本書根據求是公司推出的PCT系列過程控制系統實驗裝置的相關內容進行編寫。按照教學大綱的要求，根據典型的工業過程中壓力、流量、液位、溫度等過程量的控制，進行工業過程控制系統的實踐模擬與仿真，可以滿足“過程控制”、“過程檢測及儀表”、“自動控制理論”、“計算機控制”、“化工儀表及自動化”、“傳感器原理及應用”等課程的實驗教學要求，也可滿足“過程控制系統大實驗”等綜合性實踐課程的教學要求。同時結合工業生產實際，編寫具體工業設計案例。本書主要內容包括概述、過程控制系統、過程控制系統實驗裝置介紹、過程控制系統儀表認知與實驗、基于調節器控制的過程控制實驗、基于計算機控制的過程控制實驗、基于FCS控制的過程控制實驗、過程控制工程設計案例。 本書可作為電氣工程及其自動化、測控技術與儀器、化學工藝與工程等專業相關課程的教材，也可供專業工程技術人員學習、參考。
劉星萍，齊魯工業大學教授，主要從事工業過程控制、電子測量技術、傳感器應用技術的研究。近年來主持山東省省級科研課題4項，省級教改立項2項，授權發明專利5項，發表高水平研究論文10余篇。
第0章 概述 1
第1章 過程控制系統 3
1．1 單回路反饋控制系統 3
1．1．1 單回路控制系統結構組成 3
1．1．2 被控變量的選擇 3
1．1．3 操作變量的選擇原則 4
1．1．4 控制閥的選擇 4
1．2 復雜調節系統 7
1．2．1 串級調節系統 7
1．2．2 比值控制系統 9
1．2．3 均勻控制系統 12
1．2．4 分程控制系統 15
1．2．5 前饋控制系統 16
1．2．6 施密斯（Smith）預估控制系統 19
1．2．7 解耦控制系統 21
第2章 過程控制系統實驗裝置介紹 24
2．1 過程控制系統實驗裝置 24
2．2 被控對象柜設備概述 25
2．3 控制臺設備概述 27
2．4 組態王軟件及應用 29
2．4．1 組態軟件概述 29
2．4．2 應用案例 30
2．5 PLC編程軟件 46
2．5．1 S7-300/400用戶程序的模塊化結構 46
2．5．2 STEP 7的安裝與圖標說明 49
2．5．3 創建項目 53
2．5．4 在OB1中創建程序 56
2．5．5 創建一個具有功能塊和數據塊的程序 57
2．5．6 對功能塊FC的編程 61
2．5．7 對共享數據塊的編程 63
2．5．8 使用多重背景編程 63
第3章 過程控制系統儀表認知與實驗 69
3．1 調節器的認知和使用 69
3．2 變頻器的認知和使用 70
3．3 水泵的工作原理及特性認識實驗 72
3．4 電磁流量計的工作原理認識和校驗實驗 73
3．5 差壓變送器的工作原理認識和校驗實驗 75
3．6 熱電阻的工作原理認識和校驗實驗 77
3．7 電動調節閥的工作原理認識和校驗實驗 79
3．8 渦輪流量計的工作原理認識和校驗實驗 80
3．9 傳感器的零點和遷移實驗 82
第4章 基于調節器控制的過程控制實驗 85
4．1 對象特性測試（調節器控制） 85
4．1．1 測試對象特性的方法 85
4．1．2 一階液位特性測試系統實驗 87
4．1．3 二階液位特性測試系統實驗 88
4．1．4 溫度對象特性測試系統實驗 90
4．1．5 調節閥流量特性測試系統實驗 92
4．2 單回路控制實驗（調節器控制） 93
4．2．1 單回路控制中的調節器整定方法 93
4．2．2 壓力單閉環控制系統實驗 96
4．2．3 溫度單閉環控制系統實驗 98
4．2．4 液位單閉環控制系統實驗 100
4．2．5 流量單閉環控制系統實驗 103
4．2．6 雙容液位控制系統實驗 105
4．3 串級控制系統（調節器控制） 107
4．3．1 串級控制系統的設計與整定 107
4．3．2 液位和流量串級控制系統實驗 109
4．3．3 上、中水箱液位串級控制系統實驗 112
4．4 比值控制系統 115
4．4．1 比值控制設計 115
4．4．2 流量比值控制系統實驗 115
4．5 前饋控制系統（調節器控制） 117
4．5．1 前饋控制系統的原理 117
4．5．2 前饋-反饋控制系統實驗 118
第5章 基于計算機控制的過程控制實驗 122
5．1 對象特性測試（計算機控制） 122
5．1．1 一階液位特性測試系統實驗 122
5．1．2 二階液位特性測試系統實驗 124
5．1．3 溫度對象特性測試系統實驗 125
5．1．4 調節閥流量特性測試系統實驗 127
5．2 單閉環過程控制（計算機控制） 128
5．2．1 壓力單閉環控制系統實驗 128
5．2．2 液位單閉環控制系統實驗 130
5．2．3 流量單閉環控制系統實驗 132
5．3 復雜過程控制（計算機控制） 134
5．3．1 液位和流量串級控制系統實驗 134
5．3．2 上、中水箱液位串級控制系統實驗 137
5．3．3 流量比值控制系統實驗 139
5．3．4 前饋―反饋控制系統實驗 141
5．3．5 施密斯控制系統實驗 144
5．3．6 解耦控制系統實驗 146
第6章 基于FCS控制的過程控制實驗 148
6．1 軟件組態及硬件系統組成認知實驗 148
6．1．1 現場總線控制系統的組成與認識實驗 148
6．1．2 下位機軟件中的硬件組態和程序編寫 148
6．1．3 上位機軟件中的通信建立和界面組態 149
6．2 對象特性測試實驗（FCS控制） 150
6．2．1 上水箱液位特性測試系統實驗 150
6．2．2 下水箱液位特性測試系統實驗 151
6．2．3 二階液位特性測試系統實驗 153
6．2．4 溫度對象特性測試系統實驗 154
6．3 單回路控制系統實驗（FCS控制） 155
6．3．1 壓力單閉環控制系統實驗 155
6．3．2 溫度單閉環控制系統實驗 157
6．3．3 液位單閉環控制系統實驗 159
6．3．4 流量單閉環控制系統實驗 161
6．3．5 二階液位控制系統實驗 162
6．4 串級控制系統實驗（FCS控制） 164
6．4．1 串級控制系統實驗原理及其方法 164
6．4．2 上水箱液位和流量串級控制系統實驗 167
6．4．3 上、下水箱液位串級控制系統實驗 169
6．5 流量比值控制系統實驗（FCS控制） 170
6．6 前饋―反饋控制系統實驗（FCS控制） 173
6．7 施密斯控制系統實驗（FCS控制） 175
第7章 過程控制工程設計案例 180
7．1 燃氣鍋爐控制系統工程設計 180
7．1．1 概述 180
7．1．2 控制方案制定 180
7．1．3 儀表及變送裝置選型 185
7．1．4 調節閥計算與選型 188
7．1．5 儀表供源系統設計 189
7．2 甲醇回收過程控制系統工程設計案例 189
7．2．1 工藝流程介紹 189
7．2．2 控制方案制定 190
7．2．3 儀表及變送裝置選擇 196
7．2．4 調節閥 199
參考文獻 202
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