信息化教学设计案例

1、自动控制基本概念信息化教学设计案例设计者陶运道姓名陶运道电子信箱taoyundao电话区县安庆市学校名称安徽化工学校日期案例摘要教学题目自动控制概念所属学科自动控制学时安排2 学时年级所选教材化工仪表及自动化第四版编者：厉玉鸣化学工业出版社一、学习目标与任务1学习目标描述（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）知识与技能（ 1 ）知识目标基础目标 : （是要求学生必须掌握的 ）掌握自动控制系统概念及组成提高目标 : （有能力的同学掌握的）利用自动控制概念解释有关控制系统工作原理（2）能力目标培养学生自主学习、协作学习的能力培养学生的想象力、理解力初步培养学生关于自动控制基本概念过程与方法利

2、用网站辅助作用，在学生自主、合作学习上结合教师的指导帮助，顺利的完成任务。情感态度与价值观通过实训过程欣赏自动控制技术的优点：通过学习自动控制概念提高学生对自动控制系统认识；通过自动控制系统实训， 培养学生操作水平， 掌握自动控制组成， 进一步理解自动控制概念，把自动控制概念与实际控制系统有机结合起来；在学习过程中力求加强学生与他人合作的意识和进行终身学习的意识。2学习内容与学习任务说明（学习内容的选择、学习形式的确定、学习结果的描述、学习重点及难点的分析）学习内容（1）学习重点自动控制系统组成及自动控制基本原理（ 2）学习难点能够活用自动控制原理，解释自动控制作用学习要求（1）明确本课的学习

3、目标（2）联系所学知识和技能，掌握自动控制系统组成及自动控制基本原理3问题设计（能激发学生在教学活动中思考所学内容的问题）自动控制系统好处不言而喻，我们生活中遇到那些系统是自动控制的，今天同学们想一想，找一找。二、学习者特征分析（说明学生的学习特点、学习习惯、学习交往特点等）学习特点1. 学习中使用形象化符号进行学习学习对象为中职学生，由于物理知识贫乏，数学知识短板，在版书、课件、网页中大量使用图片或动画来展示基本概念。2利用实训设备驱动学习利用学生好奇心，开展实训教学以提高学习积极性。学习习惯中职学生知识面不宽，具备一定的发散思维能力和较强的交流能力，为开展协作性学习提供了必要条件；学生有一

4、定实际操作的愿望，为实训教学提供可能。三、学习环境选择与学习资源设计1学习环境选择（打）（1）WEB 教室（2）局域网 （ 3）城域网（4）校园网（5）因特网（ 6）其他2学习资源类型（打）（1）课件（2）设备 （ 3）专题学习网站 （4）多媒体资源库（5）案例库（ 6）题库 （7）网络课程（8）其他3学习资源内容简要说明（说明名称、网址、主要内容）教师开放专题网站：自动控制系统有关有关理论及练习四、学习情境创设1学习情境类型（打）（1）实训情境 （2 ）问题性情境（3）虚拟情境（4 ）其他2学习情境设计问题情境：利用 CS2000 设备，学生进行实操，分别进行液位人工控制和自动控制。在实训基

5、础上学习有关自动控制系统有关概念。五、学习活动组织1自主学习设计（打，并填写相关内容）类型相应内容使用资源学生活动教师活动（1）抛锚式1实训：人工控制方式及自1CS2000 实训设操作，学引导、讲解，动控制方式备习，提问指导2理论学习：自动控制系统2课件组成，自动控制系统原理3网站资源（2）支架式（3）随机进入式（4）其他2协作学习设计（打，并填写相关内容）类型相应内容使用资源学生活动教师活动（1）竞争（2）伙伴（3）协同网络课件，实训设备网上交流，分组讨论精心点拔（4）辩论（5）角色扮演（6）其他3教学结构流程的设计教学结构流程一、实训教学1创设学习情景，激发学习热情2在操作中提出问题，感受

6、学习快乐3带着问题，为自主学习创造条件二、自主学习1着疑问，利用网站教学要点进行自主学习2相互讨论，利用论坛发表自己的见解三、总结评价1学习内容总结2 对学习成果进行评价教学环节教师活动学生活动一 创设一研究CS2000组成一研究CS2000组成情境1学生分4 组，每组45人，并选出组长，1 由班长对学习分组，并选出组自主学习以组为单位进行，以下同。长，确定自主学习的单位。图 1 CS2000 装置2 指导学生对照附件图2 ，熟悉设备组成2 对照图和设备，熟悉设备，并记录。图 2 CS2000 结构二、上水箱液位进行人工控制二、上水箱液位进行人工控制1打开以水泵、电动调节阀、孔要求：利用CS2

7、000 设备，学生用手动阀板流量计组成的动力支路至上水对上水箱液位（液位为15cm ）进行控制。箱的出水阀门 .关闭动力支路上通1 引导学生认识水路走向往其他对象的切换阀门。2 指定用于控制液位手动阀2 打开控制柜中水泵、电动调节3 提示手动阀开度与液位关系阀的电源开关。4 引导学生思考人工控制需要我们哪些部3 利用手动阀将液位控制在指定位参与高度。三、对上水箱自动控制三、对上水箱自动控制要求：利用自动控制系统对上水箱液位（液1启动 DCS 上位机组态软件，位为 17cm ）进行控制进入主画面，然后进入实验一画1指导学生打开 DCS 组态软件并进入监控面。画面2用鼠标点击调出 PID 窗体框，

