《化工仪表及自动化》课程教学大纲（本科）.docx

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1、化工仪表及自动化Chemical Instruments and Automation课程代码：13410080学 分：2学 时：32 （其中：讲课学时：32实验学时：0 上机学时：0）先修课程：高等数学、普通物理、化工原理、电工学适用专业：制药工程教 材：化工仪表及自动化，厉玉鸣主编，化学工业出版社，2011年第五版。一课程性质与课程目标（一）课程性质化工仪表及自动化是一门综合性的技术课程。它应用自动控制、仪器仪表及计算机学科的理论 与技术服务于化学工程及相关学科。化工仪表及自动化的主要内容包括化工自动化的基本概念、自 动控制对象特性、传感器、自动控制器、执行器等。（二）课程目标课程目标1：

2、着重要求学生掌握化工操作时主要控制参数的自动检测及记录仪表的基本原理和 使用技能。课程目标2：初步掌握化工生产自动化控制技术的基本原理，具备相应的自动控制的知识，以 利于管理与开发现代化工生产过程。二、课程内容与教学要求绪论（一）课程内容（1）实现化工生产自动化的目的（2）化工生产过程自动化的开展过程（3）本课程教学的重点及基本要求（二）教学要求了解化工生产过程自动化的意义及开展过程，明确学习本课程的目的及重点。（三）重点与难点本课程教学的重点及基本要求。第一章、自动控制系统基本概念（-）课程内容（1）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、自动操纵及自动开 停车系统、自动

3、控制系统。（2）自动控制系统的组成：人工控制与自动控制、自动化装置的三个组成局部：测量与变送 器、自动控制器、执行器。（3）工艺管道及工艺流程图：工艺流程图、控制流程图及相关设计规定（4）自动控制系统方块图：自动控制系统方块图的画法、自动控制系统方块图与工艺流程方块 图的区别、负反应。（5）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。（6）自动控制系统的过渡过程及品质指标：控制系统的静态与动态、控制系统的过渡过程及 其基本形式、控制系统的品质指标及其主要影响因素（二）教学要求重点掌握定值自动系统的组成及方块图、负反应的概念，过渡过程及其品质指标，一般性了解 其它控制系统的有关

4、概念。（三）重点与难点（1）工艺管道及工艺流程图。（2）自动控制系统方块图。（3）自动控制系统的过渡过程及品质指标。第二章、过程特性及其数学模型（一）课程内容（1）化工对象的特点及其描述方法：对象的输入（控制、干扰作用）及输出、非参量模型、 参量模型（2）对象数学模型的建立：建模目的、机理建模（一阶对象、二阶对象）、实验建模（阶跃法、 脉冲法）（3）描述对象特性的参数：放大系数K、时间常数T、滞后时间t （传递滞后、容量滞后）（二）教学要求重点掌握化工对象的概念及描述对象的特性参数，一般性了解对象数学模型的建立方法。（三）重点与难点（1） 一阶对象与二阶对象数学模型的建立。（2）放大系数K、时

5、间常数T、滞后时间t的物理意义。第三章、检测仪表与传感器（一）课程内容（1）检测仪表概述：测量过程及测量误差、检测仪表的性能指标、工业仪表的分类（2）压力检测及仪表：压力单位及表示方式、弹性式压力计、电气式压力计（霍尔片式、应变 片式、压阻式、电容式）、智能型压力变送器、压力计的选用及安装。（3）流量检测及仪表：流量的表示方式及单位、差压式流量计、转子流量计、椭圆齿轮流量计、 旋涡流量计、电磁流量计、流量测量仪表的选型。（4）物位检测及仪表：物位检测仪表类型、差压式液位变送器、电容式物位传感器、核辐射物 位计、物位检测仪表选型。（5）温度检测及仪表：温度检测方法、热电偶温度计、热电阻温度计、电

6、动温度变送器、一体 化温度变送器、温度仪表的选用及安装。（6）现代检测技术与传感器开展：软测量技术的开展、现代传感器技术的开展。（7）显示仪表：数字式显示仪表、无笔无纸记录仪、虚拟显示仪表。（二）教学要求重点掌握检测仪表的性能指标，压力传感器、流量传感器、物位传感器、温度传感器的结构、 工作原理、选用及安装。（三）重点与难点（1）弹性式压力计的原理，电气式压力计（霍尔片式、应变片式、压阻式、电容式）的原理， 压力计的选用。（2）差压式流量计、转子流量计的工作原理，转子流量计的校正。（3）差压式液位变送器、电容式物位传感器的原理。（4）热电偶温度计、热电阻温度计的原理。第四章、自动控制仪表（一）

7、课程内容（1）概述：基地式控制仪表、单元组合式仪表中的控制单元、以微处理器为基元的控制装置（2）基本控制规律及其对系统过渡过程的影响：位式控制、比例控制、积分控制、微分控制（3）模拟式控制器：基本构成原理及部件、DDZHI型电动控制器。（4）数字式控制器：数字式控制器的主要特点、基本构成、KMM可编程调节器。（5）可编程控制器（PLC）： PLC概述、PLC基本组成、PLC编程语言。（二）教学要求重点掌握基本控制规律的数学描述以及它们对自动调节系统过渡过程的影响、调节特点，一般 性了解自动控制仪表的结构及工作原理、了解PLC。（三）重点与难点基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。第五章、执行器

8、（一）课程内容（1）气动执行器：结构和分类、控制阀的流量特性（直线流量特性、等百分比流量特性、抛物 线流量特性）、控制阀的选择、气动执行器的安装及维护（2）电动执行器简介。（3）数字阀与智能控制阀。（二）教学要求重点掌握气动执行器的流量特性及对调节过程的影响，一般性了解气动执行器的结构和分类、 选择、安装及使用，电动执行器的结构和原理。（三）重点与难点控制阀的理想流量特性。第六章、简单控制系统（-）课程内容（1）简单控制系统的结构与组成。（2）简单控制系统的设计：被控变量的选择、操纵变量的选择、测量元件特性的影响、控制器 控制规律的选择、简单控制系统设计实例。（3）控制器参数的工程整定：临界比

9、例度法、衰减曲线法、经验凑试法。（二）教学要求掌握简单控制系统的基本概念，学会根据工艺要求及对象特性，合理确定系统的各个组成的一 般思路及方法。(三)重点与难点简单控制系统的设计。第七章、计算机控制系统(-)课程内容(1)概述：计算机控制系统的组成、特点、开展过程。(2)集散控制系统(DCS)： DCS的特点、基本组成、CENTUM-CS集散控制系统。(3)现场总线控制系统(FCS)： FCS的特点、现场总线国际标准化、主要FCS简介。(二)教学要求了解DCS和FCS的基本概念，结构特点及应用状况。(三)重点与难点集散控制系统(DCS)的特点、组成。三、学时分配及教学方法章(按序填写)教学形式

10、及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实验上机课程实践小计绪论10001讨论法1、2第1章40004讲授法2第2章40004讲授法2第3章1000010研究型教学方法1第4章40004研究型教学方法2第5章40004讨论法1、2第6章40004讲授法1、2第7章10001讨论法2合计3200032四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注平时成绩考勤、课堂表现和课后作业0.2期末考试闭卷考试0.8五、参考书目及学习资料1 .厉玉鸣主编，化工仪表及自动化（第四版），化学工业出版社，2006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，2006年。六、大纲说明1 .本课程采用多媒体教学，辅以实物教学。2 .每次课后布置24条作业，作业总量约为50道概念题、思考题及计算题，以便学生理解教 学内容。2017年7月6日