《仪表与自动化》课程教学大纲

《仪表与自动化》课程教学大纲一、基本情况课程代码：1031239101课程名称（中/英文）：仪表与自动化/InstrumentalandAutomation课程类别：专业选修课开课学期：第七学期学分：1.5总学时：24学时理论学时：24学时实验/实践学时：0学时适用专业：环境工程适用对象：本科先修课程：高等数学、电工与电子技术、大学物理开课学院：机械学院二、课程简介仪表与自动化是环境工程的专业选修课，通过本课程的学习，使学生了解自动化仪表的基本知识和自动控制系统的基本组成原理，对过程自控系统及相应的自动化仪表有一个全面的了解，掌握最基本的自动控制方面的知识和过程检测仪表、控制仪表的工作原理和工作性能，从而便于在生产实践中能根据生产工艺的要求，为自动控制系统的设计提供合理的、准确的工艺条件及数据。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑2.课程教学目标（1）了解自动化仪表、自动控制系统的基本概念，组成、分类、工作原理及性能指标。（2）了解各种测控仪表的基本工作原理和应用；计算机控制系统的基本组成和典型应用。（3）掌握简单控制系统的设计、参数整定方法。课程教学目标教学内容教学方法目标1：了解自动化仪表、自动控制系统的基本概念，组成、分类、工作原理及性能指标。过程检测和控制仪表工作原理和工作性能；化工仪表及自动化的应用、作用及内容；自动控制系统的基本概念，组成、分类、工作原理及性能指标；化工仪表及自动化所涉及的基本知识。1.授课2.启发式教学3.案例分享课4.动画视频目标2：了解各种测控仪表的基本工作原理和应用；计算机控制系统的基本组成和典型应用。各种测控仪表的基本工作原理和应用；了解各种检测仪表的结构特点；模拟控制器工作原理，了解数字控制器及新型控制系统；计算机控制系统的基本结构。1.授课2.启发式教学3.案例分享课目标3：掌握简单控制系统的设计、参数整定方法。简单控制系统的结构与组成；被控变量的选择、操纵变量的选择及测量元件特性的影响；控制器参数的工程整定。1.授课2.案例分析和讨论3.动画视频3.主要教学内容与课程教学目标之间的对应关系四、教学内容章节教学目标教学内容教学要求教学难点教学活动第一章自动控制系统基本概念了解化工仪表及自动化的应用、以及自动控制系统的基本构成结构。1.1化工自动化的主要内容1.2自动控制系统的基本组成及表示形式1.4自动控制系统的过渡过程和品质指标了解化工仪表及自动化的应用、作用；掌握化工仪表及自动化所涉及的基本知识和自动控制系统的品质指标。【本章重点】自动控制系统的基本组成、品质指标。【本章难点】管道及仪表流程图。【课程介绍】本门课程的背景、目的、任务、意义和具体要求【课堂讲授】化工自动化的基本内容、自动控制系统的描述形式及过程响应分析。【习题作业】P16，4、6、21【教学方式】讲授\案例教学第二章过程特性及其数学模型掌握对象特性参数的定义、特点，了解对象数学模型的建立方法。2.1化工过程的特点及其描述方法2.2对象数学模型的建立2.3描述对象特性的参数重点学习对象特性参数的定义、特点，结合专业特点讲授对象数学模型的建立方法。【本章重点】化工过程的数学模型。【本章难点】对象数学模型的建立。【课前预习】化工过程的数学建模方法。【课堂讲授】化学过程的描述方法、过程建模的基本方式、以及特性参数。【习题作业】P32，4，14【教学方式】讲授\案例教学第三章检测仪表与传感器掌握测量过程中的基本概念；掌握各种检测仪表的工作原理、使用；了解各种检测仪表的结构特点。3.1概述3.2压力检测及仪表3.3流量检测及仪表3.4物位检测及仪表3.5温度检测及仪表掌握自动化仪表中检测仪表的工作原理，了解其结构特点，熟悉各种检测仪表应用范围。【本章重点】各种检测仪表的工作原理。【本章难点】各种检测仪表应用选型。【课前预习】四大热工检测参量的基本检测方法。【课堂讲授】检测仪表的工作原理及结构特点，以及相应的检测方法。【习题作业】P104，2、6、21、38、51、65【教学方式】讲授\案例教学第四章自动控制仪表了解基本控制规律、模拟控制器工作原理、数字控制器及新型控制系统；掌握基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。4.1概述4.2基本控制规律及其对系统过渡过程的影响4.3数字式控制器4.4可编程序控制器了解模拟控制器工作原理、数字控制器及新型控制系统；掌握基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。【本章重点】基本控制规律。【本章难点】基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。【课前预习】控制仪表的基本功能和其结构特点。【课堂讲授】基本控制规律、数字控制器和可编程控制器的结构特点。【习题作业】P140，3、10、22【教学方式】讲授\案例教学第五章执行器了解气动、电动执行器的结构与分类，阀门定位器的工作原理；掌握气动执行器的工作原理、控制阀的选择。5.1气动执行器5.2电动执行器5.3电-气转换器及电-气阀门定位器5.4数字阀与智能控制阀了解气动、电动执行器的结构与分类，阀门定位器的工作原理；掌握气动执行器的工作原理、控制阀的选择【本章重点】气动执行器。