《自动化仪表与过程控制》课程标准

自动化仪表与过程控制课程标准课程代码0202210121课程类别专业课程课程类型理实一体课程课程性质必修课程课程学分3学分课程学时48学时修读学期第4学期适用专业电气自动化技术合作开发企业一汽轿车有限公司、长春轨道客车股份有限公司执笔人杨华、陈刚审核人杨华1课程定位与设计思路11课程定位自动化仪表与过程控制课程是电气自动化技术专业的一门专业核心课程，专业必修课程。本课程的作用是通过学习性的工作任务教学方式，采取情境教学方法培养学生具有相应的构建过程控制系统和综合分析能力。本课程通过前修课程高等数学、电工基础、传感器与自动检测的学习，将传感器在过程控制系统中应用和电学相关的简单电路知识融合在本课程的教学中，使复杂的理论知识变的简单，便于学生理解和掌握；通过前修课程自动控制系统中反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习，应使学生了解自动控制系统方框图的原理，并能进行初步设计。为后续的生产过程自动控制实训、毕业设计的学习打下必要的理论知识和实践基础。12设计思路整个课程设计一个大的总体项目电加热锅炉自动控制系统开发与实施。设计自动化仪表与过程控制系统的认识与描述、检测变送仪表、控制仪表、执行器及安全栅、被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、提高控制质量的控制系统、满足特定要求的过程控制系统共计六个教学环节，通过“教、学、做”一体化的教学方法，熟悉过程控制系统组成原理、学会仪表的使用、掌握系统调试方法，综合应用知识与各种方法，最终具备能够分析设计符合各种要求的综合过程控制系统的能力。学习项目一预计参考学时为4学时，学习项目二预计参考学时为12学时，学习项目三预计参考学时为4学时，学习项目四预计参考学时为12学时。学习项目五预计参考学时为10学时，学习项目六预计参考学时为6学时。达到本学习领域的能力培养目标可获3学分。2课程目标在掌握过程控制基本理论和常用控制仪表知识的基础上，能熟练地使用与维护常用控制仪表，能熟练地运行与维护常用过程控制系统，较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。并注重职业素质和职业道德的培养。2.1能力目标（1）能够读懂、并能规范地绘制常用带控制点的工艺流程图。（2）能根据仪表技术说明书的要求正确使用常用检测仪表，能对变送器实施正确地调零、零点迁移、量程扩展操作；能根据工艺和控制要求，合理设置智能PID控制器的相关参数。（3）能根据仪表技术说明书的维护要求，能对仪表的常见故障和线路故障合理分析，并加以排除。（4）能够根据工艺与控制要求合理选择常用的温度、压力、流量和物位检测仪表。（5）能够根据工艺要求，综合运用知识和各种方法，设计出简单控制系统并加以实施。（6）能够根据被控参数和系统特点，运用临界比例度法、衰减曲线法两种工程整定方法，对简单控制、串级控制、比值控制系统等控制系统，实施正确地调试，使系统在稳定性、准确性和快速性的三项指标基本优化，满足工艺要求。2.2知识目标（1）掌握常用工业过程控制系统的组成原理与性能特点，熟悉其适用场合。理解被控参数、调节参数对系统性能的影响，掌握被控参数与调节参数的合理确定方法。（2）掌握常用过程检测仪表的结构与测量原理；理解各种PID控制规律对系统的作用，掌握其使用方法；理解过程控制仪表的组成原理与运行机制，熟悉其功能，掌握功能指令的应用方法。2.3素质目标锻炼学生竞争、合作、领导、服从、答辩方面的素质。3教学内容根据电气自动化技术专业在就业岗位中需要具备的能力，以一个贯穿性的控制实例电加热锅炉自动控制系统的开发与实施为载体组织教学内容，以四大参数控制组织课程内容，很好的与实际控制任务相匹配，使学生尽快熟悉岗位任务；为满足绝大多数的工业控制要求，课程内容设计上以单回路控制作为重点，并选择典型复杂控制技术串级控制和前馈/反馈控制为支撑；以高职培养目标为依据，教学活动按照实际的控制系统开发过程控制方案、仪表选择、软硬件开发、系统调试与投运的工作过程，组织教学过程，能突出职业能力的培养，实现零距离就业。结合以上教学思想，本课程共设计六个教学环节，共计48学时，其中理论学时44学时，实践学时4学时。表1 学习项目描述序号学习项目技能内容与教学要求知识内容与教学要求素质内容与教学要求学时理论学时实践学时1自动化仪表与过程控制系统的认识与描述以电加热锅炉自动控制系统为载体，了解过程控制系统和自动化仪表的基本概念具有理论联系实际的良好学风，具有分析和解决生产实际问题的能力；具备一定的方法能力、团队协作能力，以及严谨、规范的工作态度；吃苦耐劳、诚实守信的优秀品质具有较强的事业心和责任感，具有良好的心理素质和身体素质。