《过程控制》教学大纲.docx
过程控制课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：自动化专业。课程代码：21E00816学时分配：60学时（理论学时52,实验学时8）赋予学分：4先修课程：高等数学、电路分析、大学物理、自动控制原理，计算机控制技术后续课程：组态软件应用二、课程性质与任务本课程是自动化专业的一门主干专业课程。该课程较全面地讲述了过程控制的基本理论及 方法，较全面系统的介绍了过程控制的数学模型及分析方法，过程控制规律及特点及计算机过 程控制方法及特点。通过本课程的学习，学生应对过程控制的理论及方法有一定的了解和掌握， 同时能对工程实际中的过程控制有一定的应用能力。三、教学目的与要求通过本课程的学习，学生应具有较丰富的过程控制理论的基本知识；能正确处理过程控制方 面出现的工程简单问题，能根据工艺要求与技术人员共同讨论和设计出合理的自动控制系统方 案，并在生产过程中投入运营。四、教学内容与安排（一）课时分配按照课程内容，分成10个教学单元，各单元的课时安排如下表所示：维元学时分配小计讲授习即时论实践1、概述222,检测仪表6283、调节器664、集散控制系统与现场总线 控制系统6285、执行器与防爆棚5166、过程控制对象动态特性及其数学模型4267、单回路调节系统的设计及调节涔参数整定方法7188、常用过程控制系统449、复杂过程控制系统42610,自动调节系统在生产过程中的应用426合计481260（二）教学内容安排第1单元概述【教学内容】I.自动化仪表开展概况2.仪表的基本技术指标【教学重点及难点】教学重点：主要性能指标。教学难点：DDZ组合仪表电路。【基本要求】 了解自动以仪表开展过程； 掌握DDZ型仪表组成及电路： 掌握仪表基本技术指标。【培养能力】了解、掌握自动化仪表基本概念。第2单元检测仪表【教学内容】1 .温度检测仪表2 .压力检测仪表3 .流量检测仪表4 .液位检测仪表5 .成分分析仪表【教学重点及难点】教学重点：温度、压力、流量、液位检测仪表。教学难点：热电偶原理及应用。【基本要求】 掌握温度检测仪表基本特性； 掌握压力检测仪表基本特性； 掌握流量检测仪表基本特性； 掌握液位检测仪表基本特性； 了解成分分析仪表分类及特性；【培养能力】了解、掌握温度、压力、流量、液位检测仪表综合应用的能力。第3单元调节器【教学内容】1 .调节器的调节规律2 . PID运算电路3 . PID调节器的阶跃响应和频率特性4 . PID调节器的线路实例5 .数字控制算法6 .可编程序调节器【教学重点及难点】教学重点：调节器的调节规律、PID调节器的阶跃响应。教学难点：PID运算电路，【基本要求】 掌握PID调节器基本特性； 了解PID调节器运算电路； 掌握PID调节器的阶跃响应和频率特性； 掌握数字控制算法。【培养能力】了解、掌握PID控制器综合应用的能力。第4单元 集散控制系统与现场总线控制系统【教学内容】1 .集散控制系统的开展及其组成2 . DCS现场控制站的功能3 . DCS操作站的功能4 .现场总线技术5 .基金会现场总线的用户应用6 .典型现场总线控制系统举例【教学重点及难点】教学重点：DCS现场控制站、操作站的供能和现场总线技术。教学难点：反应、顺序控制供能，HART通信技术。【基本要求】 了解集散控制系统的开展及其组成； 掌握DCS现场控制站的供能： 掌握DCS操作站的功能； 掌握现场总线技术： 了解基金会现场总线的用户应用； 了解典型现场总线控制系统举例。【培养能力】了解、掌握集散控制系统的原理和应用。第5单元执行器和防爆栅【教学内容】1 .执行器2 .防爆栅【教学重点及难点】教学重点：电气转换器、安全火花防爆系统。教学难点：防爆栅的工作原理。【基本要求】 了解执行器的分类及组成； 掌握电工执行器原理及应用； 掌握安全火花防爆系统的原理及应用。【培养能力】了解、掌握执行器和防爆栅设计和应用能力。第6单元过程控制对象动态特性及其数学模型【教学内容】1 .单容对象动态特性及其数学描述2 .多容对象的特性、容量滞后、纯滞后3 .对象特性的实验测定、时域法4 .测定动态特性的频域法5 .测定动态特性的统计方法【教学重点及难点】教学重点：单容对象动态特性及其数学描述。教学难点：对象特性的实验测定、时域法。【基本要求】 掌握单容对象动态特性及其数学描述； 掌握多容对象的特性、容量滞后、纯滞后； 掌握对象特性的实验测定、时域法； 了解动态特性的频域法； 了解动态特性的统计方法【培养能力】了解、掌握单容对象动态特性数学建模能力。第7单元 单回路调节系统的设计及调节器参数整定方法【教学内容】1 .概述2 .对象动态特性对调节质量的影响及调节方案确实定3 .调节规律对系统动态特性的影响、调节规律的选择4 .调节器参数的实验整定方法【教学重点及难点】教学重点：干扰、调节通道动态特性对调节质量的影响。教学难点：系统调节性能指标。【基本要求】 掌握干扰、调节通道动态特性对调节质量的影响； 掌握调节性能指标系统； 掌握参数整定方法。【培养能力】了解、掌握调节器参数整定方法。第8单元常用过程控制系统【教学内容】1 .串级调节系统2 .比值调节系统3 .均匀调节系统4 .前馈调节系统【教学重点及难点】教学重点：串级调节系统。教学难点：串级调节系统组成、结构、原理和整定方法。【基本要求】 掌握串级调节系统； 了解比值调节系统； 了解均匀调节系统。 了解前馈调节系统【培养能力】了解、掌握各调节系统应用能力。第9单元复杂过程控制系统【教学内容】1 .多变量解耦控制系统2 .推理控制系统3 .预测控制系统【教学重点及难点】教学重点：解耦控制系统设计和预测模型的建立。教学难点：相对增益与矩阵、预测模型。【基本要求】 了解多变量解耦控制系统； 了解推理控制系统； 了解预测控制系统；【培养能力】了解、掌握多变量解耦和预测控制系统建模能力。第10单元自动调节系统在生产过程中的应用举例【教学内容】1 .石油加工蒸储装置的仪表控制系统2 .钢铁工业中加热炉的控制系统3 .锅炉的自动调节系统【教学重点及难点】教学重点：锅炉自动调节系统。教学难点：燃烧过程的调节。【基本要求】 了解石油加工蒸储装置的仪表控制系统： 了解加热炉的燃烧控制系统； 掌握汽包水位和燃烧过程的调节。【培养能力】了解、掌握锅炉等动力系统的控制原理。五、教学设备和设施理论讲授与演示实验辅助的教学方法，适当使用多媒体教学设备。六、课程考核与评估本课程根据三个重要环节进行考核：平时成绩占15 %,实验成绩占15 %,期末考试成绩 占 70% o七、附录1 .必备教材（1）自动化仪表与过程控制（第五版），施仁主编，电子工业出版社，2011年。2 .参考资料（1）过程控制，金以慧，清华大学出版社，1998.5（2）过程控制及仪表，邵裕森，高等教育出版社，2000.6（3）控制仪表及装置，吴勤勤，化学工业出版社，2002.11制定人：陈曦审核人：张敏
