《化工儀表》課程教學(xué)大綱.docx

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1、化工儀表課程教學(xué)大綱 課程名稱：化工儀表 英文名稱：Chemi ca I I nstrumentand Automat i on 課程編碼:x3030211 學(xué)時(shí)數(shù)：32其中實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)：8 課外學(xué)時(shí)數(shù)：0 學(xué)分?jǐn)?shù)：2.0 適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝一'課程簡(jiǎn)介 《化工儀表》能源化學(xué)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程從自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念入手, 系統(tǒng)地講述構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)基本環(huán)節(jié)，包括被控對(duì)象、測(cè)量元件及變送器、顯示儀 表、自動(dòng)控制儀表、執(zhí)行器等；以及簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)、新型控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)；最后結(jié)合化工生產(chǎn)過程講述幾種典型化工單元操作的控制方案。通過對(duì)本門課程 的

2、學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的自動(dòng)控制方面的能力。通過對(duì)常見熱工參數(shù)的測(cè)量、常規(guī)儀表 的使用及自動(dòng)控制系統(tǒng)的熟練掌握，可在生產(chǎn)實(shí)踐中能根據(jù)化工生產(chǎn)工藝及自動(dòng)控制兩個(gè)方 面的要求解決自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程技術(shù)問題。 二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系表 課程目標(biāo) 畢業(yè)要求 課程目標(biāo)1:掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)基本理論知 識(shí)，了解自動(dòng)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)指標(biāo)并熟悉對(duì)象 特性參數(shù)，掌握儀表誤差檢測(cè)及分析方法。 1-3掌握相關(guān)化學(xué)工程基礎(chǔ)知識(shí)，能將其 用于解決化學(xué)工程技術(shù)問題。 課程目標(biāo)2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測(cè)及控制規(guī)律；了解執(zhí)行器組成、結(jié)構(gòu)及其作 用方式；了解流量閥的工作流量特性和理想流量 特性。 1-

3、3掌握相關(guān)化學(xué)工程基礎(chǔ)知識(shí)，能將其 用于解決化學(xué)工程技術(shù)問題。 課程目標(biāo)3：掌握被控變量的選擇操縱變量 選擇原則，掌握控制器控制規(guī)律的選擇及工程整 定。 1-3掌握相關(guān)化學(xué)工程基礎(chǔ)知識(shí)，能將其 用于解決化學(xué)工程技術(shù)問題。1?3掌握相 關(guān)化學(xué)工程基礎(chǔ)知識(shí)，能將其用于解決化 學(xué)工程技術(shù)問題。 課程目標(biāo)4： 了解復(fù)雜控制系統(tǒng)控制原理。 了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展、了解集散控制系統(tǒng)、 1-3掌握相關(guān)化學(xué)工程基礎(chǔ)知識(shí)，能將其 用于解決化學(xué)工程技術(shù)問題。 了解總線控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以及典型化工 單元的控制方案。 三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)（一）自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念 1、基本要

4、求（1）了解化工儀表及自動(dòng)化概念 （2）了解自動(dòng)化技術(shù)及其發(fā)展歷史（3）掌握自動(dòng)化的主要內(nèi)容 （4）掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（5）了解系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài) （6）掌握工藝管道及控制流程圖（7）掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖 （8）掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類（9）掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 2、重點(diǎn)（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 （2）自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖；（3）自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 3、難點(diǎn)過渡品質(zhì)指標(biāo)計(jì)算； （二）過程特性及其數(shù)學(xué)模型1、基本要求 （1）掌握被控對(duì)象的特點(diǎn)及其描述方法（2）熟悉數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式 （3）了解對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立方法（4）了解機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模

5、（5）掌握機(jī)理建模公式推導(dǎo)過程（6）熟悉對(duì)象特性參數(shù) 2、重點(diǎn)（1）機(jī)理建模推導(dǎo) （2）對(duì)象特性參數(shù)的表達(dá)；3、難點(diǎn) 對(duì)象特性參數(shù)的求解；（三）檢測(cè)儀表與傳感器 1、基本要求掌握測(cè)量過程與測(cè)量誤差 (1) 了解儀表的性能指標(biāo)與儀表的分類熟悉并掌握壓力檢測(cè)及儀表 (2) 熟悉并掌握流量檢測(cè)及儀表熟悉并掌握物位檢測(cè)及儀表 (3) 熟悉并掌握溫度檢測(cè)及儀表2、重點(diǎn) (1) 壓力計(jì)儀表量程及等級(jí)計(jì)算電遠(yuǎn)傳儀表的工作原理 (2) 熱電偶測(cè)溫原理熱電阻測(cè)溫原理 3、難點(diǎn)壓力計(jì)儀表量程及等級(jí)計(jì)算 (1) 熱電勢(shì)計(jì)算熱電阻溫度和阻值換算 (四) 自動(dòng)控制儀表1、基本要求 (1) 了解

