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1、《集散控制系統(tǒng)》課程教學大綱 課程編號：081054111 課程名稱：集散控制系統(tǒng) 英文名稱：Distributed Control System 課程類型：專業(yè)課 課程要求：選修 學時/學分：3隊（講課學時：30實驗學時：2上機學時：0） 適用專業(yè)：自動化 一、 課程性質(zhì)與任務 集散控制系統(tǒng)是自動化專業(yè)的專業(yè)方向必修課。其主要目的和任務是使學生掌握集散控 制系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構，控制站的硬軟件構成、應用組態(tài)，通信網(wǎng)絡的構成形式、鏈路控制 規(guī)程、通信協(xié)議，人機接口操作站的類型，掌握系統(tǒng)可靠性模型分析方法和抗干擾措施。通 過典型集散系統(tǒng)的介紹，使學生對集散控制系統(tǒng)建立起一個

2、整體的概念，為今后從事實際工 作提供必要的基礎。 二、 課程與其他課程的聯(lián)系 先修課程：《自動控制原理》、《計算機控制技術》、《過程控制及儀表》、《計算機 網(wǎng)絡與通信》和《工業(yè)控制軟件組態(tài)》。 三、 課程教學目標 1. 通過本課程的學習，理解DCS的工作原理、拓撲結構、構成要素、典型產(chǎn)品及其特 點等；了解各部分的工作原理、拓撲結構、構成要素等；掌握各種DCS應用領域的設計方 法及其特點：能熟練運用圖形符號和文字符號，分析工程設計圖和組態(tài)圖；通過實驗，熟練 掌握DCS的基本實驗方法和操作技能，包括系統(tǒng)拓撲結構、工藝流程圖、控制流程圖、I/O 圖及趨勢曲線等的測定方法等，并能對

3、實驗結果進行正確分析和評價，達成牛業(yè)要求程度 1.2、lO.lo 2. 使學生初步具有綜合運用DCS的理論知識和分析手段，對系統(tǒng)進行各項性能指標確 定，綜合分析經(jīng)濟與技術、現(xiàn)實需求與可擴展性、可靠性與先進性、方便性與兼容性、各專 業(yè)和各方分工與合作等的能力。設計過程中還應能夠綜合考慮降低能耗和環(huán)境污染等因素， 培養(yǎng)學生的工程倫理素養(yǎng)，達成畢業(yè)要求程度7.1。 3. 在課堂教學過程中適時補充本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，使學生對DCS相關技術 的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和研究趨勢有一定的了解，達成畢業(yè)要求的程度3.1、10.4o 4. 培養(yǎng)學生的工程實踐學習能力，使學生了解各種、各層級、各類型

4、區(qū)域自動化網(wǎng)絡 和現(xiàn)場總線的應用特點與范圍，獲得實驗技能的基本訓練，達成畢業(yè)要求的程度7.3。 5. 注重培養(yǎng)學生的外語能力和文獻資料查詢能力，同時結合DCS的發(fā)展情況，有針對 性地推薦學生閱讀一些專業(yè)文獻，并鼓勵學生圍繞課堂教學內(nèi)容，充分利用互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字圖書館等現(xiàn)代化手段，自主搜尋和查閱相關參考資料，從而提高學生快速獲取新知識和新信息 的能力，達成畢業(yè)要求的程度12.2、10.5。 6. 培養(yǎng)學生獨立思考、深入鉆研問題的習慣，鼓勵學生對同一問題提出多種解決方 案、選擇不同實現(xiàn)途徑，以及對控制流程進行簡化和舉一反三，培養(yǎng)學生用批判的眼光看 問題，觀察提煉，勇于創(chuàng)新，鍛煉白己的研

5、究創(chuàng)新能力，達成畢業(yè)要求程度3.1。 7.部分章節(jié)安排白學，培養(yǎng)學生的自學能力，達成畢業(yè)要求程度12.2。 四、課程內(nèi)容、基本要求與學時分配 序 號 教學內(nèi)容 教學要求 學 時 教學 方式 對應課程 教學目標 1 集散控制概述 計算機控制系統(tǒng)回顧、 集散控制系統(tǒng)的基本概念、集 散控制系統(tǒng)的基本特點、集散 控制系統(tǒng)展望。 2 講授 自學 1、 3、 5、 6、7 2 集散控制系統(tǒng)硬件、 集散控制系統(tǒng)典型產(chǎn) 品 集散控制系統(tǒng)的層次結 構、現(xiàn)場控制單元硬件、過程 管理級操作站設備。 6 講授 討論 自學 1、 2、 3、 5、7

