化工自动化仪表教学大纲-

1、中国海洋大学本科生课程大纲 课程名称 化工自动化仪表 Automatic Instrument of Chemical Industry 课程代码 081104201267 课程属性 专业知识 课时/学分 32/2 课程性质 必修 实践学时 责任教师 李春虎 课外学时 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修 课程介绍 1. 课程描述： 化工自动化是利用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化 学工程学科的，是化工工艺人员和化工过程自动化人员必须掌握的一门专业课，它介绍自 动控制系统的基本组成、原理及合理自动控制方案的确定方法。 2. 设计思

2、路： 通过对常见热工参数的测量原理、常规仪表的基本功能、自动控制系统基于微分方程的 基本分析方法等有一个基本性的及系统性的了解，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；能 在生产开停车过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正确的解决方法。 本课程各部分的内容和基本要求如下： （一）绪论 1、主要内容： 自动化的目的、发展历史、及本课程的性质、目的等。 2、教学要求： i. 理解本课程的性质、目的。 ii. 了解自动化的目的。 iii. 了解自动化的发展历史。 （二）第一章自动控制系统的基本概念 1、主要内容：

3、 化工自动化的主要内容、自动控制系统的基本组成及方块图、自动控制系统的分类、自动控制系统的过渡过 程和品质指标、工艺管道及控制流程图。 2、教学要求： i. 掌握自动化控制的基本组成及方块图。 ii. 掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标。 iii. 理解化工自动化的主要内容。 iv. 理解自动控制系统的分类。 V. 了解工艺管道及控制流程图。 3、重点、难点： 重点：自动调右系统的组成，自动涮肖系统方块图及其分类，自动调节系统的过渡过程 及品质指标。 难点：自动控制系统的组成，方块图的表示法和过渡过程的品质指标。 （三）第二章过程特性及其数学模型 1、主要内容： 化工过程的特点及其描述方法、

4、化工数学模型的建立、描述对象特性的参数。 2、教学要求： i. 掌握化工数学模型的建立方法。 ii. 掌握描述对象特性的参数含义、意义及获取方法。 iii. 理解化工过程的特点及英描述方法。 3、重点、难点： 重点：化工对象的特点及其描述方法，描述对象特性的参数，对象特性的实验测取。 难点：模型的建立及求解。 （四）第三章检测仪表与传感器 1、主要内容： 测疑过程与测量误差、工业仪表的分类、仪表性能指标、各类压力、流量、物位、温度等检测仪表、现代化 检测技术与传感器的发展。 2、教学要求： i. 掌握仪表性能指标。 ii. 掌握各种压力检测仪表的性能和原理。 iii. 掌握各种流量检测仪表的性

5、能和原理。 iv. 掌握各种物位检测仪表的性能和原理。 v. 掌握各种温度检测仪表的性能和原理 vi. 理解测量过程与测疑误差。 vii. 理解工业仪表的分类。 viii. 了解现代化检测技术与传感器的发展。 3、重点、难点： 重点：仪表性能指标、各类参数仪表的性能和原理。 难点：压力仪表、温度仪表的性能和原理。 （五）第四章自动控制仪表 1、主要内容： 基本控制规律及英对系统过渡过程的影响、模拟式控制器、数字式控制器、可编程序控制器。 2、教学要求: i. 掌握双位控制、比例控制、积分控制及微分控制的基本规律对过渡过程的影响。 ii. 了解模拟式控制器。 iii. 了解数字式控制器。 iv.

6、 了解可编程序控制器。 3、重点、难点： 重点：控制器的基本规律 难点：比例控制、积分控制、微分控制对过渡过程的影响及其实验求解。 （六）第五章执行器 1、主要内容： 气动执行器、电动执行器、电-气转换器及泄位器、数字阀与智能控制阀。 2、教学要求: i. 掌握气动执行器的结构与分类。 ii. 掌握控制阀的流量特性。 iii. 理解控制阀的选择、安装及维护。 iv. 了解电-气转换器及阀门泄位器。 v. 了解数字阀与智能控制阀。 3、重点、难点： 重点：气动执行器的结构与分类、控制阀的流量特性。 难点：控制阀的理想流量特性及工作流量特性。 （七）第六章简单控制系统 1、主要内容： 简单控制系统

7、的结构与组成、简单控制系统的设讣、控制器参数的工程整左。 2、教学要求： i. 掌握简单控制系统的结构与组成。 ii. 掌握简单控制系统的设计。 iii. 掌握各变疑、控制规律等的选择。 iv. 掌握测量元件特性的影响。 v. 掌握控制器参数的工程整左。 3、重点、难点： 重点：简单控制系统的设汁、控制器参数的工程整左。 难点：被控变疑、操纵变量的选择、控制器控制规律的选择。 （八）第七章复杂控制系统 1、主要内容： 串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、选择性控制系统、分程控制系统、多冲量控 制系统。 2、教学要求： i. 掌握串级、均匀、比值、前馈控制系统的特点及应用。

