第三版前言本书是 2002年第一版，2009年修订第二版，本次是结合生产过程自动化的发展现状，以及相关企业的应用情况进行第三版修订。本书旨在配合高职高专工艺类专业完成专业学生的培养目标。因此在编写中力求把握三个原则 :以人为本的原则 ;为专业服务的原则 ;;实践、实用、实际的三实原则。本书对第二版教材进行了调整，如细化了;超声波物位检测仪表，增加了应用广泛的;雷达物位检测仪表，将;C3000数字过程控制器升级为;C3900数字过程控制器，具体介绍了;PS2阀门定位器，将;S7_200PLC更新为;S7_1200PLC，并对 DCS内容作了部分修改，力求符合企业应用的大势方向。为落实党的二十大报告提出的;推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国的指示精神，本书还增加了教学微视频，以方便师生随时、随地学习。本书在体例上仍然分为理论和实践两大部分。实践部分不仅安排了较多的实验内容，而且还设置了综合实验、计算机仿真的控制实训和工厂实践等教学环节。在内容编排上仍然按企业工艺人员学习一套新装置的习惯进行。因此，本书以控制流程图为切入点，将理论部分按过程控制系统、过程控制的实施工具、过程控制系统的操作这三大块依序介绍。本书适合于各层次的职业技术院校教学使用，也可用于工矿企业工作人员自学。本书的修订工作是在中国石油天然气股份有限公司锦州分公司郭健、锦州凌瑞真空设备有限公司孙蓬的全程指导下，由辽宁石化职业技术学院刘玉梅、辽宁机电职业技术学院李美萱共同负责并担任主编。参加本次修订的人员有辽宁石化职业技术学院刘玉梅 (信息资源 )、辽宁机电职业技术学院李美萱 (第四章、第五章、第八章并统稿 )、辽宁理工职业大学苑嘉鑫 (第三章 )。在修订过程中辽宁石化职业技术学院闫妍、李忠明、马菲、冯小玲、李飞、石学勇等老师提供了大量的信息化素材并提出了很多建设性意见。同时，本书在编写过程中参考了相关专业书籍，从中借鉴了很多前人的经验。同时，得到了化学工业出版社的大力支持，使得教材修订顺利完成，在此一并表示衷心的感谢 !由于编者水平有限，且编写时间紧迫，书中难免存在不足之处，敬请各位读者批评指正。

编者2025年11月

本书为了符合学生学习知识的一般规律，以一张控制流程图为切入点，首先介绍了识图方法，之后阐述了自动检测、自动控制、自动联锁报警等过程控制系统，然后分三章介绍了变量检测及仪表、过程控制仪表及计算机控制系统等过程控制工具，最后是控制系统的应用典型过程单元的控制方案及控制系统的操作。将实验与实践内容单独列为一章，在这一章不仅安排了与各章节内容相关的实验内容，还设置了认识实践、结业实践以及仿真实训和综合实验等内容，突出强调了实践对这门课程的重要性。本次修订，对第二版教材进行了调整，如增加了;雷达物位检测仪表，增加了;PS2阀门定位器，将;S7_200PLC提升为;S7_1200PLC，并对 DCS内容作了部分修改。为落实党的二十大报告提出的;推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国的指示精神，增加了教学视频，补充在教材中。本书不仅可作为高职高专石油、化工、轻工、林业、冶金、造纸等行业相关专业学生的教材，也可供相关专业其他层次的职业技术院校以及企业的工程技术人员使用。

无

绪论 001一、过程控制的基本概念 001二、过程控制系统的内容及过程控制仪表的分类 001三、过程控制系统及仪表的发展 003四、课程的性质、任务 004五、学习方法 004

第一章 控制流程图的认识 005第一节 识图基础 005一、图形符号 005二、字母代号 007三、仪表位号及编号 008四、仪表符号实例 009第二节 识图练习 010一、了解工艺流程 011二、了解自动控制系统 011三、了解自动检测系统 012四、了解自动信号报警系统 012第三节 计算机控制流程图的识图练习 012本章小结 014习题与思考题 014

第二章 过程控制系统 015第一节 自动检测系统 015一、自动检测系统的组成 015二、自动检测系统的种类 015第二节 自动控制系统概述 017一、自动控制系统的组成 017二、自动控制系统的种类 018三、自动控制系统的过渡过程和品质指标 019四、控制对象的特性 020五、基本控制规律及其对过渡过程的影响 021第三节 自动控制系统 028一、简单控制系统 028二、复杂控制系统 030第四节 自动信号报警与联锁保护系统 036一、信号报警系统 036二、联锁保护电路 037本章小结 039习题与思考题 040

