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目录 1

绪论 1

一、本课程的性质与任务 1

二、课程框架与内容 1

三、过程控制系统简介 2

四、关于本课程的学习方法 5

第一篇　工业电器基础 9

第一章　电工基础 9

第一节 直流电路 9

一、电路的组成及物理量 9

二、欧姆定律 12

三、基尔霍夫定律 13

四、电路中电位的计算 15

第二节 电磁特性 15

一、电流的磁场 16

二、描述磁场的物理量 17

三、铁磁材料 18

四、磁路 19

五、自感、互感和涡流 19

第三节 交流电路特性 20

一、正弦交流电 20

二、单相正弦交流电路 24

三、三相正弦交流电路 26

习题与思考题 29

第二章　常用电子器件及其应用 31

第一节 常用电子器件 31

一、半导体二极管及其特性 31

二、半导体三极管及其特性 32

四、可控硅 34

三、场效应管的结构和特性 34

五、集成电路和集成运算放大器 35

第二节 基本电子电路 36

一、整流与滤波电路 36

二、三极管交流放大电路 38

三、多级放大器 40

四、数字电路 41

第三节 应用举例 45

一、直流稳压电路 45

二、运算放大器的应用 45

三、计数器与寄存器 47

四、模／数与数／模转换 47

习题与思考题 48

一、低压电器的分类 49

第一节 常用低压电器 49

第三章 常用电机与电器 49

二、手控电器 50

三、接触器 52

四、继电器 52

五、熔断器 53

第二节 异步电动机 53

一、三相异步电动机的基本结构 53

二、三相异步电动机的工作原理 55

三、三相异步电动机的铭牌 56

四、三相异步电动机的启动、正反转控制和制动控制 57

五、单相异步电动机 63

六、电动机的保护 64

一、变压器的结构 65

第三节 变压器 65

二、变压器的工作原理 66

三、变压器的分类 67

四、变压器的铭牌数据 69

习题与思考题 70

第四章 电工测量与安全用电 71

第一节 电工测量 71

一、概述 71

二、电流、电压和功率的测量 72

三、万用表 74

第二节 安全用电 76

一、供电系统 77

二、触电事故 77

四、静电危害及防护 80

三、雷电危害及防护 80

五、节约用电 81

习题与思考题 81

第二篇　工业控制基础 85

第五章　检测仪表 85

第一节 概述 85

一、测量的基本知识 85

二、检测仪表的基础知识 86

第二节 压力检测及仪表 88

一、压力检测仪表的分类 88

二、弹簧管压力表 89

三、DDZ-Ⅲ型力矩平衡式压力变送器 90

四、其他差压变送器 90

五、压力检测仪表的选择及安装 92

一、物位检测的基本概念 93

第三节 物位检测及仪表 93

二、差压式液位计 94

三、浮力式液位计 95

四、其他物位检测仪表 96

第四节 流量检测仪表 97

一、流量检测的基本概念 97

二、差压式流量计 98

三、其他流量仪表 99

四、各种流量检测元件及仪表的选用 102

第五节 温度检测仪表 103

一、温度的基本概念 103

二、热电偶温度计 103

三、热电阻温度计 106

四、温度变送器 107

五、常用的温度显示仪表 108

六、测温仪表的选择与安装 111

第六节 成分自动检测及仪表 112

一、分析仪表的基本知识 112

二、热导式气体分析器 113

三、氧分析器 114

四、工业电导仪 116

五、工业酸度计 116

六、红外线气体分析器 117

七、工业气相色谱仪 117

第七节 传感器 118

一、传感器的组成及分类 118

二、常见传感器的应用 120

习题与思考题 122

第六章　控制规律及控制仪表 124

第一节 常用控制规律 124

一、双位控制 124

二、比例（P）控制 125

三、比例积分（PI）控制 127

四、比例微分（PD）控制 129

五、比例积分微分（PID）控制 130

第二节 基本控制器及其应用 131

一、电动控制器 131

二、数字控制器 134

