化工仪表及自动化大纲.docx

化工仪表自动化课程名称：化工仪表自动化英文名称：Process Instruments and Automation课程编号：11080002课程类别：精细化工方向课、化学制药方向课学时/学分：34/2开设学期：八开设单位：化学化工学院适用专业：应用化学说 明一、课程性质与说明1课程性质选修课2课程说明化工自动化及仪表技术为保证现代工业生产过程的平稳运行取着不可替代的作用。本课程是化工或工艺等相关专业的一门选修课程，通过课程的学习，使学生比较全面地掌握工业过程自动化系统的构成、功能及其控制系统分析和设计；基本掌握工业过程自动化仪表的工作原理和使用；培养学生参与自控系统设计、开发以及现场操作能力。二、教学目标1能比较全面地掌握工业过程自动化系统的构成、功能及其控制系统分析和设计。2能基本掌握工业过程自动化仪表的工作原理和使用。3能了解自控系统设计、开发以及能参与现场操作。三、学时分配表章序章题讲授学时实验学时辅导学时自学学时小计0绪论111自动控制系统概述31152过程特性及其数学模型443检测仪表与传感器1022144自动控制仪表62085执行器446简单控制系统42287复杂控制系统668新型控制系统2229计算机控制系统2210典型化工单元的控制方案6410合计489964四、教学教法建议教学以课堂教学、老师讲授为主，开展启发式教学，鼓励学生提出问题，展开讨论，最后进行归纳总结。教学中应注意理论联系生产实际，突出应用，使学生尽量能够灵活应用所学的知识。教学中要结合专业、工艺特点，多举一些生活、应用中的实际事例结合相关的实物、教具和电化教学手段提高教学效果。五、课程考核及要求1考核方式：考试（）2成绩评定：计分制：百分制（）成绩构成：总成绩 = 平时考核20% + 期末考核80%六、参考书目1 俞金寿，孙自强编过程自动化及仪表(第二版)北京：化学工业出版社，2007 2 厉玉鸣编化工仪表及自动化（第四版）北京：化学工业出版社，20063 杜维等编过程检测技术及仪表北京：化学工业出版社，19994 杨丽明，张光新编化工自动化及仪表北京：化学工业出版社，2004本 文绪论教学目标：1. 了解化工自动化系统的研究目的及意义。2. 了解化工仪表及自动化的发展过程。教学时数：1学时教学内容：化工自动化的发展过程及意义教学重点：发展化工仪表与自动化的意义教学难点：无第一章 自动控制系统概述教学目标：1了解化工自动化系统的组成、特点和自动化术语。2掌握闭环控制系统的分类、组成、方框图、各个组成环节的作用，强调信息和负反馈概念，以及闭环控制系统过渡过程和品质指标。3熟悉控制系统通常的实现方式：仪表自动化和基于计算机的自动控制系统。教学时数：3学时教学内容：1.1 化工自动化的主要内容1.2 自动化系统的基本组成及表示形式 1.3 自动控制系统的分类1.4 自动控制系统的过度过程及品质指标教学重点：自动控制系统及其过度过程、品质指标。教学难点：无考核要点：1化工自动化系统的组成、特点。2闭环控制系统的分类、组成、方框图、各个组成环节的作用，强调信息和负反馈概念，以及闭环控制系统过渡过程和品质指标。3熟悉控制系统通常的实现方式：仪表自动化和基于计算机的自动控制系统。第二章 过程特性及其数学模型教学目标：1掌握过程特性的一般分析，放大系数K、时间常数T、时滞的物理意义和这些参数对控制系统的影响。2在过程特性参数的实验测定方法中掌握阶跃扰动法，对其他方法作一般性了解。3了解过程数学模型。教学时数：4学时教学内容：2.1 化工过程的特点及其描述方法 2.2 对象数学模型的建立 2.3 描述对象特性的参数教学重点：放大系数K、时间常数T、时滞的物理意义和这些参数对控制系统的影响。教学难点：阶跃扰动法。考核要点：过程特性的一般分析，放大系数K、时间常数T、时滞的物理意义和这些参数对控制系统的影响。在过程特性参数的实验测定方法中掌握阶跃扰动法。第三章 检测仪表与传感器教学目标：1学会选择仪表的量程和精度等级方法。2掌握常用压力检测方法，如弹性式压力表和电气式压力仪表的工作原理及仪表选型等。3掌握常用物位检测方法，包括浮子式物位检测、差压式物位检测、超声式物位检测等。4掌握常用温度检测方法，如热电偶、热电阻测温原理，热电偶测温时的冷端温度补偿原理和方法。热电偶和显示仪表的配接等。热电阻测温时的三线制接法原理等。常用热电偶和热电阻的分度号。5掌握流量检测的主要方法，如节流式流量检测，超声式流量检测，转子流量计，电磁流量计等。