【本章难点】电-气转换器及电-气阀门定位器的应用。【课前预习】执行器的基本功能。【课堂讲授】气动、电动执行器的结构、工作原理；电-气阀门定位器的应用案例、智能控制阀的基本工作原理。【习题作业】P152，1、13、15【教学方式】讲授\案例教学第六章简单控制系统了解简单控制系统的结构与组成；基本掌握被控变量的选择、操纵变量的选择及测量元件特性的影响。6.1简单控制系统的结构与组成6.2简单控制系统的设计6.3控制器参数的工程整定了解简单控制系统的结构与组成；基本掌握被控变量的选择、操纵变量的选择及测量元件特性的影响。【本章重点】简单控制系统的设计。【本章难点】被控变量的选择、操纵变量的选择。【课前预习】简单控制系统的基本结构。【课堂讲授】简单控制系统的结构与组成，及其控制系统设计。【习题作业】P169，1、4、10【教学方式】讲授\案例教学第九章计算机控制系统了解计算机控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、网络控制系统的结构和工作原理。9.1概述9.2集散控制系统9.3现场总线控制系统9.4网络控制系统了解计算机控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、网络控制系统的结构和工作原理。【本章重点】计算机控制系统的工作原理。【课前预习】计算机控制系统的基本组成。【课堂讲授】计算机控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、网络控制系统的结构和工作原理。【习题作业】【教学方式】讲授\案例教学五、教学安排序号教学内容学时对应课程教学目标对应毕业要求指标点1第一章自动控制系统基本概念21、32第二章过程特性及其数学模型21、33第三章检测仪表与传感器81、24第四章自动控制仪表41、2、35第五章执行器21、26第七章简单控制系统41、2、37第九章计算机控制系统21、2合计24六、课内实验教学安排七、课程考核方式与评分标准1、考核方式教学目标的考核方式序号教学目标考核内容考核方式1了解自动化仪表、自动控制系统的基本概念，组成、分类、工作原理及性能指标。过程检测和控制仪表工作原理和工作性能；化工仪表及自动化的应用、作用及内容；自动控制系统的基本概念，组成、分类、工作原理及性能指标；化工仪表及自动化所涉及的基本知识。课堂讨论+习题作业+期末论文（或方案设计）2了解各种测控仪表的基本工作原理和应用；计算机控制系统的基本组成和典型应用。各种测控仪表的基本工作原理和应用；了解各种检测仪表的结构特点；模拟控制器工作原理，了解数字控制器及新型控制系统。课堂讨论+习期末论文（或方案设计）3掌握简单控制系统的设计、参数整定方法。简单控制系统的结构与组成；被控变量的选择、操纵变量的选择及测量元件特性的影响；控制器参数的工程整定。课堂讨论+习题作业+期末论文（或方案设计）2、总成绩构成总成绩构成表序号教学目标教学目标在各考核方式中的比例教学目标占总成绩比例课堂讨论+习题作业期末论文或方案设计1了解自动化仪表、自动控制系统的基本概念，组成、分类、工作原理及性能指标。30%30%0.32了解各种测控仪表的基本工作原理和应用；计算机控制系统的基本组成和典型应用。30%30%0.33掌握简单控制系统的设计、参数整定方法。40%40%0.4考核方式占总成绩比例40%60%100%3、评分标准1）、课堂讨论评分标准课堂研讨提问可以提高学生的学习兴趣，提升学生的专注度，采用现场记录打分模式给出成绩。预习和课堂研讨评分标准：考核内容90-100分75-89分60-75分小于60分课堂讨论积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解积极参加课堂讨论能够主动参加课堂讨论不能主动参加课堂讨论2）、习题作业评分标准作业严格杜绝相互抄袭及资料原样抄袭，要求根据自己的理解，参考一些文献进行回答。具体评分标准如下：考核内容90-100分75-89分60-75分小于60分作业完成进度提前完成按时完成延时完成没有完成独立完成情况独立完成独立完成基本独立完成有抄袭现象基本概念掌握程度80%以上的概念清晰60%以上的概念清晰40%以上的概念清晰40%以下的概念清晰计算流程的规范和准确性完全正确、规范基本正确、规范大部分正确、规范计算结果错误、流程不规范3）、期末论文或括方案设计评分标准如下：考核内容90-100分75-89分60-75分小于60分完成进度提前完成按时完成延时完成没有完成完整性方案能够覆盖80%以上设计内容方案能够覆盖60%以上设计内容方案能够覆盖40%以上设计内容方案能够覆盖40%以下设计内容解决问题的方案合理性方案能够解决80%以上的主要问题方案能够解决60%以上的主要问题方案能够解40%以上的主要问题不能制定方案八、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源建议教材：厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（化学工程与工艺专业适用）(第六版