第三节 执行器 138

一、气动执行器的组成及工作原理 138

二、调节阀的类型及工作方式 139

三、调节阀的流量特性 141

四、调节阀的选择与安装 143

五、电／气转换器与电／气阀门定位器 144

习题与思考题 144

第七章　工业控制系统 146

第一节 概述 146

一、过程自动检测系统 146

二、过程自动控制系统 146

三、过程自动控制系统的过渡过程和品质指标 148

第二节 对象特性 150

一、与对象有关的两个基本概念 150

二、描述对象特性的三个参数 150

三、扰动通道特性对控制质量的影响 151

一、简单控制系统的组成 152

第三节 简单控制系统及其控制方案的确定 152

四、控制通道特性对控制质量的影响 152

二、控制符号图 153

三、简单控制系统控制符号图识图初步 156

四、控制方案的确定 156

第四节 控制器的参数整定 158

一、经验试凑法 158

二、衰减曲线法 158

三、临界比例度法 159

第五节 简单控制系统的投运及应用举例 160

一、准备工作 160

四、控制系统的停车 161

五、系统的故障分析、判断与处理 161

三、切换到自动状态 161

二、手动投运 161

第六节 复杂控制系统 163

一、串级控制系统 163

二、均匀控制系统 165

三、比值控制系统 167

四、三冲量控制系统 168

五、分程控制系统 168

六、选择性控制系统 170

七、前馈控制系统 171

第七节 控制流程图识图 172

一、常规控制流程图的识图 172

二、计算机控制流程图的识图初步 175

习题与思考题 176

第一节 计算机控制系统概述 178

一、计算机控制系统的组成及特点 178

第八章　计算机控制基础 178

二、过程通道 179

三、信号处理、控制算法及人机联系设备 182

第二节 集散型控制系统 183

一、集散控制系统的基本组成和特点 184

二、集散控制系统的结构与功能 186

三、集散控制系统的通信网络 189

四、集散控制系统的软件体系 190

五、常见集散控制系统的简介 190

第三节 现场总线控制系统 193

一、基本概念 193

二、现场总线控制系统及其应用 195

三、以现场总线为基础的企业信息系统 198

一、可编程控制器的主要特点 199

第四节 可编程控制器及控制技术 199

二、可编程控制器的构成 200

三、可编程控制器的分类 201

四、可编程控制器的工作过程 202

五、可编程控制器与其他顺序逻辑控制系统的比较 202

六、可编程控制器的应用 204

习题与思考题 207

第九章　信号报警与联锁保护系统 208

第一节 继电保护基础知识 208

一、信号报警和联锁保护系统组成 208

二、信号报警和联锁保护系统的技术要求 209

第二节 自动信号报警及电路 209

一、自动信号的类型 209

二、信号报警系统的组成 210

三、信号报警系统的功能 212

第三节 自动联锁保护及电路 214

一、联锁保护的内容 214

二、联锁保护电路 214

习题与思考题 216

第十章　典型过程控制系统 218

第一节 锅炉的过程控制 218

一、单冲量液位控制系统 219

二、双冲量液位控制系统 220

三、三冲量液位控制系统 221

第二节 精馏塔的过程控制 221

一、精馏塔的控制要求 221

二、精馏塔的主要扰动 222

三、精馏塔的控制方案 222

习题与思考题 224

第十一章　实验与实训 225

实验一 常用电工仪器使用、安全用电知识及变压器测试 225

实验二 三相异步电动机的认识及控制 227

实验三 弹簧管压力表的认识及校验（或压力、差压变送器认识） 229

实验四 显示仪表校验 231

实训一 控制系统的基本操作 233

实训二 集散控制系统的认识与操作（实物或仿真） 234

实训三 认识实践 235

附录 236

附录一 常用压力表的规格及型号 236

附录二 标准化热电偶电势-温度对照表 237

附录三 热电阻欧姆-温度对照表 241

附录四 热电偶、热电阻型号与主要规格 246

主要参考文献 248