论以及实践技巧。它深入浅出地阐述了如何从宏观的角度审视整个生产流程，如何识别其中的关键环节，并针对这些环节设计出最优化的控制策略。作者以其丰富的行业经验和深厚的理论功底，将复杂的工程概念转化为易于理解的语言，带领读者一步步走进工艺流程管理的奇妙世界。 首先，本书着重强调了工艺流程理解与建模的重要性。在实施任何控制之前，我们必须对所要控制的流程有一个深入透彻的理解。这包括了解流程的物理和化学原理，掌握各个单元操作的特性，以及认识它们之间的相互作用和影响。作者通过丰富的图示和案例，详细介绍了各种常用的流程模拟软件和建模技术，帮助读者建立起对生产过程的直观认知。从物质平衡、能量平衡等基本概念出发，逐步引导读者构建复杂的动态模型，从而能够准确预测流程在不同工况下的行为。理解流程不仅是技术层面的工作，更是一种思维方式的转变，要求我们从“点”的视角转向“线”和“面”的视角，认识到生产过程的连续性和整体性。 接着，本书的核心内容便聚焦于控制器设计与实现。一旦我们对流程有了充分的理解，下一步就是设计出能够有效控制它的“大脑”——控制器。本书详细介绍了各种经典的控制算法，例如PID（比例-积分-微分）控制器，并深入探讨了其工作原理、参数整定方法以及在实际应用中可能遇到的问题。对于有经验的工程师来说，这是回顾和深化理解的绝佳机会；对于初学者而言，这是一条通往掌握核心控制技术的清晰路径。此外，本书还引入了更先进的控制策略，如模糊控制、神经网络控制、模型预测控制（MPC）等，这些技术在处理非线性、时变或复杂耦合的系统时展现出强大的优势。作者通过大量的仿真实验和实际案例分析，展示了如何根据具体的工艺需求选择和设计最合适的控制器，并强调了在实际应用中对控制器进行有效调试和优化的必要性。 传感器技术与数据采集是工艺流程管理不可或缺的组成部分。再先进的控制器也需要准确可靠的“眼睛”和“耳朵”来感知流程的状态，而这些感知功能正是由传感器来实现的。本书对各种常用传感器的原理、选择标准、安装要求以及维护保养进行了详细的介绍，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器以及各种分析仪表等。同时，它也探讨了数据采集系统的设计与构建，如何保证数据的准确性、实时性和完整性，以及如何利用这些数据为流程控制提供支持。作者还强调了数据预处理和特征提取的重要性，为后续的分析和决策打下坚实基础。 故障诊断与安全联锁是保障生产过程稳定运行和人员生命安全的关键。任何一个微小的故障都可能导致生产中断，甚至引发安全事故。《工艺流程管理：优化生产与确保品质的艺术》花费了相当大的篇幅来探讨如何有效地预防和处理这些潜在的风险。本书详细介绍了各种故障诊断技术，包括基于规则的诊断、基于模型的诊断以及基于数据驱动的诊断方法。它还深入讲解了安全联锁系统的设计原则和实现方式，如何通过合理的联锁逻辑来防止危险工况的发生，以及当危险发生时如何安全地将系统停机。通过学习本书，读者能够建立起强大的风险意识，并掌握一套行之有效的保障生产安全的方法。 性能评估与优化是持续改进的永恒主题。即使已经建立了有效的控制系统，生产流程的优化之路也永无止境。本书引导读者学习如何对控制系统的性能进行科学的评估，利用各种性能指标来量化系统的优劣。更重要的是，它提供了多种优化策略，例如参数调整、结构改进、集成控制等，帮助工程师在保证稳定性的前提下，进一步提升生产效率、降低能耗、减少排放，最终实现经济效益和社会效益的双重提升。作者鼓励读者将理论与实践相结合，不断探索更先进的技术和方法，以适应不断变化的生产需求和市场环境。 本书的另一个亮点在于它对人机界面（HMI）与操作员培训的重视。再先进的自动化系统，也需要人的操作和监督。一个直观、易用的操作界面能够极大地提高操作员的工作效率和减少误操作的可能性。本书详细介绍了优秀HMI的设计原则，以及如何通过有效的培训，使操作员能够熟练掌握系统的操作规程，理解系统的运行逻辑，并在出现异常情况时能够做出正确的判断和处理。这部分内容强调了技术与人文关怀的结合，认识到人在自动化系统中的核心作用。 最后，本书还触及了行业标准与法规的重要性。在任何一个工业领域，都存在着一系列的行业标准、安全规范和环保法规。遵守这些规定不仅是法律的要求，也是企业履行社会责任、维护自身声誉的体现。《工艺流程管理：优化生产与确保品质的艺术》简要介绍了与工艺流程管理相关的关键标准和法规，提醒读者在设计和实施控制方案时，务必考虑这些外部约束。 总而言之，《工艺流程管理：优化生产与确保品质的艺术》并非一本简单的技术书籍，而是一部关于如何将科学、工程和管理融会贯通，以实现卓越生产的智慧结晶。它适合那些希望深入理解和掌握现代工业生产运作机制的工程师、技术人员、管理人员，以及对自动化和生产优化感兴趣的学者和学生。通过阅读本书，你将能够构建一个更清晰的生产流程图，掌握更强大的控制工具，建立更坚固的安全防线，并最终成为一名更出色的工艺流程管理者，为企业的可持续发展贡献力量。本书将带领你认识到，工艺流程管理不仅是一门技术，更是一门艺术，一种追求卓越、精益求精的艺术。

