《自动化仪表》课程教学大纲.pdf

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1、自动化仪表课程教学大纲 课程代码：030142003 课程英文名称：Automatic Instruments 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：自动化专业 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标 本课程讲授生产过程自动化控制系统中使用的各种检测、控制仪表的工作原理，及组成控制系统的使用方法。通过本课程的学习，使学生掌握自动化仪表的基本知识、基本理论和分析使用方法，初步具有调节系统、复杂调节系统的结构选型以及自动调节系统的设计、分析能力。（二）知识、能力及技能方面的基本要求 基本知识。要求学生充分认识自动化仪表在过程自动化控制过

2、程中的作用；掌握各种检测仪表、变送仪表、显示仪表和控制器的作用和工作原理；了解和掌握现场总线控制系统中现场仪表的主要特点和基本结构。基本能力。通过学习使学生具备利用自动化仪表进行工业过程自动控制的基本能力。基本技能。学生会进行常用检测、变送仪表的测量和使用，会在系统中合理的使用仪表。（三）实施说明 教师在课堂上应对基本原理概念等进行必要的讲授，并对其中的重点和难点作较详细的论述。讲课中应当理论联系实际，可通过实例进行讲解，也可采用电子教案或CAI 课件授课，以加深学生对有关概念、理论和方法的理解。采用引探教学方法，教师讲授紧密结合课堂讨论，注重培养学生独立分析问题、解决问题的能力。以提问的形式

3、直接引入教学内容，通过教、学、做相结合的教学模式，从应知、应会两个方面进行教学；并通过问答讨论和课前予习来提高学生学习的积极性、主动性，通过课后练习来加深理解课堂内容，更好地掌握理论知识。（四）对先修课的要求 自动检测技术和自动控制原理等课程是本课程的基础。（五）对习题课、实践环节的要求 应结合教学大纲内容，合理布置适量习题。习题的重点是：检测仪表、调节器、执行器和防爆栅的工作原理和使用特点；现场总线仪表的基本组成和功能。在实验条件允许的情况下，进行适量课外实验。（六）课程考核方式 1.考核方式：考查。2.考试方法：开卷。3.课程总成绩：最终理论考试、平时考核（包括中期考试、作业、小测验、提问

4、等）、实验环节考核成绩的总和。（七）参考书目 1自动化仪表及过程控制（第四版），施仁等，电子工业出版社，2009 年 2 月；2.现场总线仪表，韩兵等，化学工业出版社，2007 年 7 月；3自动检测技术及仪表控制系统(第二版)，张宝芬，化学工业出版社，2005 年 3 月。二、中文摘要 本课程是自动化专业学生选修的一门专业基础课程。通过学习使学生掌握温度、压力、流量、液位等检测仪表和成份分析仪表的测量原理、结构、调理电路及其变送器的工作原理；PID 调节器的基本原理和PID 运算电路；重点掌握新一代的智能仪表现场总线型仪器仪表的应用前景、基本结构，几种通讯协议。培养学生独立设计基于现场总线的

5、仪表测量系统的能力。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。三、课程学时分配表 序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 概述 2 2 0 0 1.1 自动化仪表及其发展概况、电动单元组合仪表及其控制系统的组成、仪表的基本技术指标。2 2 检测仪表 8 8 0 0 2.1 温度检测仪表 2 2.2 压力检测仪表 2 2.3 流量检测仪表 2 2.4 液位检测仪表、成分分析仪表 2 3 调节器 6 6 0 0 3.1 调节器的调节规律、ID 运算电路 2 3.2 PID 调节器的阶跃响应和频率特性、PID 调节器的线路实例 2 3.3 数字控制算法、单回路可编程序控

6、制器 2 4 执行器和防爆栅 4 4 0 0 4.1 执行器 2 4.2 防爆栅 2 5 现场总线仪表 4 4 0 0 5.1 现场总线仪表的基本组成、现场总线仪表的功能 2 5.2 过程控制现场总线仪表 2 合计 24 24 四、教学内容及基本要求 第 1 部分 概述 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容：1.自动化仪表及其发展概况；2.电动单元组合仪表及其控制系统的组成；3.仪表的基本技术指标。重 点:仪表的基本技术指标 难 点:仪表的基本技术指标 第 2 部分 检测仪表 总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0 具体内容:1.温度检测仪表 2.压

7、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 重 点:1.常用温度仪表、压力仪表、液位仪表、流量仪表和成分仪表的工作原理 2.热电偶温度变送器的基本结构 难 点:热电偶温度变送器的工作原理 习 题:热电偶温度变送器的工作原理 力平衡压力变送器的工作原理 第 3 部分 调节器 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 具体内容: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.单回路可编程序控制器 重 点:1.PID 调节器的线路的组成 2.基本PID 的离散表达式 难 点:P

8、ID 运算电路组成原理 数字式调节器的优、缺点及改进措施 习 题:几种调节规律的特性比较 数字控制算法采样周期的一般选择原则 第 4 部分 执行器和防爆栅 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:1.执行器 2.防爆栅 重 点:1.电气转换器及阀门定位器的工作原理 2.防爆栅的基本工作原理 难 点:调节阀固有流量特性和工作流量特性 习 题:气动执行器的组成与分类 执行器气开/气关的形式及其选择原则 第 5 部分 现场总线仪表 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容：1.现场总线仪表的基本组成 2.现场总线仪表的功能 3.过程控制现场总线仪表 重 点:1.现场总线仪表的软硬件结构 2.现场总线仪表的功能块 3.现场总线温度测量仪表 难 点:温度测量圆卡和仪表卡的软硬件实现 习 题:现场总线仪表的两类基本功能块 温度测量仪表的总体设计构架 编写人：马景富 纪振平 张大伟 审核人：纪振平 批准人：张焕君