具有爱岗敬业，崇尚科学的精神42检测变送仪表、控制仪表、执行器及安全栅以电加热锅炉自动控制系统为载体，学习介绍检测仪表的基本技术指标以及温度、压力、流量、物位和成分检测方法和常见检测仪表；基本控制规律和特点以及常用控制器；介绍常用执行器的基本结构、原理及其应用和安全防爆的基本概念123被控过程的数学模型以电加热锅炉自动控制系统为载体，学习电加热锅炉炉温的动特性、对象的自衡特性，了解双容对象的特性和纯滞后特性。学会应用实验测定方法及测定动态特性的时域方法。了解对象数学基本模型的推导过程，及如何用基本物理量描述对象的特性44简单控制系统的设计以电加热锅炉自动控制系统为载体，运用单回路调节系统的控制原理、应用PID参数的整定方法、学习智能调节仪的基本操作与整定方法以电加热锅炉自动控制系统为载体，学习简单控制系统的结构与组成、简单控制系统的设计、调节规律对控制品质的影响和调节规律的选择以及调节器参数的工程整定方法1025提高控制质量的控制系统以电加热锅炉自动控制系统为载体，运用串级调节系统的控制原理、应用PID参数的整定方法、学习智能调节仪的基本操作与参数整定方法以电加热锅炉自动控制系统为载体，学习了解串级控制系统、前馈控制系统的概念、工作原理及参数整定方法826满足特定要求的过程控制系统以电加热锅炉自动控制系统为载体，了解比值控制系统的种类、设计与参数整定；均匀、分程、选择性控制系统的类型、工作原理及特点64实施建议4.1师资队伍自动化仪表与过程控制课程教学对教师的要求较高，具有较好的电气自动化方面的专业知识，同时能将各相关学科的知识融入其中。因此建议配备本科及本科以上学历、电气专业知识基础好的电气专业教师进行教学。兼职教师具备大专以上学历且具备一定的企业工作经验，具有扎实的理论基础知识，一定的语言表达能力。4.2教材及相关资源现有的自动化仪表与过程控制教材多为本科教材，内容过于抽象、过难、容量较大，要求学生数学基础与控制理论知识深厚，不适合高职学生教学应用。根据电气自动化技术专业的就业岗位分析本专业学生需掌握的知识及能力，将教学内容进行设计整合，降低教材难度，将理论和实践紧密联系，以求在有限的课时内，为学生提供合理的教学内容，满足专业需求，使其能够真正服务于专业，服务于学生，满足学生对专业知识的需求，为学生的未来发展做好准备。建议可采用适合本专业特点同时符合学生能力的自编教材进行使用。参考教材：过程控制与自动化仪表第二版，潘永湘主编，机械工业出版社。 过程自动化及仪表，俞金寿主编，化学工业出版社。4.3教学组织模式普及使用先进的辅助学习工具，如MATLAB软件包，以进行相关的理论分析工作；作为学生验证知识点的辅助教学仪器。新购入的自动化仪表与过程控制实训设备作为硬件实训设备。通过对合作开发企业一汽大众汽车有限公司、长春轨道客车股份有限公司的实际参观实习，使学习与实际工作岗位和工作过程紧密联系。表2 教学组织模式理论教学实践教学教学环境要求教室：配备多媒体设备新建自动化仪表与过程控制实训室教学材料要求多媒体课件、视频资料简单控制系统及串级控制系统相关材料教学组织模式根据教学内容选择合适的教学方法和手段实施教学分组实验、交叉指导4.4教学方法与手段自动化仪表与过程控制是一门理论性及应用性很强的课程，为突出课程的实践性和职业性，本课程倡导教学方法的多样化。力图通过教师、学生和企业兼职教师密切配合，综合运用各种方法共同完成学习目标与任务。本课程主要采用项目导向、任务驱动法方法，辅助采用案例教学、企业实习、参观等方法。（1）“教、学、做”一体化过程控制是一门实践性较强的工程技术，采用“教、学、做”一体化的教学方法，不仅便于理论通过学生手脑并用的实践体验加以理解与掌握，从而达到知识内化之目的，同时，由于教学内容的实用性与直观性，将大大增加学生的学习兴趣、激发学生的求知欲望，教学效果明显增强。例如，在介绍调节器的知识时，传统的方法是以较多的篇幅从理论上分析PID调节原理及应用技术，但由于没有紧密地与实践相联系，学生没有直观的实践体验，往往对PID调节原理及其应用技术一知半解，难于实际工作中合理应用。计划将PID调节原理及应用技术通过实践后的分析与求证，使理论紧密地与实践相联系，学生不仅能较快的掌握技术要领，学习的自觉程度也会增强。（2）工学结合过程控制技术是一门较综合的工程应用技术，实施“工学结合”的教学改革，对培养学生的职业能力，为社会输送适用人才，实现毕业生零距离就业，具有重要的意义。为此，我们坚持将工学结合贯穿于教学的始终，并着重抓好以下四个方面的工学结合工作：坚持企业指导学校专业建设和课程开发、开展模拟企业环境现场教学、进行企业现场教学和毕业顶岗实习。（3）企业参观、实习利用第二课堂，带领学生到相关企业参观，了解自动生产线流程、应用环境、企业文化，拓展学生知识面。4.5教学考核与评价课程考核注重学生职业能力的培养和职业素养的养成，采用过程考核和终结性考核相结合的方法。采用自评、组评、师评三方面评价相结合，多角度考核学生的理论知识、职业能力和职业素养。（1）过程考核以平时多角度评价的方式，全面考核学生的