本书内容紧贴化工、钢铁等行业的岗位工作过程，介绍了压力、流量、物位、温度四类检测仪表选型与维护，控制器与执行器的使用，以及单回路控制系统、复杂控制系统的装调等，重点突出完成工作任务需要的知识技能，缩减纯理论的分析。本书以工作任务为载体，理论知识与技能操作相结合，项目从单一到整体，结构紧凑；采用图表形式展示内容，生动形象；引入企业案例、故障分析排除等内容，贴合生产实际。学习者依次完成引导题、工作任务、练习题，巩固学习内容后，以项目考核来评价能力达成情况，以完成学习目标。本书配套视频微课，扫描二维码即可观看。本书提供电子课件，登录化工教育网站即可免费下载。本书可作为职业院校电气自动化技术专业、化工自动化技术专业等自动化相关专业的教材，也可作为企业中仪表维修人员、过程控制系统维护人员等的培训参考书。
目前，智能化仪表控制技术已经应用到国民生产的各个领域。在钢铁、石化、食品等行业，生产过程自动化程度越来越高，以万华化学集团股份有限公司为代表的大型化工企业、以宝山钢铁股份有限公司为代表的大型钢铁企业已经实现过程控制系统的智能化控制，各行业也逐渐从高污染、高风险向绿色化、高端化的方向发展。在自动化类专业中，过程控制系统是专业核心课程，编者自2000年开始讲授自动化仪表、过程控制系统、自动检测技术等课程，经过多年教学改革试验，在校本教材的基础上不断修改完善，完成了本教材的编写。
本书从应用的角度出发，将过程控制理论与检测仪表、智能仪表合理整合，实现理论教学与实践教学的有机统一。项目1讲述了过程控制的工程图的识读与绘制；项目2～5介绍了压力、流量、物位、温度四类检测仪表的选型与维护，在讲解结构原理的同时，加入仪表检测、故障分析排除等内容；项目6讲述了控制器和执行器的基本知识及使用；项目7介绍了单回路控制系统；项目8介绍了复杂控制系统，重点强调典型控制系统的安装、调试与运行。本书引入企业案例，以工作任务为载体，以能力导向为目标，在扩展学生知识面的同时，强化综合应用技能，提升工作能力。
本书紧贴职业岗位工作过程，按照从单一检测仪表、控制仪表到系统集成编排内容，文字力求通俗易懂。书中多采用实物图片、工作图表等形式，利于读者阅读学习。每一个项目都附有引导题、练习题，以便于读者学习实践。
本书将检测仪表、控制仪表与过程控制系统贯穿一体，为学生掌握生产过程中的各种工艺参数检测、设备维护维修、系统故障诊断等奠定了基础。本书既可作为高职、中职自动化类专业开设的过程控制系统 检测技术与仪表 自动化仪表等课程教材，也可供化工、石油、钢铁等行业工程技术人员、仪器仪表维修人员、控制系统维护人员等培训使用。
本书由张海丹副教授主编，孙巍副教授任副主编。张海丹完成项目1、项目4的编写；孙巍完成项目2、项目6的编写；王莹副教授完成项目3、项目8的编写；刘晓林完成项目5、项目7的编写；徐玉兰副教授对书稿进行了认真校正。全书由张海丹统稿。万华化学集团股份有限公司的姜建德高级工程师对本书进行了审核，工程师王鹏飞、王洪刚、秦广、李刚给本书提了许多宝贵意见，在此表示感谢。
由于编者学识有限，书中的疏漏在所难免，恳请读者批评指正。
编者
2023年8月
项目 1 过程控制工程图识读与绘制 1
项目目标 1
引导题 2
任务1.1 绘制过程控制系统框图 3
基础知识 3
1.1.1 过程控制系统概述 3
1.1.2 过程控制系统组成及框图 4
1.1.3 控制系统的过渡过程和性能指标 6
任务实施 10
1.1.4 绘制锅炉液位控制系统框图 10
任务 1.2 绘制系统工艺流程图 11
基础知识 11
1.2.1 仪表功能标志 11
1.2.2 仪表位号和回路形式 12
1.2.3 单回路控制系统示例 13
任务实施 15
1.2.4 分析脱乙烷塔工艺流程图 15
1.2.5 绘制锅炉液位控制系统工艺流程图 16
练习题 17
项目考核 19
文化小窗 工整和精细老科学家手稿 20
项目 2 压力检测仪表选型与维护 21
项目目标 21
引导题 22
任务 2.1 选择与检修压力检测仪表 23
基础知识 23
2.1.1 压力检测仪表测量误差和性能指标 23
2.1.2 压力的表示与测量 24
2.1.3 弹性式压力表概述 26
2.1.4 常见压力传感器结构原理 28
2.1.5 霍尔式压力传感器结构原理 31
2.1.6 压力检测仪表特点、选用方法及安装 32
任务实施 35
2.1.7 选择锅炉汽包压力测量的压力表 35
2.1.8 检修现场弹簧管压力表 36
任务 2.2 维护差压变送器与压力开关 37
基础知识 37
2.2.1 差压变送器组成和分类 37
2.2.2 差压变送器选用原则 40
2.2.3 差压变送器安装方式 41
2.2.4 压力开关测量原理 42
任务实施 43
2.2.5 排除差压变送器与压力开关故障 43
练习题 45
项目考核 47
文化小窗 自主创新研制原子弹发射系统配套元件 48
项目 3 流量检测仪表选型与维护 49
项目目标 50
引导题 50
任务 3.1 检修速度式流量计 51
基础知识 51
3.1.1 差压式流量计 51
3.1.2 电磁流量计 55
3.1.3 超声波流量计 58
3.1.4 涡街流量计 60
3.1.5 转子流量计 64
任务实施 67
3.1.6 检修电磁流量计 67
3.1.7 选择速度式流量计 68
任务 3.2 维护容积式流量计 69
基础知识 69
3.2.1 椭圆齿轮流量计 69
3.2.2 腰轮流量计 70
任务实施 72
