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1、 《過程控制工程》課程教學(xué)大綱 課程代碼： 課程名稱： 過程控制工程 英文名稱： Process Control Engineering 課程總學(xué)時： 60（其中理論課 48 學(xué)時，實驗 12 學(xué)時） 學(xué) 分： 4 課程類別： 必修 課程性質(zhì)： 專業(yè)課 先修課程： 電路、電子技術(shù)、微機(jī)原理、自控原理 面向?qū)I(yè)： 生產(chǎn)過程自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及應(yīng)用 開課單位： 電氣工程系 一、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù) 《過程控制工程》是生產(chǎn)過程自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及應(yīng)用等專業(yè)的專業(yè)課。本課程的目的是使學(xué)生

2、 在掌握過程控制基本理論和常用控制儀表選用的基礎(chǔ)上，能熟練地安裝、校驗與維護(hù)常用控制儀表，能熟 練地正確調(diào)試簡單控制系統(tǒng)及常用復(fù)雜控制系統(tǒng)，較熟練地掌握簡單控制系統(tǒng)的開發(fā)與組織實施能力。 二、課程的教學(xué)目標(biāo) （一）理論、知識方面 1. 能夠讀懂、并能規(guī)范地繪制常用帶控制點的工藝流程圖。 2. 能根據(jù)儀表技術(shù)說明書的要求正確使用常用檢測儀表，能對變送器實施正確地調(diào)零、零點遷移、量 程擴(kuò)展操作；能根據(jù)工藝和控制要求，合理設(shè)置智能 PID 控制器的相關(guān)參數(shù)。 3. 能根據(jù)儀表技術(shù)說明書的維護(hù)要求，能對儀表的常見故障和線路故障合理

3、分析，并加以排除。 4. 能夠根據(jù)工藝與控制要求合理選擇常用的溫度、壓力、流量和物位檢測儀表。 5. 能夠根據(jù)工藝要求，綜合運(yùn)用知識和各種方法，設(shè)計出簡單控制系統(tǒng)并加以實施。 6. 能夠根據(jù)被控參數(shù)和系統(tǒng)特點，運(yùn)用臨界比例度法、衰減曲線法兩種工程整定方法，對簡單控制、串級控制等控制系統(tǒng)，實施正確地調(diào)試，使系統(tǒng)在穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性的三項指標(biāo)基本優(yōu)化，滿足工 藝要求。 （二）能力、技能方面 1. 掌握常用工業(yè)過程控制系統(tǒng)的組成原理與性能特點，熟悉其適用場合。理解被控參數(shù)、調(diào)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，掌握被控參數(shù)與調(diào)節(jié)參數(shù)的合理確定方法。 2. 掌握常用過

4、程檢測儀表的結(jié)構(gòu)與測量原理； 理解各種 PID 控制規(guī)律對系統(tǒng)的作用， 掌握其使用方法。 三、課程教學(xué)內(nèi)容與要求 1 （一）緒論（ 4 學(xué)時） 1. 教學(xué)內(nèi)容及基本要求 了解過程控制發(fā)展概況和過程控制的特點 （ 1 學(xué)時） ；掌握過程控制系統(tǒng)的組成及其分類 （ 2 學(xué)時）； 了解“過程控制工程”課程的性質(zhì)和任務(wù)（ 1 學(xué)時）。 （二）控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（ 6 學(xué)時） 1. 教學(xué)內(nèi)容及基本要求 了解被控對象的數(shù)學(xué)模型（ 2 學(xué)時）；掌握過程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（ 2 學(xué)時）；掌握被控對象數(shù)學(xué)模 型的實驗測取（ 2

5、 學(xué)時）。 2. 重點、難點 重點：被控對象的數(shù)學(xué)模型。 難點：過程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 （三）簡單過程控制系統(tǒng)（ 14 學(xué)時） 1. 教學(xué)內(nèi)容及基本要求 理解簡單控制的工作原理（ 1 學(xué)時）；了解被控變量與操縱變量的選擇（ 2 學(xué)時）；掌握控制閥的選擇 （2 學(xué)時）；了解測量元件特性的影響及克服辦法（ 1 學(xué)時）；掌握常規(guī)控制器控制規(guī)律的選擇及正反作用 的確定（ 2 學(xué)時）；掌握簡單控制系統(tǒng)的方案實施（ 1 學(xué)時）；了解簡單控制系統(tǒng)的投運(yùn)和控制器參數(shù)整定 （2 學(xué)時）；掌握簡單控制系統(tǒng)的故障及故障排除（ 1 學(xué)時）；習(xí)題課（ 2 學(xué)時）

6、。 2. 重點、難點 重點：控制閥的選擇和控制器控制規(guī)律的選擇及正反作用的確定。難點：控制器參數(shù)整定。 （四）復(fù)雜控制系統(tǒng)（ 14 學(xué)時） 1. 教學(xué)內(nèi)容及基本要求 掌握串級控制系統(tǒng)工作原理（ 2 學(xué)時）、參數(shù)整定方法（ 2 學(xué)時）；了解均勻控制系統(tǒng)（ 2 學(xué)時）、 比值 控制系統(tǒng)（ 2 學(xué)時）、前饋控制系統(tǒng)（ 2 學(xué)時）及其它復(fù)雜控制系統(tǒng)（ 4 學(xué)時）。 2. 重點、難點 重點：串級控制系統(tǒng)。 難點：前饋控制系統(tǒng)。 （五）典型單元的基本控制方案（ 6 學(xué)時） 1. 教學(xué)內(nèi)容及基本要求 掌握流體輸送設(shè)備的控制方案 （2

