《过程装备控制技术》课程教学大纲.docx

过程装备控制技术教学大纲一、课程基本信息课程名称过程装备控制技术Process Equipment Control Technology课程编码CNE121611020开课院部新能源学院课程团队控制工程组学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业过程装备与控制工程授课语言英文、中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）.大学物理（27）、大学物理（2-2）、电工电子学、化学工程基础、控制工程基础课程简介 （必函过程装备控制技术是过程装备与控制工程专业的核心课程。课程主要讲授生产过程测控系统构成的原理和方法，具体包括主要工 艺参数的检测方法，过程控制仪表的工作原理，简单和复杂控制系统的设计、计算机控制系统的组成与应用、典型过程装备的控制方案 等。通过本课程的学习，培养学生从事过程装备测控系统设计与运用的应用能力，达到掌握解决过程装备测控相关工程问题的基本思路和 方法的目的。Process Equipment Control Technology is the core course of process equipment and control engineering. The main content of this course is the principle and method of the process equipment and control system, including the measurement method of main process parameters, working principle of process control instrument, designing of simple and multi loop Systems, composition and application of computer control system, and typical process equipment control strategies. Through the study of this course, the students are trained in the application ability of the process equipment measurement and control system design and application, and achieve the goal of grasp the basic ideas and methods about solving the engineering problems related to process equipment measurement and control.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 ：掌握温度、压力、物位、流量等生产过程参数的检测原理，掌握控制器和执行器结构和工作 原理，掌握简单控制系统和复杂控制系统的组成、原理和设计，计算机控制系统的组成与应用、典 型过程装备的控制方案等基础知识、基本思路与方法，具备应用所学专业知识解决过程装备控制领是1.4域工程问题的综合应用能力。2M2目标2 ：能够针对复杂工程问题，开发满足特定要求的过程装备检测和控制系统，优选测量、控制方 案和控制算法，并体现一定的创新意识。是3.23M3目标3 ：针对过程装备领域内具体的复杂工程问题，能够理解检测方法与仪表的适用工况和局限性， 恰当合理地选择先进检测仪器、测试方法与技术开展研究。是5.2三、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章第1章概论本章重点难点：过程装备控制系统的组成、分类，工艺管道及 仪表流程图，过渡过程性能指标。/ / /21. 11.1过程控制系统 组成及分类过程装备控制系统的组成，分类，过渡过程及其性能指标Ml0.5讲授31.21.2过程控制在工 程中的应用与发展过程控制的研究对象与任务，过程控制的安全性，经济性，稳 定性，过程控制技术的发展与趋势，当前过程控制系统发展的 主要特点与前沿技术Ml1讲授/ /41.31.3工艺管道及仪 表流程图图形符号、字母代号、仪表位号Ml0.5讲授1自学/作业5第2章第2章过程测量仪表本章重点难点：误差的分类和计算，仪表性能指标；弹簧管压 力表工作过程，变送器的特性和计算，仪表选用和校验的步 骤；温度计的选用，热电偶温度计冷端补偿的概念和计算，热 电阻温度计三线制含义；流量计的选用，差压式流量计的计 算；物位计的选用，差压式物位计零点迁移的概念和计算。/ /62. 12.1测量和误差基 本知识测量的定义，测量的分类，测量仪器的组成及作用，测量误差 的概念及分类，仪表的性能指标。Ml, M31讲授1自学72.22.2压力测量压力单位及分类，压力测量仪表的分类，弹簧管压力表，差动 平板电容器，电容式压力变送器，扩散硅压力变送器的结构及 工作原理，智能差压变送器的概念、组成及特点，压力仪表的Ml, M32讲授/讨论1自学/作业选型与校验。82.32. 3温度测量测温仪表的分类，常见测温仪表及特点；热电偶温度计的测温 原理和结构、补偿导线与冷端温度补偿；热电阻温度计的测温 原理和结构，温度变送器的作用及组成，温度测量仪表的选 用。Ml, M32讲授/讨论2自学/作业92.42. 4流量测量流量的定义和单位，流量仪表的分类，差压式流量计的节流原 理与流量计算，差压式流量计的安装及运行，转子流量计的工 作原理及校正，容积式流量计，电磁流量计，涡街流量计，其 他流量计。Ml, M32讲授1自学/作业102.52. 5物位测量物位的概念，物位测量仪表的分类，静压式液位计的工作原理 与量程迁移，磁浮子式液位计，电容式物位计，其他物位测量 仪表。Ml, M31讲授1自学/作业112.62. 6成分分析测量红外线气体分析仪，氧化错氧气分析仪，工业电导仪，气相色 谱仪。Ml, M30.5讲授0. 5自学12第3章第3章过程控制 仪表本章重点难点：PID控制规律，控制器的种类和功能，执行器 的选用和性能指标/133. 13.1控制器基本控制规律及其对系统过渡过程的影响，数字式控制器，可 编程控制器。Ml2讲授1自学/作业143.23. 2执行器执行器的作用，执行器的分类；气动执行机构的组成、工作过 程及正反作用，电动执行机构的组成、工作过程；调节机构的 功能、流量特性、流量系数与可调比，调节机构的正反作用， 气开阀气关阀的选用；电/气转换器和阀门定位器。Ml2讲授2自学/作业153.33. 3电气仪表防爆安全防爆的基本知识，本质安全防爆系统，防爆安全栅。Ml0.5讲授0. 5自学16第4章第4章简单控制 系统本章重点难点：简单控制系统的设计、控制器和执行器的选 择、控制器参数整定。/174. 