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1、盘锦职业技术学院石油化系化工仪表及自动化课程教学大纲课程编码：*课程名称：化工仪表及自动化学时数：48学分：4合用专业：制药技术教学大纲说明一、课程的性质与任务化工仪表及自动化是根据应用化工技术专业教学计划的要求，为培养高级化工工艺操作工而开设的一门实践性很强的专业课程。内容包括：化工检测仪表：检测仪表基本知识、压力检测、流量检测、物位检测、温度检测和显示仪表；化工自动化基础：自动控制系统概述、对象特性和建模、基本控制规律、自动控制仪表、执行器、简单控制系统、复杂控制系统、高级控制系统、计算机控制系统、可编程控制器、典型化工单元的控制方案。任务：能了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的检
2、测方法及其仪表的工作原理及特点；能根据工艺要求，正确地选用和使用常见的检测仪表及控制仪表。2、能了解工业自动化的初步知识，理解基本控制规律，懂得控制器参数是如何影响控制质量的。3、能根据工艺的需要，和自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案；能为自控设计提供正确的工艺条件和数据；能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器参数整定。4、能了解检测技术和控制技术的发展趋势和最新发展动态。二、课程教学的基本要求化工仪表及自动化是一门理论与工程实践密切相关的课程，教学内容以化工仪表及自动化的基本知识和基本技能为主，注重学生分析问题、解决实际问题的能力培养，通过本课程的学习，应达到以下
3、知识和能力要求：理解仪表自动化系统的组成及品质指标；掌握常用检测仪表的结构、功能、特点，能根据工艺要求选型；掌握控制器的基本控制规律及PID参数对系统品质指标的影响；理解简单控制系统构成及特点；了解复杂控制系统构成及特点；掌握典型化工单元的控制方案；理解集散控制的组成、功能和特点。三、课程的内容（一）课程的主要内容1 .自动控制系统基本概念主要内容：第一节化工自动化的主要内容第二节自动控制系统的基本组成及表示形式一、自动控制系统的基本组成二、自动控制系统的表示形式第三节自动控制系统的分类一、按被控变量分类二、按控制器控制规律分类三、按给定值的变化情况分类第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标一
4、、控制系统的静态与动态二、控制系统的过渡过程三、控制系统的品质指标四、影响控制系统过渡过程品质的主要因素教学重点：自动控制系统的组成，过程控制系统的组成及方框图表示方法；教学难点：过程控制系统品质指标的意义；对象的特性参数对系统品质指标影响；教学目标：通过对包括自动控制系统基本概念、方块图、过渡过程、品质指标等内容的了解，要求理解自动控制系统的基本概念。2 .过程特性及其数学模型主要内容：第一节化工过程的特点及其描述方法一、化工对象的特点二、描述对象特性的两种方法第二节对象数学模型的建立一、建模目的二、机理建模三、实验建模第三节描述对象特性的参数一、放大系数K二、时间常数T三、滞后时间教学重点
5、：过程控制系统品质指标的意义；对象的特性参数对系统品质指标影响教学难点：放大系数，时间常数，的掌握。教学目标：掌握对象的特性参数对系统品质指标影响；3 .检测仪表与传感器主要内容：第一节概述一、测量过程与测量误差二、仪表的性能指标三、工业仪表的分类第二节压力检测及仪表一、压力单位及测压仪表二、弹性式压力计三、电气式压力计四、智能型压力变送器五、压力计的选用及安装第三节流量检测及仪表一、概述二、差压式流量计三、转子流量计四、椭圆齿轮流量计五、涡轮流量计六、电磁流量计七、旋涡流量计八、质量流量计第四节物位检测及仪表一、概述二、差压式液位变送器三、电容式物位传感器四、核辐射物位计五、称重式液罐计量仪
6、第五节温度检测及仪表一、温度检测方法二、热电偶温度计三、热电阻温度计四、电动温度变送器五、一体化温度变送器六、智能式温度变送器七、测温元件的安装第六节现代检测技术与传感器的发展一、软测量技术的发展二、现代传感器技术的发展第七节显示仪表一、数字式显示仪表二、无笔、无纸记录仪三、虚拟显示仪表教学重点：掌握智能式变送器的特点和结构原理；掌握各种压力计的特点及选型。掌握差压式流量计的测量误差产生原因及选用；掌握差压式液位计的工作原理及零点迁移消除问题；教学难点：热电偶温度计的分度号意义，补偿导线与冷端温度补偿的方法；教学目标：通过本章的学习，使同学了解各种检测仪表的基本原理，掌握各类仪表的使用场合。4
