項目 1過程控制工程圖識讀與繪制  1
項目目標   1
引導題  2
任務1.1 繪制過程控制繫統框圖  3
基礎知識 3
1.1.1 過程控制繫統概述 3
1.1.2 過程控制繫統組成及框圖  4
1.1.3 控制繫統的過渡過程和性能指標 6
任務實施 10
1.1.4 繪制鍋爐液位控制繫統框圖 10
任務 1.2 繪制繫統工藝流程圖  11
基礎知識 11
1.2.1 儀表功能標志 11
1.2.2 儀表位號和回路形式 12
1.2.3 單回路控制繫統示例 13
任務實施 15
1.2.4 分析脫乙烷塔工藝流程圖 15
1.2.5 繪制鍋爐液位控制繫統工藝流程圖 16
練習題  17
項目考核  19
文化小窗工整和精細——老科學家手稿  20

項目 2壓力檢測儀表選型與維護  21
項目目標   21
引導題  22
任務 2.1 選擇與檢修壓力檢測儀表  23
基礎知識 23
2.1.1 壓力檢測儀表測量誤差和性能指標 23
2.1.2 壓力的表示與測量 24
2.1.3 彈性式壓力表概述 26
2.1.4 常見壓力傳感器結構原理 28
2.1.5 霍爾式壓力傳感器結構原理 31
2.1.6 壓力檢測儀表特點、選用方法及安裝 32
任務實施 35
2.1.7 選擇鍋爐汽包壓力測量的壓力表 35
2.1.8 檢修現場彈簧管壓力表 36
任務 2.2 維護差壓變送器與壓力開關  37
基礎知識 37
2.2.1 差壓變送器組成和分類 37
2.2.2 差壓變送器選用原則 40
2.2.3 差壓變送器安裝方式 41
2.2.4 壓力開關測量原理 42
任務實施 43
2.2.5 排除差壓變送器與壓力開關故障 43
練習題  45
項目考核  47
文化小窗自主創新——研制原子彈發射繫件 48

項目 3流量檢測儀表選型與維護  49
項目目標   50
引導題  50
任務 3.1 檢修速度式流量計  51
基礎知識 51
3.1.1 差壓式流量計 51
3.1.2 電磁流量計 55
3.1.3 超聲波流量計 58
3.1.4 渦街流量計 60
3.1.5 轉子流量計 64
任務實施 67
3.1.6 檢修電磁流量計 67
3.1.7 選擇速度式流量計 68
任務 3.2 維護容積式流量計  69
基礎知識 69
3.2.1 橢圓齒輪流量計 69
3.2.2 腰輪流量計 70
任務實施 72
3.2.3 維護橢圓齒輪流量計 72
任務 3.3 使用質量流量計  73
基礎知識 73
3.3.1 質量流量計分類與檢測 73
3.3.2 科裡奧利質量流量計 73
任務實施 78
3.3.3 校驗科裡奧利質量流量計 78
練習題  79
項目考核  81
文化小窗嚴謹治學——王竹溪先生 82

項目 4物位檢測儀表選型與維護  83
項目目標   84
引導題  84
任務 4.1 選擇與檢修接觸式物位計  86
基礎知識 86
4.1.1 差壓液位計 86
4.1.2 電容式物位計 89
4.1.3 浮筒液位計 92
4.1.4 磁翻板液位計 93
4.1.5 音叉物位開關 96
任務實施 98
4.1.6 檢修差壓液位計 98
任務 4.2 維護非接觸式物位計  99
基礎知識 99
4.2.1 超聲波物位計 99
4.2.2 雷達物位計 103
任務實施 105
4.2.3 根據生產需求選擇非接觸式物位計 105
練習題  106
項目考核  109
文化小窗民族自豪——中國古代發明 110

項目 5溫度檢測儀表選型與維護  111
項目目標   111
引導題  111
任務 5.1 選擇與檢修接觸式測溫儀表  113
基礎知識 113
5.1.1 溫度與溫標 113
5.1.2 熱電偶原理及特性 114
5.1.3 熱電阻原理及特性 124
任務實施 129
5.1.4 熱電偶的選擇 129
任務 5.2 選用非接觸式測溫儀表  131
基礎知識 131
5.2.1 光學高溫計 131
5.2.2 光電高溫計 133
5.2.3 比色溫度計 133
任務實施 137
5.2.4 根據工作場合選擇高溫計  137
練習題  138
項目考核  139
文化小窗勇於實踐探索——王大珩先生 140

項目 6控制器調校與執行器檢修  141
項目目標   142
引導題  142
任務 6.1 檢修氣動調節閥  143
基礎知識 143
6.1.1 執行器基礎知識 143
6.1.2 調節閥結構分類 145
6.1.3 調節閥流量特性 148
任務實施 152
6.1.4 拆裝與檢修氣動調節閥  152
任務 6.2 維護電動調節閥  153
基礎知識 153
6.2.1 電動執行機構組成和原理  153
6.2.2 電/氣轉換器與閥門定位器組成和原理 153
6.2.3 電動執行器故障分析和排除  155
任務實施 158
6.2.4 測試電動調節閥 158
任務 6.3 檢定與調校控制器  159
基礎知識 159
6.3.1 控制器功能 159
6.3.2 基本控制規律 159
6.3.3 控制器參數整定方法  164
任務實施 167
6.3.4 操作和使用控制器 167
練習題  168
項目考核  171
文化小窗責任擔當——打破外國技術封鎖的大國工匠李剛  172

