《化工仪表自动化》课程教学大纲

1、化工仪表及自动化教学大纲课程编码：06100614课程英文译名：Chemical Industry Instrument and Automation课程类别：专业课开课对象：化学工程与工艺、制药工程专业开课学期：第5学期学分：2.5学分 总学时：48学时 讲课：32学时 实验：16学时一、说 明【目的任务】本课程是化工专业的一门重要的综合性技术学科，其教学目的是对学生进行化工测量仪表及化工自动化等方面知识的初步教育，使学生在从事化工及相关专业的科学研究、教学和实际生产中能够具体运用。本课程的任务是使学生了解化工自动化的基本知识，能初步提出合理的控制方案，了解化工对象的基本特性及基本调节规律，

2、了解主要工艺参数的基本测量方法和仪表的工作原理和特点，正确选用和使用常见的测量仪表和调节仪表，从而在实际的化工生产实践中有初步的运用。【教学安排】本课程为考试课，在第5期完成，总学时数为48学时，理论课32学时，实验16学时。二、学时分配章节内容学时一绪论1二自动控制系统基本概念2三过程特性及其数学模型 3四检测仪表与传感器6五自动控制仪表6六执行器4七简单控制系统6八复杂控制系统4九实 验16合计48三、课程内容与教学要求第一章 绪论（1学时） 【教学要求】通过对绪论的讲解，使学生了解化工仪表概念、意义、发展过程以及学习要求等。【教学内容】一、化工仪表的概念二、课程的性质与任务三、学习要求第

3、二章 自动控制系统的基本概念（2学时） 【教学要求】通过本章的学习，使学生了解自动控制系统的基本概念、组成及影响控制系统的主要品质指标。【教学内容】一、化工自动化的主要内容自动检测系统、自动信号和连锁保护系统、自动操纵系统、自动控制系统二、自动控制系统的组成人工控制方式、自动控制方式三、工艺管道及控制流程图图形符号、字母代号、仪表位号四、自动控制系统方块图自动控制系统方块图、方块图和工艺流程图的区别、自动控制系统的特点五、自动控制系统的分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统六、自动控制系统的过度过程和品质指标控制系统的静态与动态、控制系统的过度过程、控制系统的品质指标、影响控制系统过度过

4、程品质的主要因素第三章 过程特性及其数学模型（3学时）【教学要求】通过对本章的学习，使学生掌握如何在自动控制系统各组成部分的关系的基础上、建立被控对象的数学模型。【教学内容】一、化工对象的特点及其描述方法基本概念、数学模型的分类。二、对象数学模型的建立建立模型的目的、建立模型的机理、实验建立模型三、描述对象特性的参数放大系数、时间常数、滞后时间第四章 检测仪表与传感器（6学时）【教学要求】通过本章的学习，使学生掌握各种检测仪表的类型、检测原理和适用特点。【教学内容】一、概述测量过程与测量误差、仪表的性能指标、工业仪表的分类二、压力检测仪表压力单位及测压仪表、弹性式压力计、电气式压力计、智能型压

5、力变送器、压力计的选用及安装三、流量检测仪表概述、差压式流量计、转子流量计、椭圆齿轮流量计、涡轮流量计、电磁流量计、旋涡流量计、质量流量计。四、物位检测仪表差压式液位变送器、电容式物位传感器、核辐射物位计、称重式液罐计量仪五、温度检测仪表温度检测方法、热电偶温度计、热电阻温度计、电动温度变送器、测温元件的安装。六、显示仪表DDZ- = 3 * ROMAN III型显示仪表、电动记录仪、光柱显示报警指示计、数字式显示仪表、新型显示记录仪表第五章 自动控制仪表（6学时）【教学要求】学生通过本章的学习，能够掌握基本控制规律、控制器的类型和控制原理【教学内容】一、概述基地式控制仪表、单元组合式控制仪表

6、、以微处理器为单元的控制装置二、基本控制规律及其对系统过度过程的影响双位控制、比例控制、积分控制、微分控制三、模拟式控制器构成原理及部件、气动控制器、电动控制器、DDZ- = 3 * ROMAN III型电动控制器四、数字式控制器单回路数字控制器、可编程控制器第六章 执行器（4学时） 【教学要求】学生通过本章的学习，了解各种执行器的类型、工作原理和适用特点。【教学内容】一、气动执行器气动执行器的结构与分类、阀的流量特性、控制阀的选择、气动执行器的维护与安装二、电动执行器结构和特点、工作原理三、电气转换器及阀门定位器电气转换器、阀门定位器第七章 简单控制系统（6学时）【教学要求】通过学习，使学生

7、掌握简单控制系统的组成，各组成单元的选用原则和调试方法。【教学内容】一、简单控制系统的结构与组成控制系统的组成、控制系统的方块图二、被控变量的选择概念、选择原则三、操纵变量的选择操纵变量、对象的特性对操纵变量的影响、操纵变量的选择原则四、测量元件特性的影响测量元件的时间常数、测量元件的纯滞后、信号的传送滞后五、控制器控制规律的选择控制器控制规律的确定、控制器正反作用的确定 六、控制器参数的工程整定临界比例度法、衰减曲线法、经验凑试法第八章 复杂控制系统（4学时）【教学要求】通过学习，使学生了解复杂控制系统的组成和类型，掌握常用复杂控制系统的结构和所担负的任务。【教学内容】一、串级控制系统串级控

8、制系统的特点、主副控制器控制规律及正反作用的选择、控制器参数的工程整定二、均匀控制系统均匀控制系统目的及方案三、比值控制系统比值控制系统概述及类型四、前馈控制系统前馈控制系统的特点、形式及其应用场合五、选择性控制系统基本概念、类型、积分饱和及其防止六、分程控制系统 分程控制系统概述、应用场合及控制过程中的问题第九章 实验（16学时）【教学要求】通过实验操作，使学生巩固控制系统的理论知识，提高动手能力，加深对控制系统的认识。【教学内容】实验一 DBW电动温度变送器的调校【实验目的】了解电动温度变送器的结构；掌握热电偶的使用；掌握电动温度变送器与检测元件的配套使用；学会电动温度变送器在不同的输入信

9、号下与不同零点迁移、量程范围时的调校方法。【实验内容】DBW电动温度变送器的使用和调校。实验二 XWC系列自动平衡记录仪主要技术指标的检查与使用【实验目的】了解自动平衡记录仪的结构和各主要组件的作用；了解自动平衡记录仪主要技术指标检查装置和学习操作使用方法；测试自动平衡记录仪的精度。【实验内容】自动平衡记录仪主要技术指标的检查与使用。实验三 基本调节规律与电动温度自动调节系统的使用【实验目的】熟悉简单控制系统的组成、各部分功能和接线方式；掌握控制器参数对过渡过程的影响及控制器、执行器的操作使用；掌握控制器参数P、I、D的整定方法及其对过渡过程的影响，合理整定控制器参数，提高控制质量。【实验内容】基本调节规律与电动温度自动调节系统使用和参数整定。实验四 DCS控制系统【实验目的】了解DCS控制系统的组成和结构；掌握DCS温度控制系统的实现方法；学