《过程控制仪表与装置》课程教学大纲.docx
过程控制仪表与装置教学大纲一、课程基本信息课程名称过程控制仪表与装置Process Control Instrumentation课程编码CTL121311020开课院部控制科学与工程学院课程团队控制仪表与装置学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业自动化授课语言中文先修课程微机原理、自动控制原理、传感器与检测技术课程简介 （必修）本课程是自动化专业的必修课程，重点介绍数字调节器、可编程控制器、执行器和安全栅等控制仪表和装置的结构、工作原理、选型 和使用/开发方法。通过学习使学生了解各种控制仪表与装置的工作原理、适用场合，能够正确使用和选用各种控制仪表和装置完成自动 化系统的构建与实施。通过本课程的学习，为学生解决自动化专业领域的复杂工程问题奠定软硬件基础，提高工程应用方面的素质，培养 解决实际问题的能力，为学生将来进入专业工程领域打下坚实的基础。（毕业要求1.4、3.2、3.3、7.1）This course is a compulsory course for automation major, focusing on the structure, working principle, selection and use/development methods of control instruments and devices such as digital regulators, Programmable Logic Controllers, actuators and safety barriers. Through learning, students can understand the working principles and applicable occasions of various control instruments and devices, and can correctly use and select various control instruments and devices to complete the construction and implementation of the automation system. Through the study of this course, lay the software and hardware foundation for students to solve complex engineering problems in the field of automation, improve the quality of engineering application, and cultivate the ability to solve practical problems, it lays a solid foundation for students to enter the field of professional engineering in the future. (Graduation requirements 1. 4, 3. 2, 3. 3, 7. 1)负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ： 了解自动化系统的分类和组成，掌握控制仪表和装置的工作原理和基本结构，了解各控制仪是1.4表和装置在自动化系统中的作用和完成功能。2M2目标2：掌握控制仪表和装置的使用或开发方法，能够根据特定的工艺需求进行控制器的编程开发 或组态，完成控制方案的实施和控制算法的实现。是3.23M3目标3 ：掌握控制仪表和装置的特点和适用场合，在进行控制系统方案设计时，能够根据安全、经济 等因素进行方案的优选，完成控制仪表的选型和系统连接的设计。是3.34M4目标4 ： 了解控制仪表和装置的发展趋势，理解节能和环保的内涵，在进行控制仪表和装置的选型和 维护时，能综合考虑节能和环保的因素。是7. 1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第1章绪论本章重点：自动控制系统的概念、自动化仪表的发展趋势和信号传输方式本章难点：信号传输方式和连线方Ml, M3/21. 11. 1自动控制系统 概念自动化系统的分类和自动控制系统的基本组成和功能Ml1讲授1自学31.2L2自动化仪表的 分类自动化仪表的分类方法、自动化仪表的发展历史和趋势Ml1讲授1自学41.31.3信号传输方式 和信号制信号制的类型、信号传输的三种方式和应用M31讲授、讨 论1自学5第2章控制单元本章重点：PID控制规律的基本概念和应用 本章难点：PTD控制规律的基本概3/62. 1控制单元概述控制器的输入和输出、控制规律、偏差、正反作用概念Ml0.5讲授/72.2基本控制规律P、PI、PD、PID的特点和应用场合Ml2.5讲授4作业82.3数字调节器控制器基本功能、数字调节器基本构成、使用方法（组态和接 线）31.5讲授、讨 论/92.4集散控制系统集散控制系统的基本组成，各部分的作用和功能Ml0.5讲授、讨 论1自学10第3章可编程控制器本章重点：PLC的工作原理、工作过程和编程方法 本章难点：PLC的编3/113. 