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坦白说，初次翻开这本《Process Control》，我的第一感受是：这玩意儿不好啃。它不是那种能让你在咖啡馆里轻松翻几页就感觉学有所成的读物，它更像是一本需要你备着咖啡、拿出计算器、并且愿意花费数周时间与其“搏斗”的学术巨著。作者的笔调非常学术化，很少有那种鼓励性的、轻松的语言，取而代之的是大量严密的逻辑推导和无可辩驳的数学证明。我特别对其中关于鲁棒控制设计的那一章印象深刻，它没有止步于传统的H-无穷范数方法，还引入了一些更现代的LMI（线性矩阵不等式）方法来保证闭环系统的稳定性在参数不确定性范围内依然成立。这种深度在同类教材中是极其罕见的。然而，正是这种高强度的信息密度，让这本书的价值无可替代。它迫使你必须去理解“为什么”控制器会这样设计，而不是仅仅停留在“怎么用”的层面。对于我这样需要进行尖端过程优化和故障诊断的工程师来说，这种对基础原理的深刻掌握是构建任何高级控制策略的基石。唯一的遗憾是，虽然理论深度足够，但实际PLC或DCS编程层面的细节讨论相对较少，读者需要自行将其理论转化为代码和硬件配置，但这或许也是它定位于高级参考手册而非操作指南的原因吧。

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这本书的另一个显著特点是其对高级过程控制（APC）的介绍，虽然篇幅没有放在最前面，但其内容的深度和广度绝对值得称道。它没有像一些教材那样浅尝辄止地提一下Model Predictive Control (MPC)，而是花了大篇幅讲解了线性二次型调节器（LQR）的基础，并自然地将其扩展到了滚动时域优化框架中。作者非常清晰地阐述了如何处理多输入多输出（MIMO）系统的约束条件，这在实际的化工优化中是至关重要的。我特别留意了关于模型预测控制中约束处理的章节，书中清晰地区分了软约束和硬约束的数学处理差异，以及如何在有限计算资源下实现实时求解。对于那些已经掌握了基础PID控制，正准备迈向复杂工业过程优化的专业人士，这本书提供了极佳的“桥梁”。它不仅告诉你MPC的公式长什么样，更重要的是，它解释了在实际工况下，如何选择合适的预测时域和控制时域，以及如何平衡计算复杂度和控制性能。这本书的价值就在于，它没有满足于停留在“知道”的层面，而是全力以赴地教你“做到”的每一个细节。