3.2.3 维护椭圆齿轮流量计 72
任务 3.3 使用质量流量计 73
基础知识 73
3.3.1 质量流量计分类与检测 73
3.3.2 科里奥利质量流量计 73
任务实施 78
3.3.3 校验科里奥利质量流量计 78
练习题 79
项目考核 81
文化小窗 严谨治学王竹溪先生 82
项目 4 物位检测仪表选型与维护 83
项目目标 84
引导题 84
任务 4.1 选择与检修接触式物位计 86
基础知识 86
4.1.1 差压液位计 86
4.1.2 电容式物位计 89
4.1.3 浮筒液位计 92
4.1.4 磁翻板液位计 93
4.1.5 音叉物位开关 96
任务实施 98
4.1.6 检修差压液位计 98
任务 4.2 维护非接触式物位计 99
基础知识 99
4.2.1 超声波物位计 99
4.2.2 雷达物位计 103
任务实施 105
4.2.3 根据生产需求选择非接触式物位计 105
练习题 106
项目考核 109
文化小窗 民族自豪中国古代发明 110
项目 5 温度检测仪表选型与维护 111
项目目标 111
引导题 111
任务 5.1 选择与检修接触式测温仪表 113
基础知识 113
5.1.1 温度与温标 113
5.1.2 热电偶原理及特性 114
5.1.3 热电阻原理及特性 124
任务实施 129
5.1.4 热电偶的选择 129
任务 5.2 选用非接触式测温仪表 131
基础知识 131
5.2.1 光学高温计 131
5.2.2 光电高温计 133
5.2.3 比色温度计 133
任务实施 137
5.2.4 根据工作场合选择高温计 137
练习题 138
项目考核 139
文化小窗 勇于实践探索王大珩先生 140
项目 6 控制器调校与执行器检修 141
项目目标 142
引导题 142
任务 6.1 检修气动调节阀 143
基础知识 143
6.1.1 执行器基础知识 143
6.1.2 调节阀结构分类 145
6.1.3 调节阀流量特性 148
任务实施 152
6.1.4 拆装与检修气动调节阀 152
任务 6.2 维护电动调节阀 153
基础知识 153
6.2.1 电动执行机构组成和原理 153
6.2.2 电/气转换器与阀门定位器组成和原理 153
6.2.3 电动执行器故障分析和排除 155
任务实施 158
6.2.4 测试电动调节阀 158
任务 6.3 检定与调校控制器 159
基础知识 159
6.3.1 控制器功能 159
6.3.2 基本控制规律 159
6.3.3 控制器参数整定方法 164
任务实施 167
6.3.4 操作和使用控制器 167
练习题 168
项目考核 171
文化小窗 责任担当打破外国技术封锁的大国工匠李刚 172
项目 7 单回路控制系统装调 173
项目目标 173
任务 7.1 运行调试压力控制系统 174
基础知识 174
7.1.1 单回路控制系统的变量选择 174
7.1.2 单回路控制系统对象特性的作用 175
7.1.3 控制器控制规律的选择 175
7.1.4 单回路控制系统的投运和整定 177
任务实施 178
7.1.5 安装调试恒压供水控制系统 178
任务 7.2 运行调试流量控制系统 180
基础知识 180
7.2.1 流体输送设备的控制 180
7.2.2 泵的常规控制 180
7.2.3 压缩机的常规控制 183
7.2.4 长输管线的控制 185
任务实施 186
7.2.5 安装调试离心泵流量控制系统 186
任务 7.3 运行调试液位控制系统 188
基础知识 188
7.3.1 液位控制简介 188
7.3.2 精馏塔的自动控制 190
7.3.3 液位控制系统的常见被控对象 192
任务实施 194
7.3.4 安装调试液位控制系统 194
任务 7.4 运行调试温度控制系统 196
基础知识 196
7.4.1 化学反应器概述 196
7.4.2 化学反应器的控制 196
7.4.3 罐类设备温度控制 201
任务实施 207
7.4.4 安装调试加热炉温度控制系统 207
项目考核 209
文化小窗 安全意识锅炉安全警示 210
项目 8 复杂控制系统装调 211
项目目标 211
任务 8.1 运行调试温度-流量串级控制系统 211
基础知识 212
8.1.1 串级控制系统概述 212
8.1.2 串级控制系统设计与调试 214
8.1.3 传热设备概述 218
8.1.4 锅炉设备的控制 220
任务实施 222
8.1.5 设计调试温度-流量串级控制系统 222
任务 8.2 运行调试比值控制系统 224
基础知识 224
8.2.1 比值控制系统概述 224
8.2.2 比值控制系统控制方案 225
任务实施 230
8.2.3 设计调试比值控制系统 230
任务 8.3 搭建集散控制系统 (DCS) 231
基础知识 231
8.3.1 DCS概述 231
8.3.2 DCS的硬件配置 233
8.3.3 DCS软件组态 236
任务实施 238
8.3.4 搭建液位DCS 238
项目考核 239
文化小窗 锲而不舍国产DCS发展历程 240
附录 241
附表 1 工作申请单 241
附表 2 工业热电阻分度表 243
附表 3 镍铬-镍硅（K）热电偶分度表（自由端温度为 0℃） 244
参考文献 246
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