14.1概述简单控制系统的概念、组成，简单控制系统的应用范围。Ml0.5讲授/184.24.2被控变量的选被控变量选择的重要性，被控变量选择的原则。Ml, M20.5讲授0.5自学择194.34. 3操纵变量的选 择被控对象的特性对控制质量的影响，操纵变量选择的原则。Ml, M20.5讲授0. 5自学204.44.4控制系统中的 测量问题测量变送对控制质量的影响，克服测量变送问题的措施。Ml, M20.5讲授0.5自学214.54. 5执行器的选择调节机构流量特性的选择，气动执行器开闭形式的选择。Ml, M20.5讲授0.5自学224.64. 6控制器的选择控制规律的选择，控制器正反作用的选择。Ml, M21讲授1自学/作业234.74.7控制系统的投 运及控制器参数的 整定控制系统的投运，控制器参数整定的概念及方法。Ml, M20.5讲授0.5自学24第5章第5章复杂控制 系统本章重点难点：串级控制系统的结构、特点与设计，各种复杂 控制系统的工作过程分析及适用条件。/255. 15.1串级控制系统串级控制系统的结构及概念，串级控制系统的工作过程分析， 串级控制系统的特点及应用，串级控制系统的设计。Ml, M22讲授3自学/作业265.25.2前馈控制系统前馈控制的思想，前馈控制的特点，静态前馈控制，动态前馈 控制，前馈一反馈控制系统。Ml, M21讲授2自学275.35.3比值控制系统比值控制的概念，比值控制系统的类型及其工作过程分析。Ml, M21讲授0.5自学285.45.4均匀控制系统均匀控制的思想及特点，均匀控制系统的结构形式。Ml, M21讲授0.5自学295.55.5分程控制系统分程控制的概念，执行器分程同向动作，执行器分程异向动 作，分程控制的应用范围。M1,M21讲授0. 5自学305.65.6选择性控制系 统选择性控制的基本概念，高选器，低选器，选择性控制系统的 工作过程分析。Ml, M21讲授1自学/作业31第6章第6章计算机控 制系统本章重点难点：计算机控制系统的组成与控制过程，DDC控制 算法，集散控制系统的结构组成与功能特点。/326. 16.1计算机控制系 统的组成和分类计算机控制系统的组成，计算机控制系统的分类，A/D、D/A转 换，DDC的基本算法，改进的PID算法Ml2讲授1自学336.26.2集散控制系统集散控制系统的结构组成、功能特点与应用，现场总线控制系Ml2讲授2自学/作业和现场总线控制系 统统的结构组成、功能特点与应用，工业系统计算机控制新技 术。34第7章第7章典型过程 装备控制系统应用本章重点难点：泵和压缩机的控制方案，反应器的控制方案， 精福塔的基本控制方案/357. 17.1流体输送设备 的控制流体输送设备控制系统的特点，泵和压缩机的控制方案。M2, M30.5讨论2自学/大作 业367.27.2反应器的控制化学反应器的特点与基本规律，化学反应器的控制要求，反应 器的控制方案。M2, M30.5讨论2自学/大作 业377.37. 3精储塔的控制精循塔的控制要求和干扰因素，精馈塔被控变量选择和基本控 制方案。M2, M31讨论2自学/大作 业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时表现L学生课堂学习状态。2.随堂测试情况，每次课程结束前进行5题左右的随堂测验，实时交卷，能够反映学生的当堂学习成效。10%2课后作业1 .每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。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 .考核学生过程装备控制技术基本知识的掌握情况，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有分 析题和计算题。10%3阶段测试1 .每章结束后，利用云课堂等平台开展在线测试2 .成绩采用白分制，根据在线测试完成情况评分，阶段测试成绩为各次测试成绩的平均分10%4大作业1 .针对课程中某一种过程装备对象，根据系统需满足的特定控制要求，选择合适的检测与控制仪表，设计合理可行的控 制方案。2 .利用Mat lab控制仿真软件，建立研究对象的仿真模型，根据仿真结果分析所设计的过程装备控制方案的可行性和有 效性。3 .根据控制方案设计的合理性和仿真计算的准确性评分。20%5期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对过程装备控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学自动控制综合与设计知识分析问题、解决50%问题的能力，题型主要有选择题、分析题、计算题、设计题等。五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时表现10%A-课堂精神状态饱满，回答问题准确；随堂测试平均成绩优秀。B-课堂精神状态良好，问题回答较好；随堂测试平均成绩良好。 c-课堂精神状态一般，问题回答一般；随堂测试平均成绩及格。D-课堂精神状态较差，回答问题有误；随堂测试平均成绩不及格。2Ml课后作业20%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式规范、答案准确或仅存在个别微小错误。B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式规范、答案较准确或存在1-2处错误。C-作业能够按时完成，解题思路基本清晰、步骤基本完整、格式基本规范、答案基本准确或存在3-5处错、=沃。D-作业抄袭或未能按时完成，解题思路混乱、答题不规范、答案存在5处以上错误。3Ml阶段测试20%阶段测试成绩为各章节测试成绩的平均分4Ml期末考试50%（见试卷基础知识题目评分标准）5M2大作业50%（见大作业评分标准）6M2期末考试50%（见试卷控制系统方案设计与分析题目评分标准）7M3大作业50%（见大作业评分标准）8M3期末考试50%（见试卷仪表选型计算分析题目评分标准）评分等级说明：A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59;六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1过程装备测控技术，（校内胶印），2015. （*主教材）2图书Automated Continuous Process Control, Carlos A. Smith, John Wiley & Sons Inc., 2002.3图书Measurement and Instrumentation, Alan S. Morris, Reza Langari, Elsevier Ltd., 2011.4图书1过程控制仪表技术（第8版），（美）约翰逊，清华大学出版社，2009.5图书1过程装备控制技术及应用（第3版），王毅、张早校，化学工业出版社，2018.