《化工过程控制与自动化仪表》教学大纲.docx

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1、化工过程控制与自动化仪表教学大纲课程中文名称：化工过程控制与自动化仪表课程英文名称：Chemical Process Control and Automation Instrument课程编号：J1462 学分：1学时：16 开课学期：5先修课程：化工制图与CAD、化工原理、电工学 后续课程：生工设备与车间设计、生产实习、毕业设计(论文) 适用专业：生物工程 使用教材：化工仪表及自动化，厉玉鸣主编，化学工业出版社，第五版 开课单位：生物与制药学院 一、课程性质与课程目标本课程是生物工程专业的一门工程基础课程，也是生物工程专业基础的必修 课。主要讲授生物工程相关领域中涉及温度、压力、流量和物位等

2、工艺参数的测 量仪表及自动化控制系统的专业知识，培养学生将这些知识用于解决生物工程领 域，特别是食品发酵与生物医药生产的自动化设计、运行、管控等复杂工程问题 的能力。本课程对毕业要求工程知识1.2和问题分析2.2具有重要支撑，具体的 课程目标为：(1)掌握生物工程相关领域中涉及温度、压力、流量和物位等化工生产工艺 参数的测量仪表及自动化控制系统的工程基础知识；(2)掌握化工测量仪表的原理、结构、计算和选型及化工生产自动化控制系统的专业知识，并能够用于生产过程的控制，解决食品发酵与生物医药自动化生 产的运行和管控中可能存在的复杂工程问题。二、课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标对毕业要求的支撑关

3、系毕业要求观测指标点毕业要求课程目标1:掌握生物工程相关领域中涉及温度、压力、流量和物位等化工生产工艺参数的测量仪表及自动化控制系统的工程基础知识；1.2掌握解决食品发酵、生物医药等领域复杂 工程问题所需的工程基础知识，能够针对生物 加工过程的单元操作和生化反应建立数学模 型，得出关键控制参数。1工程知识课程目标2：掌握化工测量仪表的原理、结构、计算和选型及化工生产自动化控制 系统的专业知识，并能够用于生产过程的控制，解决食品发酵与生物医药自动化 生产的运行和管控中可能存在的复杂工程问题。2.2能够运用生物工程的原理和数学模型方法， 正确表达食品发酵与生物医药生产中关键环 节的特征。2问题分析

4、三、教学内容、教学进度及教学要求序 号章节教学内容学时分配教学要求学生任务(用于及时分析课程目标达成度)作业要求课堂要求1第一章自动控制 系统基本 概念(1)化工自动化的主要内容；(2)自动控制系统的基本组成 及表示形式；(3)自动控制系统的分类；(4)自动控制系统的过渡过程 和品质指标基本要求；2教学重点：(1)自动控制系统的组成；(2)自动调节系统方块图及其分类；教学难点：过程控制系统品质指标的意义； 教学方法：课后2-3题如：自动控制系统的组成； 根据实例指出控制点的图形 符号和字母代号；往届全国大学生化工或制药 设计竞赛作品中涉及自动化 控制点的专题讨论(课程目标 1、2)思政点：钱学

5、森与自动化控 制引用科学家故事讲述自(1) PPT讲授，结合实物图片、过程 动画启发式教学；(2)案例教学；动化控制的发展历程和工匠 精神2第二章检测仪表 与传感器(1)测量过程和测量误差、仪 表的性能指标的基本知 识；(2)压力、流量、物位和温度 等参数的测量原理、方法 及应用4教学重点：(1)误差的基本知识；(2)各类压力、流量、物位和温度测 量仪表的基本原理及其应用范 围；教学难点：各类压力、流量、物位和温度测 量仪表的选型；教学方法：(1) PPT 讲授;(2)结合实物图片、仪表测量原理及 过程过程视频演示；课后2-3题如：压力、流量、物位和温 度测量的典型仪表的基本原 理；根据实例计

6、算所需压力 表的型号、测量范围和精度 等级掌握PID的标注方法，对各 类压力、流量、物位和温度 测量仪表的选型(课程目标 2)思政点：引用“知其不善， 则速改以从善”-讲述测量仪 表的改进3第三章 自动控制 仪表(1)自动控制仪表概述；(2)基本控制规律及其对系统 过渡过程的影响；(3)模拟式控制器基本原理， 数字式控制器简介；2教学重点：(1)基本控制规律(比例控制、积分控 制、微分控制)及其对系统过渡过程 的影响；(2)模拟式控制器基本原理；教学难点：(1)dd乙in型电动控制器特点及基本 工作原理；教学方法：课后2-3题如：控制器有哪些基本控制 规律；分析比例、积分、微 分控制规律各自的

7、特点掌握比例、积分、微分的控制规律。(课程目标2)思政点：中国革命的三大法 宝-讲解工业过程控制中的 “消灭”误差的方式(DPPT讲授，结合实物图片、过程动 画启发式教学；(2)案例教学；4第四章 执行器(1)气动执行器的结构、分类、 流量特性、控制阀的选择；(2)电气转换器与电气阀门定 位器；2教学重点：(1)执行机构正反作用、执行器气开、气关形式及其选择；(2)气动执行器的安装和维护；教学难点：(1)电-气转换器工作原理；教学方法：(l)PPT讲授，结合实物图片和视频；(2)案例教学；课后2-3题如:控制阀的工作流量特性； 气动执行器的气开式与气关 式的选择原则掌握生产中气动执行器的气 开