6、并掌握基本控制規(guī)律了解比例調(diào)節(jié)基本概念 (2) 了解比例積分調(diào)節(jié)基本概念了解比例積分微分調(diào)節(jié)基本概念 (3) 熟悉比例、積分、微分對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響了解模擬式控制器、數(shù)字式控制器 2、重點(diǎn)比例、積分、微分對(duì)系統(tǒng)控制的影響 3 .難點(diǎn)比例度計(jì)算 (五) 執(zhí)行器基本要求 (1) 了解氣動(dòng)執(zhí)行器組成和結(jié)構(gòu)了解執(zhí)行結(jié)構(gòu)及其作用方式 (2) 了解控制閥的種類及用途掌握流量閥的流量特性 (3) 了解工作流量特性和理想流量特性（6）掌握控制閥氣開氣關(guān)組合方式 （7）了解電動(dòng)執(zhí)行器、電一氣轉(zhuǎn)換器及電一氣閥門定位器重點(diǎn) （1）氣動(dòng)執(zhí)行器氣開及氣關(guān)組合方式及選擇3灘點(diǎn) （1）氣開及氣關(guān)類型

7、選擇及判斷（六）簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) 1. 基本要求（1）了解并掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成 （2）掌握被控變量的選擇操縱變量的選擇原則（3）了解測(cè)量元件特性 （4）掌握控制器控制規(guī)律的選擇（5）掌握控制器參數(shù)的工程整定 2. 重點(diǎn)（1）如何確定自動(dòng)控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的正反作用 3 .難點(diǎn)（1）控制參數(shù)整定及計(jì)算 （七）復(fù)雜控制系統(tǒng)1 .基本要求 （1）了解串級(jí)控制系統(tǒng)控制原理及方框圖（2）了解均勻控制系統(tǒng)控制原理 （3）了解比值控制系統(tǒng)控制原理（4）了解前饋控制系統(tǒng)控制原理 （5）了解選擇性控制系統(tǒng)控制原理（6）了解分程控制系統(tǒng)控制原理 2.重點(diǎn)（1）串級(jí)控制系統(tǒng)控制原理 3灘點(diǎn)

8、（1）主副系統(tǒng)的控制機(jī)制 （八）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1 .基本要求 （1）了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展（2）了解九三級(jí)控制系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu) （3）熟悉集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)（4）了解總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) （5）了解網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 2 .重點(diǎn) （1）集散控制系統(tǒng)構(gòu)架方式 （九）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)典型化工單元的控制方案 1. 基本要求 （1）了解流體傳輸設(shè)備的控制方案 （2）了解換熱設(shè)備的控制方案 （3）了解蒸餡系統(tǒng)的控制方案 （4）了解反應(yīng)器的控制方案 （5）了解典型化工操作中代表性控制方案 2 .重點(diǎn) （1）學(xué)會(huì)典型化工系統(tǒng)的剖析和控制 四、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配

9、 序號(hào) 主要內(nèi)容 主要教 學(xué)方式 學(xué)時(shí) 分配 輔導(dǎo)答 疑比例 自動(dòng)控制基本概念 講授 2 1： 1 * 過程特性及其數(shù)學(xué)模型 講授 2 1： 1 —* 誤差、壓力監(jiān)測(cè)儀表；流量、物位監(jiān)測(cè)儀表； 溫度檢測(cè)儀表、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) 講授 6 1： 1 四 自動(dòng)控制儀表 講授 2 1： 1 五 執(zhí)行器 講授 2 1： 1 六 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) 講授+自學(xué) 2 1： 1 七 復(fù)雜控制系統(tǒng)串級(jí)、均勻、比值、前饋、選擇 性控制、分程控制 講授+自學(xué) 2 1： 1 八 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 講授+自學(xué) 2 1： 1 九 典

