《化工仪表》课程教学大纲.docx

化工仪表课程教学大纲课程名称：化工仪表英文名称：Chemi ca I I nstrumentand Automat i on课程编码:x3030211学时数：32其中实践学时数：8 课外学时数：0学分数：2.0适用专业：化学工程与工艺一课程简介化工仪表能源化学工程专业的专业基础课。课程从自动控制系统的基本概念入手, 系统地讲述构成自动控制系统的各个基本环节，包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪 表、自动控制仪表、执行器等；以及简单控制系统、复杂控制系统、新型控制系统与计算机 控制系统；最后结合化工生产过程讲述几种典型化工单元操作的控制方案。通过对本门课程 的学习，培养学生掌握基本的自动控制方面的能力。通过对常见热工参数的测量、常规仪表 的使用及自动控制系统的熟练掌握，可在生产实践中能根据化工生产工艺及自动控制两个方 面的要求解决自动控制系统的工程技术问题。二、课程目标与毕业要求关系表课程目标毕业要求课程目标1:掌握自动控制系统基本理论知 识，了解自动控制系统控制品质指标并熟悉对象 特性参数，掌握仪表误差检测及分析方法。1-3掌握相关化学工程基础知识，能将其 用于解决化学工程技术问题。课程目标2：掌握压力、流量、物位及温度 检测及控制规律；了解执行器组成、结构及其作 用方式；了解流量阀的工作流量特性和理想流量 特性。1-3掌握相关化学工程基础知识，能将其 用于解决化学工程技术问题。课程目标3：掌握被控变量的选择操纵变量 选择原则，掌握控制器控制规律的选择及工程整 定。1-3掌握相关化学工程基础知识，能将其 用于解决化学工程技术问题。13掌握相 关化学工程基础知识，能将其用于解决化 学工程技术问题。课程目标4： 了解复杂控制系统控制原理。了解计算机控制系统的发展、了解集散控制系统、1-3掌握相关化学工程基础知识，能将其 用于解决化学工程技术问题。了解总线控制系统与网络控制系统以及典型化工 单元的控制方案。三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）自动控制系统基本概念1、基本要求（1）了解化工仪表及自动化概念（2）了解自动化技术及其发展历史（3）掌握自动化的主要内容（4）掌握自动控制系统的组成（5）了解系统的静态和动态（6）掌握工艺管道及控制流程图（7）掌握自动控制系统方块图（8）掌握自动控制系统的分类（9）掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标2、重点（1）自动控制系统的组成（2）自动控制系统方块图；（3）自动控制系统的过渡过程和品质指标3、难点过渡品质指标计算；（二）过程特性及其数学模型1、基本要求（1）掌握被控对象的特点及其描述方法（2）熟悉数学模型的表达形式（3）了解对象数学模型的建立方法（4）了解机理建模和实验建模（5）掌握机理建模公式推导过程（6）熟悉对象特性参数2、重点（1）机理建模推导（2）对象特性参数的表达；3、难点对象特性参数的求解；（三）检测仪表与传感器1、基本要求掌握测量过程与测量误差(1) 了解仪表的性能指标与仪表的分类熟悉并掌握压力检测及仪表(2) 熟悉并掌握流量检测及仪表熟悉并掌握物位检测及仪表(3) 熟悉并掌握温度检测及仪表2、重点(1) 压力计仪表量程及等级计算电远传仪表的工作原理(2) 热电偶测温原理热电阻测温原理3、难点压力计仪表量程及等级计算(1) 热电势计算热电阻温度和阻值换算(四) 自动控制仪表1、基本要求(1) 了解并掌握基本控制规律了解比例调节基本概念(2) 了解比例积分调节基本概念了解比例积分微分调节基本概念(3) 熟悉比例、积分、微分对系统过渡过程的影响了解模拟式控制器、数字式控制器2、重点比例、积分、微分对系统控制的影响3 .难点比例度计算(五) 执行器基本要求(1) 了解气动执行器组成和结构了解执行结构及其作用方式(2) 了解控制阀的种类及用途掌握流量阀的流量特性(3) 了解工作流量特性和理想流量特性（6）掌握控制阀气开气关组合方式（7）了解电动执行器、电一气转换器及电一气阀门定位器重点（1）气动执行器气开及气关组合方式及选择3滩点（1）气开及气关类型选择及判断（六）简单控制系统1. 