8、式与气关式的选择(课程 目标2)5第五章 简单控制 系统(1)简单控制系统的结构与组成；(2)简单控制系统的设计；2教学重点：(1)简单控制系统的设计方案；教学难点：(1)被控变量、操纵变量的选择原则；(2)控制器正、反作用确定的方法；教 子月法：(l)PPT讲授，结合动画启发式教学； (2)案例教学；课后2-3题如：简单控制系统的组成部 分及各部分的作用；被控变 量、操纵变量的选择原则掌握发酵罐的简单控制系统 方案。(课程目标2)思政点：辩证思维“外因通 过内因起作用”-讲述被控变 量和操作变量的确定6第六章 复杂控制 系统(1)串级控制系统的特点及应 用；(2)均匀控制系统的特点及应 用；

9、(3)比值控制系统的特点及应 用；(4)前馈控制系统的特点及应 用；2教学重点：串级控制系统的结构、工作过程、 特点及应用场合；教学难点：串级控制系统主副变量的确定和 控制器正反的的选择；教学方法：(l)PPT讲授，结合动画启发式教学；(2)案例教学；课后2-3题如：串级控制系统的特点和 应用场合；结合实例确定控 制系统的类型和控制过程掌握精镭塔的自动控制方案 的设计(课程目标2)。思政点：精福塔的节能降耗7第七章 典型化工 单元的控 制方案(1)传热设备的自动控制；(2)精储塔的自动控制；(3)生化过程的控制；2教学重点：典型生物工程领域相关操作的控 制方案(传热设备、精储塔、生化过 程的控

10、制方案设计)；教学难点：精馄塔设备的控制方案；教学方法：(l)PPT 讲授；(2)相应仿真软件的运行演示或播放 企业现场录制的视屏等方式；(3)案例教学;课后2-3题如：精储塔的主要干扰因素 有哪些？并画出精储塔的控 制方案；发酵罐的控制方案充分理解控制技术在设备运 行和效率提升中的重要作用(课程目标1、2)四、课程考核方式、成绩评定标准及对课程目标达成度的支撑4.1课程的考核与成绩评定本课程的考核方面：平时成绩：平时作业2()分+课堂专题讨论1()分+PID作品2()分；期末考试5()分。 课程总评成绩构成如下：平时作业课堂专题讨论PID作品期末考试201020504. 2课程平时成绩考核评

11、价标准考核方式所占比重100x9090x8080x7070x6060x作业20作业完整,准确率90%,字迹 工整，思路清晰，提交及时。作 、也完整，准确 率80%,字迹工整。作业较完整,准确 率70%,不多于2 次不交。作业准确率60%, 不多于4次不交。作业5次以上没 交，正确率60%。课堂专题 讨论10积极参与教学活动，积极举手 发言，踊跃发起和参与讨论， 能掌握相关的知识点，准确 率 90%。积极参与教学活动，举 手发言，踊跃参与讨论， 能掌握相关的重要基本 知识点，准确率80%。能参与教学活动， 偶尔举手发言，能 够参与讨论，能掌 握相关的基本知 识点，准确 率 70%。能参与教学活动

12、， 很少举手发言，较 少参与讨论，对相 关的基本知识点 掌握不够，准确 率 60%。不参与教学活动， 从不举手发言，也 不参与讨论，对相 关的基本知识点 掌握不够，准确率 60% oPID作品20设计图纸符合化工PID制图规 范，布局匀称，线条粗细合理， 控制点设计合理，整洁美观。设计图纸符合化工PID 制图规范，控制点设计 比较合理，布局匀称， 线条粗细合理，整洁美 观。设计图纸符合化 TPID制图规范， 控制点设计比较 合理，布局匀称， 线条粗细比较合 理，图面较整洁。设计图纸符合化 工PID制图规范， 有控制点设计，内 容较齐全，整个图 纸无明显错误。图纸不规范，无控 制点，布局不合 理

13、，图面不够整洁 美观。4.3课程考核对课程目标达成度的支撑考核环节分值考核/评价细则（具体细则参考表3.1）课程目标12作业20考核学生平时对每章知识点的掌握和理解程度。137教学活动10根据课堂参与教学活动的积极性，准确性以及讨论等方面的表现打分。28PID作品20根据图纸和控制点设计打分。1()1()考试50卷面成绩按100分制计算，然后乘以总评成绩所占的比例在记录为最终成绩。填空题：计20分；考核专业基础知识和课程目标1的达成度；（目标1）简答题：计30分；考核专业基础知识和课程目标1的达成度；（目标1）计算题：计20分；考核将专业知识用于解决复杂工程问题的能力和课程目标2的达成度；（目标2） 分析题：计10分；考核将专业知识用于解决复杂工程问题的能力和课程目标2的达成度；（目标2） 综合题：计20分；考核将专业知识用于解决复杂工程问题的能力和课程目标2的达成度；（目标2）2525合计：10（）分5050五、其它参考教材1、过程装备控制技术及应用，王毅，张早校主编，化学工业出版社，2007 年7月第2版。2、过程控制与自动化仪表，潘永湘，杨延西，赵跃主编，机械工业出版社, 2011年6月第2版。3、化工仪表及自动化，孟华，刘娜，厉玉鸣主编，化学工业出版社，2009 年3月第1版。