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1、化工儀表課程教學大綱 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 學時數(shù)：32其中實踐學時數(shù)：8 課外學時數(shù)：0 學分數(shù)：2.0 適用專業(yè)：化學工程與工藝一'課程簡介 《化工儀表》能源化學工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程從自動控制系統(tǒng)的基本概念入手, 系統(tǒng)地講述構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的各個基本環(huán)節(jié)，包括被控對象、測量元件及變送器、顯示儀 表、自動控制儀表、執(zhí)行器等；以及簡單控制系統(tǒng)、復雜控制系統(tǒng)、新型控制系統(tǒng)與計算機 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。通過對本門課程 的

2、學習，培養(yǎng)學生掌握基本的自動控制方面的能力。通過對常見熱工參數(shù)的測量、常規(guī)儀表 的使用及自動控制系統(tǒng)的熟練掌握，可在生產(chǎn)實踐中能根據(jù)化工生產(chǎn)工藝及自動控制兩個方 面的要求解決自動控制系統(tǒng)的工程技術(shù)問題。 二、課程目標與畢業(yè)要求關(guān)系表 課程目標 畢業(yè)要求 課程目標1:掌握自動控制系統(tǒng)基本理論知 識，了解自動控制系統(tǒng)控制品質(zhì)指標并熟悉對象 特性參數(shù)，掌握儀表誤差檢測及分析方法。 1-3掌握相關(guān)化學工程基礎(chǔ)知識，能將其 用于解決化學工程技術(shù)問題。 課程目標2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測及控制規(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)化學工程基礎(chǔ)知識，能將其 用于解決化學工程技術(shù)問題。 課程目標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)化學工程基礎(chǔ)知識，能將其 用于解決化學工程技術(shù)問題。1?3掌握相 關(guān)化學工程基礎(chǔ)知識，能將其用于解決化 學工程技術(shù)問題。 課程目標4： 了解復雜控制系統(tǒng)控制原理。 了解計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展、了解集散控制系統(tǒng)、 1-3掌握相關(guān)化學工程基礎(chǔ)知識，能將其 用于解決化學工程技術(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、課程教學內(nèi)容、基本要求、重點和難點（一）自動控制系統(tǒng)基本概念 1、基本要

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

5、（5）掌握機理建模公式推導過程（6）熟悉對象特性參數(shù) 2、重點（1）機理建模推導 （2）對象特性參數(shù)的表達；3、難點 對象特性參數(shù)的求解；（三）檢測儀表與傳感器 1、基本要求掌握測量過程與測量誤差 (1) 了解儀表的性能指標與儀表的分類熟悉并掌握壓力檢測及儀表 (2) 熟悉并掌握流量檢測及儀表熟悉并掌握物位檢測及儀表 (3) 熟悉并掌握溫度檢測及儀表2、重點 (1) 壓力計儀表量程及等級計算電遠傳儀表的工作原理 (2) 熱電偶測溫原理熱電阻測溫原理 3、難點壓力計儀表量程及等級計算 (1) 熱電勢計算熱電阻溫度和阻值換算 (四) 自動控制儀表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、重點比例、積分、微分對系統(tǒng)控制的影響 3 .難點比例度計算 (五) 執(zhí)行器基本要求 (1) 了解氣動執(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）了解電動執(zhí)行器、電一氣轉(zhuǎn)換器及電一氣閥門定位器重點 （1）氣動執(zhí)行器氣開及氣關(guān)組合方式及選擇3灘點 （1）氣開及氣關(guān)類型

7、選擇及判斷（六）簡單控制系統(tǒng) 1. 基本要求（1）了解并掌握簡單控制系統(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（1）如何確定自動控制系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的正反作用 3 .難點（1）控制參數(shù)整定及計算 （七）復雜控制系統(tǒng)1 .基本要求 （1）了解串級控制系統(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（1）串級控制系統(tǒng)控制原理 3灘點

