化学化工学院应用化学专业《化工仪表及自动化》教学大纲

化学化工学院应用化学专业《化工仪表及自动化》教学大纲—、说明适用专业先修课程应用化学大学物理、化工原理、电子电工学总学时48(32+16)总学分2.5（一）本课程的目的、要求化工仪表及自动化是从自动控制系统的基本概念入手及简单控制系统、复杂控制系统与新型控制系统。（二）内容选取和实施中注意的问题4832,安排16（三）教学方法意把理论与开设的实验配套讲解。（四）考核方式本课程为考察课，平时成绩及作业40%+实验成绩40%+期末化工自动化单元小设计20%；满分100分。（五）教学内容与学时分配教学章节教学章节教学内容学时安排备注12自动控制系统的基本概念过程特性及数学模型33345检测仪表及传感器自动控制仪表执行器9336简单控制系统47复杂控制系统68新型控制系统1二、大纲内容第一章自动控制系统的基本概念自动控制系统的组成自动控制系统的方块图说明与要求：掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；理解自动控制系统中常用的各种术语，掌握方块图的意义及画法；熟悉管道及控制流程图上常用符号的意义；了解控制系统的几种分类形式，掌握系统的动态与静态；掌握闭环控制系统在阶跃干扰（扰动）程品质指标的含义。教学重点：自动控制系统的组成及各环节作用教学难点：自动控制系统的过渡过程第二章过程特性及数学模型数学模型及描述方法机理建模描述对象特性的参数说明与要求：了解建立被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法；掌握用机理建模的方法建立简单对象数学模型；义及其对控制质量的影响；教学重点：一阶对象、二阶对象特性参数K、T、τ含义及其对控制过程的影响。教学难点：对象数学模型建立的机理建模和实验建模，一阶对象、二阶对象特性参数、、τ义及其对控制过程的影响。第三章检测仪表及传感器检测仪表基本知识测量过程与测量误差检测仪表的品质指标检测系统中的常见信号类型检测系统中信号的传递形式检测仪表与测量方法的分类说明与要求：了解化工检测的发展趋势；理解测量过程与测量误差，检测仪表的品质指标；方法的分类。教学重点：教学难点：测量误差分析、检测仪表品质指标的计算确定、检测系统中信号的传递形式。压力检测压力单位及测压仪表弹性式压力计电气式压力计智能式变送器说明与要求：了解压力单位及测压仪表；理解并掌握各类压力计的机构原理和工作原理；教学重点：弹性式压力计、电气式压力计的测压原理。教学难点：压力计的选用及安装。流量检测差压式流量计转子流量计漩涡流量计质量流量计说明与要求：了解节流现象与流量基本方程式；理解各类流量计的机构原理和工作原理；教学重点：各类流量计的测量原理和方法，流量变送器的工作原理。教学难点：差压式流量计、转子流量计、质量流量计、椭圆齿轮流量计工作原理分析。物位检测物位检测的意义及主要类型差压式液位计说明与要求：了解物位检测的意义及主要类型；理解零点迁移的原理并掌握具体的计算方法；教学重点：差压式液位计和零点迁移问题。教学难点：法兰式差压变送器测量液位和零点迁移的判断及计算。温度检测概述热电偶温度计热电阻温度计说明与要求：了解测温仪表的分类和温度检测的基本原理；理解热电偶温度计、热电阻温度计、温度变送器的测量原理；教学重点：热电偶温度计、热电阻温度计、温度变送器的测量原理。温度补偿理论及方法。教学难点：热电偶温度计、热电阻温度计、温度变送器工作过程的线路分析。显示仪表模拟式显示仪表数字式显示仪表说明与要求：了解新型显示仪表的发展趋势；理解模拟式显示仪表原理以及工作原理分析；教学重点：自动平衡电子电位差计、电子自动平衡电桥和数字式显示仪表的结构原理和工作原理。教学难点：平衡电子电位差计、电子自动平衡电桥和数字式显示仪表的原理分析。第四章自动控制仪表控制仪表的作用与分类模拟式控制仪表说明与要求：了解自动控制仪表作用与分类，了解模拟式电动控制器的基本构成原理及各部分组成，掌握单回路数字控制器、可编程序控制器的基本情况。教学重点：DDZ-III教学难点：控制仪表的原理分析，KMM可编程调节器的实际运用。第五章执行器气动执行器气转换器说明与要求：了解执行器的作用及种类，理解气动执行器的结构与工作原理，制阀的流量特性及其种类，了解电动执行器的组成及作用。教学重点：种类。