10、型化工單元的控制方案 講授+自學(xué) 2 1： 1 十 習(xí)題講解、復(fù)習(xí) 講授+自學(xué) 2 1： 1 I' ■ 實(shí)驗(yàn)?：壓力、溫度、液位、流量的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)+演示 2 1： 1 十二 實(shí)驗(yàn)二：溫度及液位過渡周期參數(shù)測(cè)定 實(shí)驗(yàn)+演示 3 1： 1 十三 實(shí)驗(yàn)三：恒溫水槽PID調(diào)節(jié)及參數(shù)測(cè)定 實(shí)驗(yàn)+演示 3 1： 1 五、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求 本課程是幫助化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生了解、認(rèn)識(shí)并掌握基本的自動(dòng)控制方面的知識(shí)、 常規(guī)儀表的基本功能、自動(dòng)控制系統(tǒng)基本分析方法，從而便于在生產(chǎn)實(shí)踐中能根據(jù)生產(chǎn)工藝 及自動(dòng)控制兩個(gè)方面的要求，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供合理的、

11、準(zhǔn)確的工藝條件及數(shù)據(jù)。 （-）課堂講授 1、教師力求將化工儀表與化工專業(yè)其它知識(shí)緊密結(jié)合，詳細(xì)講授課程中重點(diǎn)及難點(diǎn)部 分。 2、要求學(xué)生在課后進(jìn)行大量的觀察實(shí)踐，以達(dá)到熟悉化工儀表及自動(dòng)化裝置、提高對(duì) 自動(dòng)化工業(yè)裝置的應(yīng)對(duì)掌控能力。 （二）通過課后自學(xué)，理解并掌握相關(guān)知識(shí)。 （三）利用超星平臺(tái)，進(jìn)行測(cè)試和布置作業(yè)。學(xué)生學(xué)習(xí)后，能獨(dú)立完成單元思考題和課 后習(xí)題。 六'本課程與其他課程的聯(lián)系 預(yù)修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、化工原理、反應(yīng)工程 七、建議教材及教學(xué)參考書目（一）建議教材 《化工儀表及自動(dòng)化》（第五版）、厲玉鳴等、化學(xué)工業(yè)出版社、2011年7月（二）教學(xué)參考書目 1、

12、《化工儀表及自動(dòng)化》、孟華等、化學(xué)工業(yè)出版社、2009年3月 2、《化工自動(dòng)化及儀表》、楊麗鳴等、化學(xué)工業(yè)出版社、2004年 八、課程考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定辦法 課程考核方式為；考試； 成績(jī)?cè)u(píng)定方法：平時(shí)成績(jī)*25%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)*15%+期末成績(jī)*60%二總成績(jī)。 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng)價(jià)環(huán)節(jié) 課程目標(biāo) 平時(shí)成績(jī)（25分） 考勤、作業(yè)、課 堂測(cè)試（25分） 課程目標(biāo)2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測(cè)及控制規(guī)律；了解執(zhí)行器組成、結(jié)構(gòu)及其作 用方式；了解流量閥的工作流量特性和理想流量 特性。 課程目標(biāo)4： 了解復(fù)雜控制系統(tǒng)控制原理。 了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展、了解集散控制系 統(tǒng)、了解總線控

13、制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以及典型 化工單元的控制方案。 實(shí)驗(yàn)成績(jī)（15分） 實(shí)驗(yàn) 課程目標(biāo)1:掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)基本理論知 識(shí)，了解自動(dòng)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)指標(biāo)并熟悉對(duì)象 特性參數(shù)，掌握儀表誤差檢測(cè)及分析方法。 課程目標(biāo)2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測(cè)及控制規(guī)律；了解執(zhí)行器組成、結(jié)構(gòu)及其作 用方式；了解流量閥的工作流量特性和理想流量 特性。 課程考試（60分） 期末測(cè)試 課程目標(biāo)1:掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)基本理論知 識(shí)，了解自動(dòng)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)指標(biāo)并熟悉對(duì)象 特性參數(shù)，掌握儀表誤差檢測(cè)及分析方法。 課程目標(biāo)2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測(cè)及控制規(guī)律；了解執(zhí)行器組成、結(jié)構(gòu)及其作 用方式；了解流量閥的工作流量特性和理想流量 特性。 課程目標(biāo)3：掌握被控變量的選擇操縱變量 選擇原則，掌握控制器控制規(guī)律的選擇及工程整 定。