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《常用仪器仪表使用与维护》全面系统地介绍在电子产品生产、调试、维修工作中各种常用检测仪器仪表的基本结构、适用场合、功能特点以及基本操作使用方法。重点介绍了万用表、电压表、频率计数器、钳形表、示波器、兆欧表、信号发生器、场强仪的种类特点与其典型仪器的按钮功能，以及在调试、维修和测量过程中的实际应用。全书重点在于技能操作的展现，突出技能传授的特点。
《常用仪器仪表使用与维护》适合作为职业技术院校电类专业“仪器仪表使用与维修”课程的教材，也适合电子产品生产、调试与维修的技术人员、售后服务和维修人员以及业余爱好者阅读。
《现代工业过程控制系统原理与应用》内容概要 第一章 工业过程控制基础理论 本章系统阐述了工业过程控制领域的基本概念、理论基础与核心要素。首先，对工业过程的定义、特性及其在现代制造业中的重要性进行了详尽的界定，涵盖了从单元操作到复杂集成系统的多层次结构。其次，深入剖析了经典控制理论的基石，包括系统时域分析（如一阶、二阶系统的响应特性、稳态误差分析），频域分析（如波特图、奈奎斯特图的绘制与稳定性判据），以及经典的传递函数与状态空间表示方法。特别关注了反馈控制的核心思想——负反馈对系统性能（如鲁棒性、抗扰性）的提升机制。本章还引入了现代控制理论的初步概念，如系统的可控性与可观测性，为后续深入学习奠定了坚实的理论基础。 第二章 传感器与变送器技术 本章聚焦于工业过程信息获取的“眼睛”——各类传感元件与信号变送技术。详细介绍了测量温度、压力、流量、液位、成分等关键过程变量的物理原理和结构组成。在温度测量方面，涵盖了热电偶、热电阻（RTD）的工作原理、选型原则及冷端补偿技术；压力测量部分则深入探讨了弹性元件式（如波登管、膜片）和电容式传感器的物理放大与转换机制。流量测量方面，对比了差压式（孔板、文丘里）、涡街式、电磁式及超声波式流量计的测量原理、适用流体特性及安装要求。液位测量部分则涵盖了浮力法、静压法、雷达/超声波导波技术。本章着重分析了传感器的线性度、重复性、迟滞、漂移等关键性能指标，并详细阐述了信号调理电路（如放大、滤波、线性化）和标准工业信号（如4-20mA、HART协议）的产生与传输标准。 第三章 执行器与调节阀 执行器是控制系统实现输出动作的关键环节。本章将重点放在工业过程中最主要的最终控制元件——调节阀。详细解析了调节阀的结构组成（阀体、阀芯、执行机构、定位器）。深入对比了气动、电动、液压执行机构的驱动原理、响应速度和维护要求。调节阀的选型是本章的重点，涵盖了流量特性（线性、等百分比、快开）的选择，泄漏等级标准，以及针对腐蚀性、高压或高温介质的特殊阀门（如球阀、蝶阀、截止阀）的设计考量。同时，本章也介绍了其他类型的执行器，如电动调节装置、变频驱动泵和电机控制器的基本原理及其在连续过程调节中的应用。 第四章 分布式控制系统（DCS）与可编程逻辑控制器（PLC） 本章系统介绍了现代工业自动化控制的两大核心平台：DCS与PLC。首先，阐述了DCS的系统架构，包括操作员站、工程师站、控制站和现场总线网络的集成，重点分析了其在大型、复杂、连续过程控制中的优势，如高可靠性、集中管理和先进控制算法的集成能力。其次，详细介绍了PLC的硬件组成（CPU模块、I/O模块、通信模块）和编程逻辑。本章深入讲解了IEC 61131-3标准下的五种编程语言，特别是梯形图（LD）和结构化文本（ST）在顺序控制、联锁保护和步进逻辑实现中的具体应用。最后，对比了DCS与PLC在系统规模、实时性、功能集成度、冗余设计和故障诊断能力上的异同点，为系统选型提供指导。 第五章 控制算法与回路调节 本章深入探讨了工业控制中最常用、最核心的反馈控制算法——PID控制器。详尽地剖析了比例（P）、积分（I）、微分（D）三项对控制效果的物理意义和数学模型。重点在于PID参数的整定方法，包括经验法（如齐格勒-尼科尔斯法）、物理模型法和基于软件的自动整定技术。本章还超越了基础PID，系统介绍了先进控制策略的应用，例如：比率控制、串级控制（Cascade）、前馈控制（Feedforward）在消除扰动和耦合环节中的设计思路与实现步骤。此外，还涵盖了基本的离散化处理（如死区、采样时间对控制性能的影响）和先进的单回路优化技术。 第六章 过程优化与先进控制技术 本章面向追求更高效率和能耗优化的工业应用。首先，对模型预测控制（MPC）的基础理论进行了介绍，包括系统辨识（建立过程模型）、优化目标函数的构建和约束条件的处理，并展示了MPC在多变量耦合系统（如精馏塔、反应器）优化调度中的应用案例。其次，探讨了模糊逻辑控制和神经网络控制的基本概念，作为处理非线性、不确定性或难以建立精确数学模型的复杂系统的备选方案。本章还涵盖了过程优化管理（如实时优化RTO）的概念，目标是确保系统在经济指标最优的运行点附近持续运行。 第七章 工业网络通信与信息集成 本章聚焦于工业现场数据的互联互通和信息流的构建。详细介绍了现场总线技术（Fieldbus）的演进与标准，如PROFIBUS、Foundation Fieldbus和CANopen，分析了它们在实时性、抗干扰能力和网络拓扑结构上的差异。重点阐述了工业以太网技术（如EtherNet/IP, PROFINET）在提高带宽和实现控制层与信息层（MES/ERP）无缝对接中的关键作用。本章还深入讲解了数据采集和监控系统（SCADA）的架构，包括数据采集站、历史数据库（Historian）的构建，以及数据接口协议（如OPC UA）在实现跨平台信息集成方面的标准作用。 第八章 工业安全仪表系统（SIS）与电气安全 本章专注于确保工业过程安全运行的独立子系统——安全仪表系统。详细解释了安全仪表系统的功能、与基本过程控制系统（BPCS）的区别与集成要求。本章深入讲解了安全完整性等级（SIL）的定义、风险评估方法（如HAZOP分析）和SIL等级的确定过程。涵盖了安全仪表回路的设计流程，包括安全仪表功能（SIF）的定义、逻辑设计和独立验证。此外，本章还涉及了本质安全、防爆电气设备的选择与安装规范，确保在潜在爆炸性环境下的操作安全。 第九章 工业过程的自动化维护与故障诊断 本章提供了针对自动化系统的实际维护策略和故障排除方法论。内容包括预防性维护（PM）和预测性维护（PdM）在控制元件（如调节阀、变送器）上的应用策略。详细介绍了基于软件诊断（如DCS/PLC自带的故障代码和诊断工具）和基于硬件测试（如回路完整性测试、信号注入法）的故障定位技术。重点分析了常见过程干扰（如仪表漂移、阀门卡涩、控制回路振荡）的信号特征，并提供了系统化的处理流程，旨在提高系统的可用性和降低非计划停机时间。
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