1PLC概述PLC的起源、特点、发展和趋势Ml1讲授/123.2PLC的结构和工作 原理PLC的结构组成、工作原理和工作过程Ml, M21讲授/133.3PLC的指令系统PLC的基本指令的应用M2, M32讲授2作业143.4PLC的应用实例PLC的应用实例M2, M35讲授、讨 论6作业15第4章执行单元本章重点：执行器的选型、配置和连接 本章难点：执行器的选型4/164. 1执行器概述执行器的分类和结构Ml0.5讲授/174.2执行机构气动执行机构的分类、结构和工作原理；电动执行机构的组成 和工作过程Ml1.5讲授/184.3调节机构调节机构的种类和工作原理Ml, M41讲授/194.4调节阀的性能指标流量系数、流量特性、可调比的概念、计算方法和影响因素Ml, M33讲授2作业204.5执行器的选择和计 算执行机构和调节机构的选型、调节阀口径的计算M32讲授4作业214.6气动执行器的辅助 仪表电气转换器和阀门定位器的结构和工作原理M31讲授/224.7变频器的基本结构 和工作原理变频器的基本原理、组成、应用M41讲授/23第5章电气仪表的防爆本章重点：防爆等级标志的含义、防爆仪表的类型和原理、本 安系统的构成本章难点：本安系统的构成4/245. 1电气防爆的基本概 念爆炸危险区的分区、爆炸性混合物的分类、分级、分组、电气 设备的防爆标志Ml1.5讲授1自学255.2本安系统和安全栅本安系统的构成；安全栅的分类、工作原理M1,M41讲授1自学265.3自动化仪表的防护自动化仪表的防护标志M30.5讲授/27第6章安全仪表系统本章重点：安全仪表系统设计的基本流程 本章难点：安全仪表系统的功能安全M1,M4/286. 1安全仪表系统的功 能安全功能安全的概念M40.5讲授/296.2安全生命周期安全生命周期的构成、各阶段任务的安排和组织M40.5讲授/306.3安全完整性等级的 确定HAZOP分析、保护层分析、SIL等级确定的方法M40.5讲授/316.4SIS的工程设计与SIL验证SIS工程设计的方法和SIL验证方法M40.5讲授4自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1作业1 .每章2次作业，主要是作图分析、编程题和计算题等。2 .成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .主要考核学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。30%2课堂测验1 .一到两次课一次，题型为选择题和简答题，在线开卷完成。2 .成绩采用百分制，系统自动评分。3 .考核控制仪表与装置的基础知识和概念的掌握情况。20%3期末考试1 .开卷（半开卷）考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对控制仪表与装置的基本知识和基本概念的掌握能力，考核学生综合运用所学知识分析问题、解决问题 的能力。题型主要有填空、选择、简答题、作图题、计算题、编程等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml课堂测验20%根据测验结果和评分标准评定成绩。2Ml作业20%A-PID曲线图清晰，趋势表达准确，转折点坐标清楚正确，分析过程完整准确清晰。B-PID曲线图清晰，表 达基本准确，坐标点未完全标清，分析过程基本完整。C-PID曲线图基本表达清楚，坐标点不完全正确，分析过程基本完整。D-PID图表达错误，趋势错误，无分析过程。3Ml期末考试60%依据评分标准评定成绩。4M2课堂测验20%根据测验结果和评分标准评定成绩。5M2作业40%A-I/O分配合理，PLC连接正确，梯形图符合逻辑，无明显错误。B-I/O分配合理，PLC连接正确，梯形图 基本符合逻辑，有一处小错误。C-I/O分配有误或PLC连接不完全正确，梯形图基本符合逻辑，有2处以 上明显错误。D-I/O分配错误，PLC连接错误，没有梯形图或梯形图编写错误。6M2期末考试40%依据评分标准7M3课堂测验20%根据测验结果和评分标准评定成绩。8M3作业40%A-流量系数计算正确，口径选择正确，步骤完整，执行机构和调节机构选型准确，控制器正反作用判断正 确，流量特性选择准确。B-流量系数计算正确，口径选择正确，步骤不完整，或执行机构和调节机构选型 有误，或控制器正反作用判断有误，或流量特性选择有误，错误点1到2处。C-流量系数计算有误，或口 径选择有误，或步骤不完整，或执行机构和调节机构选型有误，或控制器正反作用判断有误，或流量特性 选择有误，错误点2处以上。D-流量系数计算错误，步骤不完整，思路不清。9M3期末考试40%依据评分标准评定成绩。10M4课堂测验50%根据测验结果和评分标准评定成绩。11M4期末考试50%依据评分标准评定成绩。评分等级说明：六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1过程控制仪表与装置，中国石油大学，2020. 12. （*主教材）2图书1控制装置与仪表，陆会明,机械工业出版社,2012, ISBN:978-7-lll-33940-3.3图书1控制仪表及装置，吴勤勤，化学工业出版社，2013, ISBN:978-7-122-14510-9.4图书1过程控制仪表，刘巨良，化学工业出版社，2014, ISBN:978-7-122-18679-9.