6、 3 集散控制系統(tǒng)軟件、 集散控制系統(tǒng)控制算 法 集散控制系統(tǒng)的軟件概 述、集散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件、 集散控制系統(tǒng)的應用軟件、集散 控制系統(tǒng)的控制方案；解耦控 制、時滯補償控制、選擇性控制、 順序控制、批量控制。 8 講授 討論 自學 1、3、7 4 集散控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通 信、 集散控制系統(tǒng)常用網(wǎng) 絡 網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)通信基本概 念、集散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)路標 準和協(xié)議。 8 講授 討論 自學 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7 5 集散控制系統(tǒng)性能指 標、 集散控制系統(tǒng)工程設 計 集散控制系統(tǒng)的可靠性、 集散控制系統(tǒng)的易操作性

7、、集散 控制系統(tǒng)的可組態(tài)性、集散控 制系統(tǒng)的其它性能指標；FCS與 DCS、DCS工程設計。 8 講授 討論 實驗 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7 五、其他教學環(huán)節(jié)（課外教學環(huán)節(jié)、要求、目標） 無。 六、 教學方法 1. 作為自動化專業(yè)的方向?qū)I(yè)課，在注重夯實基礎知識、強調(diào)培養(yǎng)學生運用所學知識 分析和解決實際問題的能力的同時，尤其要強調(diào)培養(yǎng)學生的“區(qū)域自動化”的基本能力。 2. 克服滿堂灌的教學模式，精心組織教學。注重精講精練、講與討論結合。省略一些 不必要的產(chǎn)品介紹，重點突出系統(tǒng)概念和通用的分析與設計方法，關鍵內(nèi)容講清講透。教 師提出問題，啟

8、發(fā)引路，讓學生主動思維并回答問題，最后由教師歸納總結，進行師生互 動，鍛煉和提高學生對問題的理解能力和表述能力。 3. 教學內(nèi)容“粗中有細”。根據(jù)課程內(nèi)容采用不同的教學方法，某些內(nèi)容讓學生自學，充 分發(fā)揮其主觀能動性，避免學生過分依賴教師的現(xiàn)象。把需要掌握的重點問題提給學生，使 學生帶著問題去自學，努力挖掘課程內(nèi)容的趣味性，增強學生的學習興趣和學習動力。 4. 注重對學生學習方法的指導。在傳授己有系統(tǒng)的相關知識的同時，力求啟發(fā)學生如何 以工程和宏觀的觀點學習專業(yè)課程。 5. 教學手段多樣化。穿插采用錄像、視頻和實物等各種輔助手段，把問題盡量貼近工 程實際。 6. 注重培養(yǎng)學生

9、實踐能力。改進實驗方法，強調(diào)實驗準備和報告總結，適度開放實驗 室，適度增加設計性實驗。 7. 逐步改進考核方法。重視教學過程，多次考核取平均值，避免期末突擊。 8. 實驗環(huán)節(jié)分組進行，指導學生自主設計實驗方案、選擇實驗儀器設備、制定實驗流 程、處理分析實驗數(shù)據(jù)、完成實驗報告，使學生獲得工程實驗能力。 9. 在自學教學環(huán)節(jié)中，對課程中某些有助于進一步拓寬的內(nèi)容，通過由學生自學完成。 這些內(nèi)容包括通信網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線、先進控制等。 七、 考核方式 最終成績由平時實驗成績、平時考核成績、期末成績等組合而成。各部分所占比例如下： 平時實驗成績：10%。主要考核實驗與組態(tài)設計情況。 平時考核成績：10%。主要考核學生出勤情況、自學效果、討論等情況。 期末考試成績：80%。主要考核基本概念、基本分析方法、基本設計能力的掌握程度。書面 考試形式。題型為1、設計題，2、選擇題，3、簡答題，4、計算題等。 八、 教材及參考書目 1. 教材 [1]集散控制系統(tǒng)原理及應用.何衍慶等編著.化學工業(yè)出版社,2010. 2. 參考教材 [1]集散控制系統(tǒng)一過程控制發(fā)展的新技術.邱化元等編著.機械工業(yè)出版社，1991. [21集散型計算機控制系統(tǒng).王樹清等編著.北京航空航天出版社,1994.