教学难点：控制阀的流量特性，电动执行器第六章简单控制系统概述被控变量的选择操纵变量的选择控制器控制规律的选择及参数整定说明与要求：了解简单控制系统的结构、组成及作用；掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则；了解各种基本控制规律的特点及应用场合；掌握控制器正、反作用确定的方法；教学重点：被控变量、操纵变量的选择。控制器控制规律的选择及参数整定。教学难点：控制器参数的整定方法，控制系统操作中的常见问题的分析及解决。第七章复杂控制系统串级控制系统说明与要求：掌握串级控制系统的结构、工作过程、特点及应用场合；掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正反作用的选择；了解串级控制系统中主副控制器参数的工程整定方法；理解设置均匀控制系统的目的及控制方案。了解比值控制系统的各种类型，掌握单闭环比值控制方案的结构及特点；掌握前馈控制系统的结构、特点及应用场合；了解积分饱和现象的产生及防止方法；理解分程控制系统的结构及应用场合；教学重点：选择。控制器参数整定与系统投运。教学难点：运。第八章新型控制系统自适应控制系统预测控制系统智能控制系统神经元网络控制模糊控制系统最优控制系统教学要求：了解自适应控制系统的特点、用途及主要类型；了解预测控制系统、智能控制系统与专家系统、模糊控制系统额基本概念；教学重点：新型控制系统的类型及用途，以及未来新型控制系统的发展趋势。教学难点：各类新型控制系统的控制原理。三、教材和主要参考书教材：厉玉鸣.化工仪表及自动化（第五版）.北京：化学工业出版社，2011.主要参考书：..化工仪表及自动化（第二版.修订/制定人：李梅生 审核人修订/制定日期：2013 年 09月附实验大纲：（一）实验目的、要求

一、说明本实验是为配合《化工仪表及自动化》课程的课题教学开设的。通过实验操作，使理性认识的同时增加感性认识，培养学生的实际动手能力。掌握化工生产过程主要参数（温度、压力、流量、物位等）使用方法。掌握化工生产过程自动控制系统中主要控制设备及装置的构成及工作原理。掌握自动控制系统的构成原理及控制系统的投运过程。了解自动控制系统的仿真技术及其使用方法。（二）实验内容的选取和实施中注意的问题本实验内容选取根据理论课所学内容和实验课时数选取四个典型的实验己的兴趣课余选取完成，选做实验不做强性要求。本课程以实验为主。（三）考核方式与要求采用理论与实践相结合的评定方法，满分100分，具体为：预习占20％，实验操作占40％，实验报告占40％。（四）实验项目与时数安排序号实验名称教学时数备注1单容自蘅水箱液位特性测试实验4必做2双容水箱特性的测试4必做3上下水箱液位串级控制4必做4单容液位定值控制系统4必做5锅炉内胆水温定值控制系统4选做6锅炉内胆温度特性的测试4选做7单闭环流量比值控制系统4选做8下水箱液位前馈-反馈控制系统4选做9盘管出水口温度滞后控制系统4选做二、实验内容实验一：单容自蘅水箱液位特性测试实验掌握单容水箱的阶跃响应测试方法；说明和要求：成实验报告。实验二：双容水箱特性的测试掌握双容水箱的阶跃响应测试方法；说明和要求：详细记录测试数据，画出特性曲线图，完成实验报告。实验三：上下水箱液位串级控制了解复杂过程控制系统的构成；串级控制方法；控制要求：超调量σ＜20%，调节时间说明和要求：学会水箱液位串级控制操作，详细记录测试数据，完成实验报告。实验四：单容液位定值控制系统了解简单过程控制系统的构成；掌握简单过程控制的原理；控制要求：超调量σ＜20%，调节时间说明和要求：详细记录测试数据，画出定值控制特性曲线图，完成实验报告。实验五：锅炉内胆水温定值控制系统（选做）了解单回路温度控制系统的组成及工作原理；研究PPIPD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用；说明和要求：详细记录测试数据，画出单回路温度控制定值控制特性曲线图，完成实验报告。实验六：锅炉内胆温度特性的测试（选做）了解锅炉内胆温度特性测试系统的组成原理；说明和要求：详细记录测试数据，画出特性曲线图，完成实验报告。实验七：单闭环流量比值控制系统（选做）了解单闭环比值控制系统的原理与结构组成；说明和要求：实验预习报告及实验报告。实验八：下水箱液位前馈-反馈控制系统（选做）反馈控制系