基本要求（1）了解并掌握简单控制系统的结构与组成（2）掌握被控变量的选择操纵变量的选择原则（3）了解测量元件特性（4）掌握控制器控制规律的选择（5）掌握控制器参数的工程整定2. 重点（1）如何确定自动控制系统各个环节的正反作用3 .难点（1）控制参数整定及计算（七）复杂控制系统1 .基本要求（1）了解串级控制系统控制原理及方框图（2）了解均匀控制系统控制原理（3）了解比值控制系统控制原理（4）了解前馈控制系统控制原理（5）了解选择性控制系统控制原理（6）了解分程控制系统控制原理2.重点（1）串级控制系统控制原理3滩点（1）主副系统的控制机制（八）计算机控制系统1 .基本要求（1）了解计算机控制系统的发展（2）了解九三级控制系统的组成及结构（3）熟悉集散控制系统的特点及优势（4）了解总线控制系统的特点及优势（5）了解网络控制系统的特点及优势2 .重点（1）集散控制系统构架方式（九）计算机控制系统典型化工单元的控制方案1. 基本要求（1）了解流体传输设备的控制方案（2）了解换热设备的控制方案（3）了解蒸馅系统的控制方案（4）了解反应器的控制方案（5）了解典型化工操作中代表性控制方案2 .重点（1）学会典型化工系统的剖析和控制四、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例自动控制基本概念讲授21： 1*过程特性及其数学模型讲授21： 1*误差、压力监测仪表；流量、物位监测仪表； 温度检测仪表、现代检测技术讲授61： 1四自动控制仪表讲授21： 1五执行器讲授21： 1六简单控制系统讲授+自学21： 1七复杂控制系统串级、均匀、比值、前馈、选择 性控制、分程控制讲授+自学21： 1八计算机控制系统讲授+自学21： 1九典型化工单元的控制方案讲授+自学21： 1十习题讲解、复习讲授+自学21： 1I 实验：压力、温度、液位、流量的测定实验+演示21： 1十二实验二：温度及液位过渡周期参数测定实验+演示31： 1十三实验三：恒温水槽PID调节及参数测定实验+演示31： 1五、课程其他教学环节要求本课程是帮助化学工程与工艺专业学生了解、认识并掌握基本的自动控制方面的知识、 常规仪表的基本功能、自动控制系统基本分析方法，从而便于在生产实践中能根据生产工艺 及自动控制两个方面的要求，为自动控制系统的设计提供合理的、准确的工艺条件及数据。（-）课堂讲授1、教师力求将化工仪表与化工专业其它知识紧密结合，详细讲授课程中重点及难点部 分。2、要求学生在课后进行大量的观察实践，以达到熟悉化工仪表及自动化装置、提高对 自动化工业装置的应对掌控能力。（二）通过课后自学，理解并掌握相关知识。（三）利用超星平台，进行测试和布置作业。学生学习后，能独立完成单元思考题和课 后习题。六本课程与其他课程的联系预修课程：高等数学、大学物理、化工原理、反应工程七、建议教材及教学参考书目（一）建议教材化工仪表及自动化（第五版）、厉玉鸣等、化学工业出版社、2011年7月（二）教学参考书目1、化工仪表及自动化、孟华等、化学工业出版社、2009年3月2、化工自动化及仪表、杨丽鸣等、化学工业出版社、2004年八、课程考核方式与成绩评定办法课程考核方式为；考试；成绩评定方法：平时成绩*25%+实验成绩*15%+期末成绩*60%二总成绩。评价项目评价环节课程目标平时成绩（25分）考勤、作业、课 堂测试（25分）课程目标2：掌握压力、流量、物位及温度 检测及控制规律；了解执行器组成、结构及其作 用方式；了解流量阀的工作流量特性和理想流量 特性。课程目标4： 了解复杂控制系统控制原理。 了解计算机控制系统的发展、了解集散控制系 统、了解总线控制系统与网络控制系统以及典型 化工单元的控制方案。实验成绩（15分）实验课程目标1:掌握自动控制系统基本理论知 识，了解自动控制系统控制品质指标并熟悉对象 特性参数，掌握仪表误差检测及分析方法。课程目标2：掌握压力、流量、物位及温度 检测及控制规律；了解执行器组成、结构及其作用方式；了解流量阀的工作流量特性和理想流量 特性。课程考试（60分）期末测试课程目标1:掌握自动控制系统基本理论知 识，了解自动控制系统控制品质指标并熟悉对象 特性参数，掌握仪表误差检测及分析方法。课程目标2：掌握压力、流量、物位及温度 检测及控制规律；了解执行器组成、结构及其作 用方式；了解流量阀的工作流量特性和理想流量 特性。课程目标3：掌握被控变量的选择操纵变量 选择原则，掌握控制器控制规律的选择及工程整 定。