8、（1）主副系統(tǒng)的控制機制 （八）計算機控制系統(tǒng)1 .基本要求 （1）了解計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展（2）了解九三級控制系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu) （3）熟悉集散控制系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢（4）了解總線控制系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢 （5）了解網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢 2 .重點 （1）集散控制系統(tǒng)構(gòu)架方式 （九）計算機控制系統(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 （1）學會典型化工系統(tǒng)的剖析和控制 四、教學方式及學時分配

9、 序號 主要內(nèi)容 主要教 學方式 學時 分配 輔導答 疑比例 自動控制基本概念 講授 2 1： 1 * 過程特性及其數(shù)學模型 講授 2 1： 1 —* 誤差、壓力監(jiān)測儀表；流量、物位監(jiān)測儀表； 溫度檢測儀表、現(xiàn)代檢測技術(shù) 講授 6 1： 1 四 自動控制儀表 講授 2 1： 1 五 執(zhí)行器 講授 2 1： 1 六 簡單控制系統(tǒng) 講授+自學 2 1： 1 七 復雜控制系統(tǒng)串級、均勻、比值、前饋、選擇 性控制、分程控制 講授+自學 2 1： 1 八 計算機控制系統(tǒng) 講授+自學 2 1： 1 九 典

10、型化工單元的控制方案 講授+自學 2 1： 1 十 習題講解、復習 講授+自學 2 1： 1 I' ■ 實驗?：壓力、溫度、液位、流量的測定 實驗+演示 2 1： 1 十二 實驗二：溫度及液位過渡周期參數(shù)測定 實驗+演示 3 1： 1 十三 實驗三：恒溫水槽PID調(diào)節(jié)及參數(shù)測定 實驗+演示 3 1： 1 五、課程其他教學環(huán)節(jié)要求 本課程是幫助化學工程與工藝專業(yè)學生了解、認識并掌握基本的自動控制方面的知識、 常規(guī)儀表的基本功能、自動控制系統(tǒng)基本分析方法，從而便于在生產(chǎn)實踐中能根據(jù)生產(chǎn)工藝 及自動控制兩個方面的要求，為自動控制系統(tǒng)的設(shè)計提供合理的、

11、準確的工藝條件及數(shù)據(jù)。 （-）課堂講授 1、教師力求將化工儀表與化工專業(yè)其它知識緊密結(jié)合，詳細講授課程中重點及難點部 分。 2、要求學生在課后進行大量的觀察實踐，以達到熟悉化工儀表及自動化裝置、提高對 自動化工業(yè)裝置的應對掌控能力。 （二）通過課后自學，理解并掌握相關(guān)知識。 （三）利用超星平臺，進行測試和布置作業(yè)。學生學習后，能獨立完成單元思考題和課 后習題。 六'本課程與其他課程的聯(lián)系 預修課程：高等數(shù)學、大學物理、化工原理、反應工程 七、建議教材及教學參考書目（一）建議教材 《化工儀表及自動化》（第五版）、厲玉鳴等、化學工業(yè)出版社、2011年7月（二）教學參考書目 1、

12、《化工儀表及自動化》、孟華等、化學工業(yè)出版社、2009年3月 2、《化工自動化及儀表》、楊麗鳴等、化學工業(yè)出版社、2004年 八、課程考核方式與成績評定辦法 課程考核方式為；考試； 成績評定方法：平時成績*25%+實驗成績*15%+期末成績*60%二總成績。 評價項目 評價環(huán)節(jié) 課程目標 平時成績（25分） 考勤、作業(yè)、課 堂測試（25分） 課程目標2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測及控制規(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4： 了解復雜控制系統(tǒng)控制原理。 了解計算機控制系統(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。 實驗成績（15分） 實驗 課程目標1:掌握自動控制系統(tǒng)基本理論知 識，了解自動控制系統(tǒng)控制品質(zhì)指標并熟悉對象 特性參數(shù)，掌握儀表誤差檢測及分析方法。 課程目標2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測及控制規(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） 期末測試 課程目標1:掌握自動控制系統(tǒng)基本理論知 識，了解自動控制系統(tǒng)控制品質(zhì)指標并熟悉對象 特性參數(shù)，掌握儀表誤差檢測及分析方法。 課程目標2：掌握壓力、流量、物位及溫度 檢測及控制規(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。