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我得说，《Process Control》这本书在结构组织上展现了一种近乎完美的逻辑递进感。它不是将所有知识点一股脑地抛给你，而是建立了一个清晰的知识阶梯。开篇自然是基础的动态系统描述和时间响应分析，然后平滑地过渡到最核心的经典PID控制的整套设计、整定与优化。最让我感到震撼的是，当它引入了频域分析，比如Bode图和Nyquist图时，那种对系统稳定裕度的几何解释，简直是太直观了。作者非常擅长用图形化的方式来解释复杂的代数关系，让你能“看到”系统的运行状态。比如，当你在Bode图上观察到相位裕度和增益裕度时，你立刻就能联想到在时域上系统可能的过度振荡或缓慢收敛。这种从时域到频域再到根轨迹的“三位一体”的分析框架，在这本书中得到了最好的体现。它强迫读者像一位真正的控制工程师那样去思考——用数学语言描述物理世界，然后用图形工具来验证和调整设计。对于希望建立完整控制思维框架的读者来说，这套知识体系的构建是无价的。

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这本书给我的体验是极其“务实”的，仿佛作者就是一位在炼油厂里摸爬滚打了三十年的老工程师，把所有辛酸血泪都浓缩成了这些文字。它很少谈及那些光鲜亮丽的、还停留在实验室阶段的前沿技术，而是把焦点牢牢锁定在那些在化工、冶金、电力等重工业现场天天都在使用的经典控制策略上。例如，它对泵和阀门等执行器的动态特性建模，处理得极其到位——这些在仿真中经常被忽略的死区、饱和和摩擦力，作者都用具体的数学模型和修正方法进行了详尽的描述。我记得我过去调试一个温度控制回路时，总是因为阀门行程的滞后导致振荡，翻阅这本书后，我找到了如何将这种滞后纳入系统的根轨迹分析中，从而预先补偿的设计方法。更妙的是，书中对控制系统故障的分析部分，不仅列举了常见的传感器漂移、执行器卡死等问题，还提供了基于残差的诊断思路。这种将控制设计与实际故障排除紧密结合的叙事方式，极大地提升了这本书的实用价值，让它不仅仅是一本理论书，更像是一部救火指南。

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这本《Process Control》的出版，简直是给工业自动化领域投下了一枚重磅炸弹！我从头到尾啃了一遍，简直感觉像是被拉着进入了一个高速运转的工厂控制室，那种扑面而来的专业感和深度，绝对不是市面上那些浮光掠影的入门书籍能比拟的。它毫不留情地深入到了PID算法的每一个数学细节，你别想蒙混过关，从拉普拉斯变换到Z变换，作者的推导严谨到令人发指，每一个公式的引入都有其历史和工程上的必然性。特别是关于模型辨识那一部分，我原本以为自己对系统辨识有了个大概了解，但这本书展示的几种先进的参数估计方法，比如最小二乘法的递归形式和其在在线调整中的应用，让我对如何构建准确的系统模型有了全新的认识。书中对各种控制器结构，比如串级控制、前馈控制的优缺点分析，更是详尽到可以作为工程设计手册来查阅。我尤其欣赏它对非线性过程处理的章节，虽然那部分内容对初学者可能略显晦涩，但对于实际操作中那些复杂反应器和热交换器的控制难题，提供的分析工具和设计思路简直是醍醐灌顶。这本书的图示和案例，虽然没有花哨的彩色印刷，但每一个流程图和波形图都精准地传达了复杂概念，让你在阅读过程中，脑海中会自然而然地浮现出实际的仪表盘和操作界面。读完它，我感觉自己对“稳定”、“响应速度”和“超调”这几个词汇的理解，已经提升到了一个全新的、可以用来指导实际工程决策的层次。

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