8、2引导学生观察液位上否稳定在指定值上然后在“SV”栏中设定设定液位为3提示学生哪些仪表参与了控制过程。17CM 。3.观察液位变化4结论3 积极思考（使学生处于积极主动的学习之中，为后面的讨论、交流做铺垫）四、实训过程收获与思考四、实训过程收获与思考选定以下要点，供学生思考和学习1同学们之间通过讨论确定学1.人工控制与自动控制有什么区别及优缺点。习目标和要点2 液位控制系统组成2通过网上论坛充分发表自己3 自动控制基本原理的见解注：同学们利用网络讨论室（生生、师生互动）进行网上讨论，大组汇报（已有知识水平情况，认识程度和综合任务有哪些困难）二、 自主第一节自动控制系统的组成学习一、列出液位人工

9、控制思考问题要点Pt100-5双金属温度计进水口进水口溢流口Pt100-3阀19出水口上水箱液位上水箱传感器阀7阀8Pt100-1溢流口出水口锅炉Pt100-4强制对流换热器内胆夹套阀6Pt100-2阀9阀17阀18阀5进水口电加热管散热管进水口进水口溢流口下水箱液位阀11阀12夹套传感器下水箱出水口出水口阀21阀20阀10电磁流量计阀13电动调电磁阀节阀阀16阀14阀15阀4孔板流量计储水箱压力表阀1小流量单相泵阀22单相泵放水口阀23图 3 人工操作图1 人工控制目的2 人工控制组成及过程3 人工控制缺点二、自动控制第一节自动控制系统的组成一、液位人工控制讨论以下问题，并记录1液位人工控制

10、目的将液位控制在要求高度，人和被控制水箱组成人工控制系统2人工控制组成及过程水箱是被控制对象眼睛：观察水位大脑：负责计算，将水位与希望的水位值相比较手：执行机构，大脑指挥手开动阀门（开大还是并小，以用动作幅度）水位比希望的水位高，并小阀门，水位低了，开大阀门，慢慢地将水位控制在希望的值。3人工控制缺点：控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要二、自动控制1 自动控制系统组成1自动控制系统组成对象，检测仪表，控制器，执行器。图 4液位自动控制2 它与人工控制系统联系2自动控制系统与人工控制联系检测仪表眼睛手执行器控制器大脑图 5 人工控制与自动控制联系第二节 自动控制系统的方块图第二节自动控制

11、系统的方块图一、自动控制系统的方块图组成1 方块图基本组成1 自动控制系统的方块图信号线，环节、分叉点、比较自动控制系统的方块图由环节、信号线、分点叉点、比较点组成。（1）信号线由方向线和变量组成（ 2） 环节（ 3）分叉点（ 4）比较点二、自动控制系统方块图1 自动控制系统方块图2 试着画出液位方块图学习在研究自动控制系统时，为了便于对系统分有关控制名词析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。3 画出换热器的温度控制系液位自动控制系统的地方块图画法统图 7 蒸汽加热器温度控制系统图 6 自动控制系统的方块图当进料流量或温度变化等因素被控对象 贮槽，被控变量液位 y引起出口物料温度变化时，

12、 可以将操纵变量 控制阀出料流量q该温度变化测量后送至温度控制干扰作用 进料流量的改变f器 TC。温度控制器的输出送至控2 自动控制系统名词制阀，以改变加热蒸汽量来维持出（1 ）被控对象需要实现控制的设备、机口物料的温度不变。械或生产过程称为被控对象。（2 ）被控变量对象内要求保持一定数值（或按规律变化）的物理量。（3 ）操纵变量受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值、起控制（控制变量）作用的变量称为操纵变量（控制变量） 。（4 ）干扰除操纵变量 ,作用于对象并引起被控变量变化的其他因素.（5 ）给定值工艺规定被控变量所要保持的数值。（6 ）偏差设定值与测量值之差。被控对象加热器注：其他控制

13、系统：用同一种形式地方块图被控变量出料口温度T可以代表不同的控制系统操纵变量加热蒸汽流量q干扰作用进料流量/ 温度的改变 f三、反馈三、反馈反馈是控制系统的输出（即被控变量）通过1学习反馈与闭环概念测量变送返回到控制系统的输入端，并与设定值比较的过程。1负反馈：反馈的结果使系统的输出减小的反馈类型。 e=x- z2研究自动控制系统控制过正反馈：反馈的结果使系统的输出增加的反程与反馈的关系馈类型。 e=x+z工业控制系统一般情况下都应为负反馈。2 闭环系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统称为闭环系统， 此时系统根据偏差控制，直至消除偏差。3 开环系统的输出没有被反馈回输入端，执行器仅

14、只根据输入信号进行控制的系统称为开环系统。系统的输出与偏差无关。自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。它与自动测量、自动操纵等开环系统比较,最本质的差别 ,就在于控制系统有无负反馈存在。图 8自动操纵系统方块图四、自动控制系统的分类按被控变量来分类，如温度、压力等控制系四、自动控制系统的分类1学习自动控制系统分类统；按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统；将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。其中第三种分类方法最普遍。1 定值控制方法“定

15、值”是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数2查找资料，找出定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统实例。注。学习过程中有些问题暂时不能保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变理解的可以放一放，随着学习深量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。入，慢慢就会理解。2 随动控制系统（自动跟踪系统）给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。3 程序控制系统（顺序控制系统）给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中应用比较普通。注：（1）对于学生通过网页、相互协商不能解决的问题，教师进行个别指导（2 ）对于不能完成基本任务的同学有重点指导。三、 学习小组推荐学习效果明显的同学，进行评价，做好1 学生自评思考总结。2 同学评进行课后留言活动，便于老师进行课后反思。3教师评六、学习评价设计1测试形式与工具（打）（1）课堂提问 （2 ）书面练习（ 3）达标测试（4）学生自主网上测试 （5 ）合作完成作品（6）其他 2测试内容自动控制系统由哪些部分组成？能说出自动控制系统工