項目 7單回路控制繫統裝調  173
項目目標   173
任務 7.1 運行調試壓力控制繫統  174
基礎知識 174
7.1.1 單回路控制繫統的變量選擇  174
7.1.2 單回路控制繫統對像特性的作用 175
7.1.3 控制器控制規律的選擇  175
7.1.4 單回路控制繫統的投運和整定 177
任務實施 178
7.1.5 安裝調試恆壓供水控制繫統  178
任務 7.2 運行調試流量控制繫統  180
基礎知識 180
7.2.1 流體輸送設備的控制  180
7.2.2 泵的常規控制 180
7.2.3 壓縮機的常規控制 183
7.2.4 長輸管線的控制 185
任務實施 186
7.2.5 安裝調試離心泵流量控制繫統 186
任務 7.3 運行調試液位控制繫統  188
基礎知識 188
7.3.1 液位控制簡介 188
7.3.2 精餾塔的自動控制 190
7.3.3 液位控制繫統的常見被控對像 192
任務實施 194
7.3.4 安裝調試液位控制繫統  194
任務 7.4 運行調試溫度控制繫統  196
基礎知識 196
7.4.1 化學反應器概述 196
7.4.2 化學反應器的控制 196
7.4.3 罐類設備溫度控制 201
任務實施 207
7.4.4 安裝調試加熱爐溫度控制繫統 207
項目考核  209
文化小窗安全意識——鍋爐安全警示 210

項目 8復雜控制繫統裝調  211
項目目標   211
任務 8.1 運行調試溫度-流量串級控制繫統  211
基礎知識 212
8.1.1 串級控制繫統概述 212
8.1.2 串級控制繫統設計與調試  214
8.1.3 傳熱設備概述 218
8.1.4 鍋爐設備的控制 220
任務實施 222
8.1.5 設計調試溫度-流量串級控制繫統 222
任務 8.2 運行調試比值控制繫統  224
基礎知識 224
8.2.1 比值控制繫統概述 224
8.2.2 比值控制繫統控制方案  225
任務實施 230
8.2.3 設計調試比值控制繫統  230
任務 8.3 搭建集散控制繫統 (DCS) 231
基礎知識 231
8.3.1 DCS概述 231
8.3.2 DCS的硬件配置  233
8.3.3 DCS軟件組態 236
任務實施 238
8.3.4 搭建液位DCS 238
項目考核  239
文化小窗鍥而不舍——國產DCS發展歷程  240

附錄  241
附表 1工作申請單  241
附表 2工業熱電阻分度表  243
附表 3鎳鉻-鎳硅（K）熱電偶分度表（自由端溫度為 0℃）  244

參考文獻  246

目前，智能化儀表控制技術已經應用到國民生產的各個領域。在鋼鐵、石化、食品等行業，生產過程自動化程度越來越高，以萬華化學集團股份有限公司為代表的大型化工企業、以寶山鋼鐵股份有限公司為代表的大型鋼鐵企業已經實現過程控制繫統的智能化控制，各行業也逐漸從“高污染、高風險”向“綠色化、高端化”的方向發展。在自動化類專業中，過程控制繫統是專業核心課程，編者自2000年開始講授自動化儀表、過程控制繫統、自動檢測技術等課程，經過多年教學改革試驗，在校本教材的基礎上不斷修改完善，完成了本教材的編寫。
本書從應用的角度出發，將過程控制理論與檢測儀表、智能儀表合理整合，實現理論教學與實踐教學的有機統一。項目1講述了過程控制的工程圖的識讀與繪制；項目2～5介紹了壓力、流量、物位、溫度四類檢測儀表的選型與維護，在講解結構原理的同時，加入儀表檢測、故障分析排除等內容；項目6講述了控制器和執行器的基本知識及使用；項目7介紹了單回路控制繫統；項目8介紹了復雜控制繫統，重點強調典型控制繫統的安裝、調試與運行。本書引入企業案例，以工作任務為載體，以能力導向為目標，在擴展學生知識面的同時，強化綜合應用技能，提升工作能力。
本書緊貼職業崗位工作過程，按照從單一檢測儀表、控制儀表到繫統集成編排內容，文字力求通俗易懂。書中多采用實物圖片、工作圖表等形式，利於讀者閱讀學習。每一個項目都附有引導題、練習題，以便於讀者學習實踐。
本書將檢測儀表、控制儀表與過程控制繫統貫穿一體，為學生掌握生產過程中的各種工藝參數檢測、設備維護維修、繫統故障診斷等奠定了基礎。本書既可作為高職、中職自動化類專業開設的“過程控制繫統” “檢測技術與儀表” “自動化儀表”等課程教材，也可供化工、石油、鋼鐵等行業工程技術人員、儀器儀表維修人員、控制繫統維護人員等培訓使用。
本書由張海丹副教授主編，孫巍副教授任副主編。張海丹完成項目1、項目4的編寫；孫巍完成項目2、項目6的編寫；王瑩副教授完成項目3、項目8的編寫；劉曉林完成項目5、項目7的編寫；徐玉蘭副教授對書稿進行了認真校正。全書由張海丹統稿。萬華化學集團股份有限公司的姜建德高級工程師對本書進行了審核，工程師王鵬飛、王洪剛、秦廣、李剛給本書提了許多寶貴意見，在此表示感謝。
由於編者學識有限，書中的疏漏在所難免，懇請讀者批評指正。

編者
2023年8月