8、ii. 理解选择性、分程、多冲量控制系统的特点及应用。 3、重点、难点： 重点：各种复杂控制系统的特点及应用。 难点：串级、均匀、比值、前馈控制系统。 （九）第十章典型化工单元的控制方案。 1、主要内容： 典型化工单元的控制方案、传热设备的自动控制、锅炉设备的自动控制、精餾塔的自动控制。 2、教学要求： i. 理解两侧均无相变、载热体进行冷凝、冷却剂进行汽化三种不同换热器的自动控制方案。 ii. 理解锅炉系统的单冲量、双冲呈:、三冲量等几种不同的液位控制系统。 iii. 理解精餾塔的提憾段温控、精餾段温控、双温差控制等几种不同控制方案。 3、重点、难点： 重点：几种典型的化工单元的自动控制方案

9、。 难点：精懈塔的几种不同自动控制方案。 3. 课程与英他课程的关系： 课程内容以大学物理、电工学的相关知识为基础，与化工原理紧密联系。学生 在掌握了一定工艺类知识后再进行仪表和过程控制系统方面的学习。 二、课程目标 通过对本门课程的学习，使学生掌握基本的自动控制方面的知识：通过对常见热工参数的测量原理、常规仪表 的基本功能、自动控制系统基于微分方程的基本分析方法等有一个基本性的及系统性的了解，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而的要求，为自动控制系统的设汁提供合理的、准确的工艺条件及数据：能在生产 开停车过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正确的解决方法；能在处

10、理各类技术问题时，应用一些 控制论、系统论、信息论的观点来分析思考，寻求考虑整体条件、考虑事物间相互关联的综合解决方法。 三、学习要求 要完成所有的课程任务，学生必须： （1）按时上课，上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试。本课程将包含随堂练习、讨论等课堂活 动，课堂表现和出勒率是成绩考核的组成部分。 （2）按时完成常规练习作业。这些作业要求学生按书而形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的 内容。延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。 （3）完成教师布置的一泄疑的诸如总结、综述类作业。这些作业能加深对课程内容的理解、促进同学间的相互 学习.并能引导对某些问题和理论的更深入

11、探讨。 四、教学进度 序号 专题 主题 计划 课时 主要内容概述 实验实践内容 或课外竦习等 1 绪论 绪论 1 自动化的目的、发展历史、及本课程的性 质、目的等。 2 第一章 自动化控制系统的基 本概念 2 化工自动化的主要内容、自动控制系统的 基本组成及方块图、自动控制系统的分类、自 动控制系统的过渡过程和品质指标、工艺管道 及控制流程图。 3 第二章 过程特性及苴数学模 型 3 化工过程的特点及其描述方法、化工数学 模型的建立、描述对象特性的参数 4 第三章 检测仪表与传感器 10 测疑过程与测疑误差、工业仪表的分类、 仪表性能指标、各类压力、流量、物位、温度 等检测仪表、现代化检测技术

12、与传感器的发 展。 5 第四章 自动控制仪表 2 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响、 模拟式控制器、数字式控制器、可编程序控制 器。 6 第五章 执行器 2 气动执行器、电动执行器、电-气转换器 及定位器、数字阀与智能控制阀。 7 第六章 简单控制系统 4 简单控制系统的结构与组成、简单控制系 统的设计、控制器参数的工程整泄。 一 1 一 8 第七章 复杂控制系统 4 串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系 统、前馈控制系统、选择性控制系统、分程控 制系统、多冲疑控制系统。 9 第十章 2 典型化工单元的控制方案、传热设备的自动 控制、锅炉设备的自动控制、精憾塔的自动控 制。 10 习题课

13、 习题课 2 习题课 五、参考教材与主要参考书 1. 厉玉鸣主编，化工仪表及自动化（第四版），化学工业岀版社，2009年 2. 厉玉鸣主编，化工仪表及自动化例题习题集（第二版），化学工业出版社，2010年 3. 俞金寿主编，过程自动化及仪表（第一版），化学工业出版社，2003年 4. 杨丽明主编，化工自动化及仪表（第一版），化学工业出版社，2004年 六、成绩评定 （-）考核方式 _: A.闭卷考试B.开卷考试C.论文D.考查E.英他 （二）成绩综合评分体系： 成绩综合评分体系 比例 1.课下作业 15 2.上课表现 15 3.期末考试成绩 70 总计 100 附：作业和平时表现评分标准 1）

14、作业的评分标准 作业的评分标准 得分 1严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同 90-100 分 2基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本淸晰，解决问题的方案基本正确、基本合理。 70-80 分 3.不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不淸晰，解决问题的方案基本不正确、基本不 40-60 分 4不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，不能制上正确和合理解决问题的方案。 0-30 分 2）课堂讨论及平时表现评分标准 课堂讨论、平常表现评分标准 得分 1.资料的查阅、知识熟练运用，积极参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他同学合 90-100 分 2.基本做到资料的査阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和