7、 .自动控制仪表主要内容：第一节概述第二节基本控制规律及其对系统过渡过程的影响一、双位控制二、比例控制三、积分控制四、微分控制第三节摹拟式控制器一、基本构成原理及部件二、DDZ?In型电动控制器第四节数字式控制器一、数字式控制器的主要特点二、数字式控制器的基本构成三、KMM型可编程序调节器第五节可编程序控制器一、概述二、可编程序控制器的基本组成三、可编程序控制器的编程语言四、（MO；C系列PLC五、应用示例教学重点：各类控制器的主要特点及基本构成教学难点：可编程序控制器的编程语言。教学目标：了解自动控制仪表作用与分类，了解摹拟式电动控制器的基本构成原理及各部份组成，掌握单回路数字控制器、可编程
8、序控制器的基本情况。5 .执行器主要内容：第一节气动执行器一、气动执行器的结构与分类二、控制阀的流量特性三、控制阀的选择四、气动执行器的安装和维护第二节电动执行器第三节电-气转换器及电-气阀门定位器一、电-气转换器二、电-气阀门定位器第四节数字阀与智能控制阀一、数字阀二、智能控制阀教学重点：执行机构正反作用、控制机构正反装、执行器气开气闭形式及其选择，会进行气动薄膜调节阀与阀门定位器联校。教学难点：气动执行器的结构及工作原理；教学目标：了解执行器的作用及种类，理解气动执行器的结构与工作原理，掌握执行机构正反作用、控制机构正反装、执行器气开气关形式及其选择，理解控制阀的流量特性及其种类，了解电动
9、执行器的组成及作用。6 .简单控制系统主要内容：第一节简单控制系统的结构与组成第二节简单控制系统的设计一、被控变量的选择二、控制变量的选择三、测量元件特性的影响四、控制器控制规律的选择第三节控制器参数的工程整定一、临界比例度法二、衰减曲线法三、经验凑试法教学重点：简单控制系统的构建和调试。教学难点：被控变量、控制变量的选择原则及控制器正、反作用确定的方法。教学目标：了解简单控制系统的结构、组成及作用；掌握简单控制系统中被控变量、控制变量选择的普通原则；了解各种基本控制规律的特点及应用场合；掌握控制器正、反作用确定的方法；掌握控制器参数工程整定的方法。7 .复杂控制系统主要内容：第一节串级控制系
10、统一、概述二、串级控制系统的工作过程三、串级控制系统的特点四、串级控制系统中副回路的确定五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择六、控制器参数的工程整定第二节均匀控制系统一、均匀控制的目的二、均匀控制方案第三节比值控制系统一、概述二、比值控制系统的类型第四节前馈控制系统一、前馈控制系统及其特点二、前馈控制的主要形式三、前馈控制的应用场合第五节选择性控制系统一、基本概念二、选择性控制系统的类型三、积分饱和及其防止第六节分程控制系统一、概述二、分程控制的应用场合三、分程控制中的几个问题教学重点：串级控制系统的构建和调试。教学难点：串级控制系统主副变量的选择原则教学目标：掌握串级控制系统的结构、工
11、作过程、特点及应用场合；掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正反作用的选择；了解串级控制系统中主副控制器参数的工程整定方法。理解设置均匀控制系统的目的及控制方案。了解比值控制系统的各种类型，掌握单闭环比值控制方窠的结构及特点。掌握前馈控制系统的结构、特点及应用场合。理解连续型选择性控制系统的结构特点及控制方案，了解开关型选择性控制系统，了解积分饱和现象的产生及防止方法。理解分程控制系统的结构及应用场合。了解多冲量控制系统的意义，理解三冲量控制系统的结构特点。8 .新型控制系统教学内容第一节自适应控制系统一、变增益自适应控制二、模型参考自适应控制系统三、直接优化目标函数的自适应控制系统四
12、、自校正控制系统第二节预测控制一、预测控制的基本结构二、预测控制的特点及应用第三节其他新型控制系统一、智能控制二、专家控制系统三、含糊控制系统四、神经元网络控制五、故障检测与故障诊断六、解耦控制系统七、判断控制系统八、鲁棒控制教学重点：自控制系统与预测控制的基本结构。教学难点：新型控制系统的结构。教学目标：掌握自控制系统的参数，掌握预测控制模型的结构，了解智能控制和专家控制系统的概念和类型。四、教学时数分配表序号教学内容课时分配讲授实验实训实习总学时1绪论222自动控制系统基本概念443过程特性及其数学模型664检测仪表与传感器20205自动控制仪表666执行器447简单控制系统888复杂控制
13、系统10109新型控制系统44合计6464五、成绩考核与评定方式成绩考核：平时占20%,期末占80%。评定方式：平时以作业和出勤率为考核标准，期末以试卷的形式体现。六、使用教材及主要参考书使用教材：化工仪表及自动化（第五版）厉玉鸣主编，化学工业出版社，2022年7月。主要参考书：1化工仪表及自动化（第五版）厉玉鸣主编，化学工业出版社，20222化工自动化及仪表杨立明，张光新编著，化学工业出版社，2004年8月；七、本课程与其它课程的关系本课程是化工单元操作技术课程的后续课程，学员在掌握了一定的工艺类知识后再进行仪表和过程控制系统方面的学习。责任表撰写人崔帅教研室主任陈月参加讨论人员张鑫、左丹系主任签字：口期:2022年3月