第三章 工业生产过程的变量检测及仪表 042第一节 概述 042一、测量的基本知识 042二、检测仪表的基础知识 043第二节 压力检测及仪表 046一、压力检测仪表的分类 046二、单圈弹簧管压力表 047三、压力（差压）变送器 048四、压力检测仪表的选择及安装 058第三节 物位检测及仪表 061一、物位检测的基本概念 061二、差压式液位计 062三、浮力式液位计 064四、其他物位检测仪表 064第四节 流量检测及仪表 067一、流量检测的基本概念 067二、差压式流量计 068三、转子流量计 070四、其他流量计 071五、流量检测仪表的选用 075第五节 温度检测及仪表 076一、温度检测的基本概念 076二、热电偶温度计 077三、热电阻温度计 081四、温度变送器 081五、常用的温度显示仪表 082六、测温仪表的选择与安装 086第六节 成分自动检测及仪表 087一、分析仪表的基本知识 087二、热导式气体分析器 088三、氧化锆氧分析仪 090四、红外线气体分析器 091五、工业气相色谱仪 092本章小结 094习题与思考题 095

第四章 过程控制仪表 097第一节 电动模拟控制器 097一、概述 097二、DDZ_Ⅲ型基型控制器的结构原理 098三、DDZ_Ⅲ型控制器的外部结构 098四、DDZ_Ⅲ型控制器的使用 100第二节 数字式控制器 101一、概述 101二、C3900数字过程控制器 102第三节 执行器及辅助仪表 113一、气动薄膜控制阀 113二、电/气转换器与电/气阀门定位器 119本章小结 123习题与思考题 123

第五章 计算机控制系统 125第一节 概述 125一、计算机控制简介 125二、计算机控制系统的发展方向 127第二节 集散控制系统 127一、集散控制系统的基本概念 127二、JX300XP集散型控制系统 128第三节 可编程序控制器 148一、PLC的基本结构及工作过程 149二、S7_1200 PLC的硬件认识 149三、西门子TIA Portal（博途）平台简介 151四、S7_1200 PLC的编程基础 158五、S7_1200 PLC的基本指令 160本章小结 168习题与思考题 169

第六章 典型过程单元的控制方案 171第一节 流体输送设备的控制方案 171一、泵的控制 171二、压缩机的控制 173第二节 传热设备的控制 174一、无相变换热器的温度控制 174二、利用载热体冷凝进行加热的加热器的温度控制 175三、用冷却剂汽化来传热的冷却器的温度控制 176四、管式加热炉的控制 177第三节 锅炉的液位控制 178一、单冲量液位控制系统 178二、双冲量液位控制系统 179三、三冲量液位控制系统 179第四节 精馏塔的控制 180一、控制要求 180二、主要扰动 180三、常用的控制方案 181第五节 反应器的控制 182本章小结 183习题与思考题 183

第七章 过程控制系统的操作 185第一节 装置开车的前期准备工作 185一、准备工作 185二、确定控制器的正、反作用方向 185三、控制器控制规律的选择 187第二节 控制器的参数整定 187一、简单控制系统的参数整定 187二、串级控制系统的参数整定 189三、均匀控制系统的参数整定 190第三节 控制系统的开车与停车 190一、简单控制系统的开车（投运）步骤 190二、串级控制系统的投运 191三、控制系统的停车 191第四节 系统的故障分析、判断与处理 191一、过程控制系统常见的故障 191二、故障的简单判别及处理方法 192三、典型问题的经验判断及处理方法 192本章小结 193习题与思考题 193

第八章 实验与实训 194第一节 认识实践 194第二节 实验 195实验一 控制器参数对控制质量的影响（演示） 195实验二 报警、联锁系统的认识 197实验三 弹簧管压力表的认识及校验 200实验四 智能差压变送器的校验 201实验五 物位检测仪表的认识及物位检测系统的构成（演示） 203实验六 流量检测仪表的认识及流量检测系统的构成（演示） 204实验七 温度检测仪表和显示仪表的认识及温度检测系统的构成（演示） 205实验八 DDZ_Ⅲ型基型控制器的认识与使用 206实验九 C3900数字过程控制器的认识与操作 209实验十 控制阀及转换单元的认识 212实验十一 DCS系统的认识 215实验十二 PLC认识实验 217第三节 DCS仿真系统的控制实训 221实训一 离心泵的仿真控制实训 221实训二 多级液位系统的仿真控制实训 222第四节 综合实践 223实训一 简单控制系统的参数整定和投运 223实训二 串级控制系统的参数整定和投运 224第五节 结业实践 225

附录 227附录一 常用压力表的规格及型号 227附录二 标准化热电偶电势_温度对照表 228

参考文献 232