了解各种流量仪表选型。6了解温度变送器工作原理、作用和特点。教学时数：10学时教学内容：3.1 概述 3.2压力检测及仪表3.3 流量检测及仪表 3.4 物位检测及仪表3.5温度检测及仪表3.6 现代检测技术与传感器的发展3.7 显示仪表教学重点：温度检测、流量检测、压力检测、物位检测的方法及工作原理。教学难点：物位检测的方法及工作原理。考核要点：1选择仪表的量程和精度等级方法。常用压力检测方法，如弹性式压力表和电气式压力仪表的工作原理及仪表选型等。2常用物位检测方法，包括浮子式物位检测、差压式物位检测、超声式物位检测等。3常用温度检测方法，如热电偶、热电阻测温原理，热电偶测温时的冷端温度补偿原理和方法。热电偶和显示仪表的配接等。热电阻测温时的三线制接法原理等。常用热电偶和热电阻的分度号。4流量检测的主要方法，如节流式流量检测，超声式流量检测，转子流量计，电磁流量计等。第四章 控制器教学目标：1掌握连续PID控制算法，理解比例、积分、微分控制的物理意义；掌握比例度、积分时间、微分时间大小对过渡过程的影响；掌握各种控制算法的适用场合。2熟悉模拟式控制器系统组成、功能以及使用方法。3熟悉数字式控制器的功能特点和基本构成。教学时数：6学时教学内容：4.1概述 4.2基本控制规律及其对系统过渡过程的影响4.3 模拟式控制器4.4 数字式控制器4.5 可编程序控制器教学重点：1比例度、积分时间、微分时间大小对过渡过程的影响。2各种控制算法的适用场合。教学难点：各种控制算法的适用场合。考核要点：1连续PID控制算法，比例、积分、微分控制的物理意义。2比例度、积分时间、微分时间大小对过渡过程的影响。3各种控制算法的适用场合。模拟式控制器系统组成、功能以及使用方法。4数字式控制器的功能特点和基本构成。第五章 执行器教学目标：1掌握气动薄膜执行机构。2掌握控制阀的结构、类型。3了解工作流量特性与理想流量特性的区别。4熟悉气动薄膜控制阀的选用。教学时数：4学时教学内容：5.1 气动执行器5.2 电动执行器5.3 电-气转换器及电-气阀门定位器5.4 数字阀与智能控制阀教学重点：控制阀的结构、类型；气动薄膜控制阀的流量特性。教学难点：气动薄膜控制阀的流量特性。考核要点：气动薄膜执行机构；气开和气关型式；三种理想流量特性形式特点；气动薄膜控制阀的选用。第六章 简单控制系统教学目标：1熟悉过程控制系统设计的基本方法和主要内容。2掌握简单控制系统的设计方法。3掌握简单控制系统的投运和调节器参数三种工程整定方法。教学时数：4学时教学内容：6.1简单控制系统的组成与结构6.2简单控制系统的设计 6.3控制器参数的工程整定 教学重点：简单控制系统的设计方法及参数整定。教学难点：简单控制系统的设计方法及参数整定。考核要点：1过程控制系统设计的基本方法和主要内容。2简单控制系统的设计方法。3简单控制系统的投运和调节器参数三种工程整定方法。 第七章 复杂控制系统教学目标：1掌握串级控制系统的概念、结构、特点、适用场合和设计方法。2掌握比值控制系统的类型和比值系数的计算。3了解均匀控制系统的目的和要求。4熟悉前馈控制的基本概念、类型和适用场合。5了解选择性控制系统的基本概念。6熟悉分程控制的特点和应用。教学时数：6学时教学内容：7.1 串级控制系统 7.2均匀控制系统7.3 比值控制系统7.5 选择性控制系统 7.6 分程控制系统教学重点：1串级控制系统的结构、特点、适用场合和设计方法。2比值控制系统的类型和比值系数的计算；前馈控制的适用场合。3分程控制的特点和应用。考核要点：1串级控制系统的概念、结构、特点、适用场合和设计方法。2比值控制系统的类型和比值系数的计算，均匀控制系统的要求。3前馈控制的基本概念、类型和适用场合。4选择性控制系统的基本概念。5分程控制的特点和应用。第九章 先进控制教学目标：1了解先进控制的概念。2熟悉几种先进控制方法。教学时数：2学时教学内容：9.1 基于模型的预测控制9.2 推断控制9.3 软测量技术 9.4 双重控制系统 9.5 纯滞后补偿控制系统 9.6 解耦控制系统 9.7 差拍控制系统9.8 自适控制系统9.9 鲁棒控制9.10 智能控制系统9.11 故障检测诊断和容错控制9.12 综合自动化系统教学重点：几种先进控制方法。教学难点：无考核要点：先进控制的概念和几种先进控制方法。第十章 生产过程控制教学目标：1了解流体输送设备的控制。2了解传热设备的控制。3了解锅炉设备的控制。4熟悉精馏塔的控制。5熟悉化学反应器的控制。6了解合成