本書針對工藝操作專業人員在實際中的操作問題，精選了有關內容，避免了過多的理論闡述，注重實際應用。書中主要介紹了化工自動化裝置及化工自動化的基礎知識，包括化工生產過程中的壓力、流量、物位、溫度、成分的測量及相應的常見儀表的結構、特點和使用，并以工藝操作為出發點，介紹了簡單控制系統、復雜控制系統、集散型控制系統在化工生產過程中的應用。書中配有習題，根據內容的要求安排有技能訓練。
本書適用于二、三年制化工技工學校和中等職業學校工藝類專業，也可作為化工、煉油、冶金、輕工等行業的培訓教材。

化工儀表及自動化課程是化工、石油、醫藥、冶金等專業的必修課程之一。本書自1999年出版以來，一直受到教學單位和學生的好評。隨著社會不斷發展及科學技術的不斷進步，書中一些內容需要與時俱進，滿足新質生產力的需求，因此我們在第四版的基礎上進行了修訂。本次修訂主要針對三個方面：考慮到觸摸屏的廣泛應用，增加了觸摸屏的介紹;增加了PLC控制器的知識及PLC+變頻器+觸摸屏綜合應用實訓;強化了數字化的概念，把智能化的概念融進儀表控制系統中。
本書第一章通過對典型化工測量儀表結構和工作原理的分析，介紹過程變量的測量方法，使學生掌握化工測量儀表使用和分析的基本技能，同時增加了觸摸屏的應用的內容。第二章介紹常用的工業自動成分分析儀表的原理和使用方法。第三章重點介紹自動控制儀表的基本概念及其控制規律。第四章介紹控制系統中執行器的功能。第五章以簡單控制系統為重點，介紹控制系統的相關知識。第六章主要介紹集散型控制系統的體系結構，并介紹了DCS控制系統的搭建，同時介紹了現場總線的基本知識。
本書在講解經典內容的同時，注重介紹相關技術的最新發展動向，力求做到通俗易懂，避免過多的理論闡述，并圍繞著“系統”這個中心來分析闡述，思路清晰，內容精練。每一章里新概念的引入都循序漸進，使學生學起來易于掌握。本書每章配有習題，并根據需要安排有技能訓練內容。
本書由陜西省石油化工學校樂建波主編，集美工業學校方清化任副主編，山西工業管理學校王黎明任主審。參加編寫的有河南化工技師學院郭坤、中車大同電力機車有限公司趙先亮、陜西延長中煤榆林能源化工股份有限公司雙宏宏、河南亦軒智能科技有限公司張洋、廣西工業技師學院周奎。在編寫和審稿的過程中得到了全國化工類同行許多同志的幫助，在此一并表示衷心的感謝!
由于編寫時間倉促，加之水平所限，書中難免有疏漏及不足之處，殷切希望廣大讀者批評指正。

編者
2024年6月于西安

緒論 1
一、化工自動化的意義 1
二、化工儀表及自動化的發展過程 1
三、化工儀表及化工自動化系統的分類 1
四、本課程的內容及要求 3
習題 3

第一章 化工測量及顯示儀表 4
第一節 測量儀表的基礎知識 4
一、測量誤差 4
二、測量儀表的品質指標 5
三、測量儀表的構成和分類 6
第二節 壓力測量 7
一、壓力測量的基本知識 7
二、彈性式壓力計 9
三、電接點壓力表 11
技能訓練1：彈簧管壓力表的校驗 12
第三節 流量測量 14
一、流量測量的基本知識 14
二、差壓式流量計 15
三、轉子流量計 21
四、其他流量計測量原理簡介 23
技能訓練2：壓力/差壓變送器現場調研 29
技能訓練3：差壓變送器的校驗 30
第四節 液位測量 32
一、物位測量的基本知識 32
二、差壓式液位計 33
三、其他液位計簡介 35
第五節 溫度測量 42
一、溫度測量的基本知識 42
二、化工生產常用測溫儀表 43
三、測溫元件 46
四、非接觸式測溫 52
五、溫度變送器 56
六、測溫儀表的選用及安裝 57
第六節 顯示儀表 58
一、概述 58
二、數字式顯示儀表(數顯表) 58
三、常規數顯表 60
四、無紙記錄儀表 62
五、觸摸屏 64
技能訓練4：智能數顯表的使用 64
習題 67