7、 學(xué)時）；掌握傳熱設(shè)備的控制 （ 1 學(xué)時）；了解精餾塔的控制 （1 學(xué)時）； 了解鍋爐設(shè)備的控制（ 2 學(xué)時）。 2. 重點、難點 重點：流體輸送設(shè)備的控制方案。難點：鍋爐設(shè)備的控制。 （六）過程控制工程設(shè)計（ 6 學(xué)時） 1. 教學(xué)內(nèi)容及基本要求 掌握工程設(shè)計的基本知識 （2 學(xué)時）； 掌握管道儀表流程圖 （1 學(xué)時）；了解自控設(shè)備的表達(dá) （1 學(xué)時）；了解儀表連接的表達(dá)（ 2 學(xué)時）。 2. 重點、難點 重點：控制流程圖的識圖。 2 難點：儀表符號。 四、實踐教學(xué)內(nèi)容與要求 電機(jī)學(xué)

8、實驗安排在電機(jī)課程內(nèi)，共開設(shè) 6 個實驗。 序號 實驗項目 基本目標(biāo) 實驗類別 學(xué)時 1 過程控制實驗裝置認(rèn)識及 掌握單回路過程控制系統(tǒng)，觀察控制曲線 驗證 2 單回路 1 2 物位檢測儀表的認(rèn)識及物 掌握物位檢測系統(tǒng)，調(diào)節(jié) PID 參數(shù) 驗證 2 位檢測系統(tǒng)的構(gòu)成 3 流量檢測儀表的認(rèn)識及流 掌握流量檢測系統(tǒng)，調(diào)節(jié)流量計 驗證 2 量檢測系統(tǒng)的構(gòu)成 4 加入干擾 2 的單回路 1 掌握加入干擾的單回路過程控制系統(tǒng)，觀 驗證

9、 2 察控制曲線 5 串級控制 1 掌握串級控制系統(tǒng) 驗證 2 6 壓力檢測儀表的認(rèn)識及壓 掌握壓力檢測系統(tǒng)，調(diào)節(jié)流量計 驗證 2 力檢測系統(tǒng)的構(gòu)成 總 計 12 五、學(xué)時分配 序號 教學(xué)內(nèi)容 講課 習(xí)題課 實驗 合計 1 緒論 4 2 2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 6 6 3 簡單過程控制系統(tǒng) 14 2 6 22 4 復(fù)雜控制系統(tǒng) 14 4 18 5

10、 典型單元的基本控制方案6 2 8 6 過程控制工程設(shè)計 6 6 總 計 48 2 12 60 六、大綱說明 1. 本教學(xué)大綱是高職生產(chǎn)過程自動化技術(shù)專業(yè)《過程控制工程》課程的基本內(nèi)容，采用了以能力為目 標(biāo)的“任務(wù)引領(lǐng)式課程”教學(xué)模式， 按照實際的控制系統(tǒng)開發(fā)過程——控制方案、 儀表選擇、 軟硬件開發(fā)、 系統(tǒng)調(diào)試與投運(yùn)的工作過程，組織教學(xué)過程。以使知識、技能通過一個個真實的項目完成來掌握。這樣的 教學(xué)改革，不僅由于教學(xué)內(nèi)容直觀、具體、生動形象，教學(xué)效果好，可充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教

11、 3 學(xué)質(zhì)量，更是由于突出了實踐技能，將理論作為輔助支撐以及內(nèi)容的實用性與針對性的極強(qiáng)，可全面提高 學(xué)生的能力。 2. 本課程由于采用了項目驅(qū)動法，理論講授與實驗實踐完全是“一體化教學(xué)”。應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的分 析問題和解決問題的能力。在講授過程中，既要保持知識的連續(xù)性，又要注意聯(lián)系工程實際。 3. 對于部分項目由于實驗實踐條件的限制而無法真實開展的，可采用模擬實驗實踐方式以使控制技術(shù)得到訓(xùn)練。 4．考核方式和成績評定 ：本課程的總成績由理論考試成績、平時作業(yè)與實驗課成績 3 部分組成，按 百分制計。其中：理論考試成績占： 70%（理論考

12、試成績通過期末閉卷考試方式評定） ，平時作業(yè)成績占： 10%（按每次作業(yè)完成情況評定） 。實驗課成績占： 20% ( 依實驗課表現(xiàn)與實驗報告情況評定 )。 理論考試為閉卷筆試， 120 分鐘 ，滿分 100 分，統(tǒng)考 ，流水作業(yè)評分。 七、推薦教材與參考書目 [1] 厲玉鳴．化工儀表及自動化．化學(xué)工業(yè)出版社， 2004 年. [2] 吳勤勤主編．控制儀表及裝置．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002年第二版 . [3] 施仁、劉文江．自動化儀表及過程控制．第三版，北京：電子工業(yè)出版社.2003. [4] 王永紅主編．過程檢測儀表．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005 年. [5] 盛克仁主編．過程測量儀表．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2001 年. [6] 林德杰主編．過程控制儀表及控制系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 年. [7] 張寶芬等編著．自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 年. 執(zhí) 筆： ××× 審 閱： ××× 審 批： ××× 4