第二章 自動成分分析儀表70
第一節 概述70
第二節 熱導式氣體分析器 71
一、基本知識 71
二、熱導式氣體分析器的測量原理 72
三、RD-004型熱導式H2 分析器 73
第三節 氧化鋯分析儀 75
一、氧化鋯探頭 76
二、溫度調節器與顯示儀表 77
三、氧化鋯分析儀安裝注意事項 77
第四節 原子吸收分光光度計 77
一、原子吸收光譜法 77
二、原子吸收分光光度計的結構及原理 78
三、單色器 80
四、檢測器 80
第五節 傅里葉變換紅外光譜儀 81
一、基本知識 81
二、傅里葉變換紅外光譜儀 81
第六節 氣相色譜分析儀 83
一、基本知識 83
二、氣相色譜儀的組成及工藝流程 84
第七節 工業pH值酸度計 86
一、工業pH計的測量原理 86
二、電極的結構 86
第八節 微量水分析儀 88
一、基本知識 88
二、微量水分析儀組成 89
三、特點與注意事項 89
第九節 有害氣體報警器 89
一、有害氣體報警器的分類 90
二、有害氣體報警器的結構 90
三、常用檢測器 91
四、有害氣體報警器特點 92
五、有害氣體報警器選用原則 93
習題 93

第三章 自動控制儀表 95
第一節 控制器原理及面板功能介紹 95
一、基型控制器的原理 95
二、DTC-3110型刻度控制器的外形結構 96
三、DDZ-Ⅲ型控制器的操作要點 98
技能訓練5：DDZ-Ⅲ型基型控制器的使用 98
第二節 控制規律 102
一、雙位控制 103
二、比例控制 104
三、積分控制 106
四、微分控制 107
第三節 單元組合儀表的基本知識 109
一、單元組合儀表與自動控制系統 109
二、DDZ-Ⅲ型儀表的特點 110
三、DDZ-Ⅲ型儀表的命名法 112
第四節 數字控制器概述 112
一、數字控制器常見類型 113
二、智能化測控儀表的基本構成 113
第五節 數字調節器 114
第六節 可編程控制器 116
一、PLC的特點 116
二、PLC的應用領域 117
三、PLC的硬件構成 118
四、PLC軟件系統及常用編程語言 122
五、PLC的工作過程 122
六、S7-300 PLC簡介 122
技能訓練6：變頻器+PLC+觸摸屏設計 123
習題 126

第四章 執行器 128
第一節 氣動薄膜調節閥 128
一、氣動薄膜調節閥的結構及工作原理 128
二、調節閥的種類 131
第二節 閥門定位器 132
一、配薄膜執行機構的氣動閥門定位器 133
二、配薄膜執行機構的電-氣閥門定位器 133
第三節 電動執行器 134
第四節 其他執行器簡介 135
一、液動執行器 135
二、疏水閥 135
三、保位閥 136
四、限流閥 136
五、止回閥 136
六、呼吸閥 137
七、排泥閥 138
八、圓頂閥 138
九、自力閥 139
技能訓練7：帶閥門定位器的調節閥現場校驗 140
習題 142

第五章 化工自動化基礎 144
第一節 化工自動化的基礎知識 144
一、人工調節和自動控制 144
二、自動控制系統的組成及分類 145
三、自動控制系統的過渡過程及品質指標 146
四、影響控制系統的過渡過程的主要因素 148
第二節 簡單控制系統 154
一、簡單控制系統的組成 154
二、簡單控制系統的投運 154
三、控制系統中常見問題及處理方法 156
技能訓練8：簡單控制系統的投運和參數整定 157
第三節 復雜控制系統 158
一、串級控制系統 158
二、均勻控制系統 160
三、比值控制系統 161
四、多沖量控制系統 163
第四節 典型控制系統方案介紹 164
一、流體傳送設備的自動控制方案 164
二、傳熱設備的自動控制方案 165
三、精餾設備的自動控制方案 167
四、反應器的自動控制方案 168
技能訓練9：差壓變送器校驗與串級控制回路聯校 169
習題 172

第六章 集散型控制系統 174
第一節 集散型控制系統概述 174
一、集散型控制系統的相關基本概念 174
二、集散型控制系統的特點 176
三、集散型控制系統的發展概況 176
第二節 集散型控制系統的體系結構 177
第三節 集散型控制系統的構成 178
一、DCS系統的總體構成 178
二、人-機接口的構成 179
第四節 集散型控制系統的組態 184
第五節 中控集散型控制系統的組態案例分析 185
一、工藝分析 185
二、DCS硬件組成 186
三、組態 186
第六節 和利時集散型控制系統的組態案例分析 200
一、工藝分析 200
二、硬件組成 201
三、組態 201
第七節 集散型控制系統的投運操作 209
一、DCS控制系統的投運操作步驟 209
二、投運操作記錄 210
第八節 現場總線控制系統 212
一、現場總線的概念 212
二、現場總線的實質和優點 212
三、現場總線控制系統的結構 213
四、主流現場總線簡介 214
五、PROFIBUS總線應用案例 215
習題 215

參考文獻 217