过程控制原理课程教学大纲

《过程控制原理》课程教学大纲课程编号：课程类型：技术理论课程课程名称：过程控制原理开课单位：智能制造学院学时学分：56学时，3学分（其中：理论40学时，实验16学时）适用专业：自动化开课时间：第6学期一、课程定位《过程控制原理》课程是应用技术型本科自动化的一门技术基础理论课程，是理实一体化教学的课程类型。课程内容根据应用技术型本科自动化工程专业人才培养目标，自动化行业相关领域职业岗位（群）的任职要求所设，源于行业岗位所需的相关理论知识和操作技能。本课程的主要目的是使学生从理论和实践上让学生掌握以保证生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。学习表征过程的主要参量:温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。了解一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式和过程控制的主要方式。具有分析解决实际问题的能力和创新意识。学习本课程对于熟悉和掌握工业生产的基本概念和技术以及学习未来就业工作均具有重要意义。二、课程目标1.总体目标通过本课程学习使学生掌握过程控制的基本概念、过程参数的检测与变送、被控过程的的数学模型以及各种过程控制系统，达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高学生实际应用技能，并养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的实际开发过程的规范要求强化职业道德意识和职业素质养成意识。为从事专业领域的工作进行基本的知识和技能储备。2.具体目标（1）知识目标。学生通过本课程的学习，掌握过程控制系统的基本概念，过程控制系统的设计步骤，过程控制参数的采集与处理，过程控制系统数学模型的建立，简单过程控制系统的设计，高性能过程控制系统的设计，集散过程控制系统的设计。（2）能力目标。学生掌握过程控制系统常用仪器仪表，以及变送器基本原理，掌握测量温度、压力、流量、液位、成分等参数的方法，能够建立被控过程的数学模型，能够进行控制系统的设计、常用高性能过程控制系统的设计和复杂过程控制系统，实现特殊工艺要求。（3）素质目标。培养学生即具有独立思考，又具有团队精神，善于团结协作，共同完成任务的能力；培养学生文明操作和规范化操作的意识，培养诚实、守信、持之以恒，并能与人良好合作的素质，具有较强的自信心进取心和较强的责任心三、理论教学内容与要求序号教学内容教学要求建议学时重点难点教学方法和手段1过程控制系统的基本概念掌握过程控制系统的定义，过程控制的发展状况，过程控制系统的组成和特点，过程控制系统的设计步骤4重点：1.过程控制系统的概念2.了解常用过程控制测量参数难点：过程控制系统的设计步骤。课堂讲授、多媒体教学相结合的教学形式2过程参数的检测与变送掌握检测仪表的基本构成及仪表的统一信号标准，检测误差的概念、熟悉仪表的性能以及零点迁移与量程调整的确定与计算，变送器的构成原理、信号传输与接线方式，温度检测方法、熟悉温度变送器的工资原理、掌握其使用方法；压力、流量、物位等检测仪表的工作原理与使用方法，熟悉压力变送器的工作原理及使用特点；8重点：检测仪表的基本构成及仪表的统一信号标准难点：温度检测方法、熟悉温度变速器的工作原理、掌握其使用方法；课堂讲授、多媒体教学相结合的教学形式3过程控制仪表掌握调节器的功能要求，掌握基本调节规律的数学表示及其响应特性，DDZ-Ⅲ型调节器的基本构成、电路原理及其应用特点，SLPC可编程控制器的硬件构成及工作原理，各类执行器的组成原理和使用特点，熟悉气动执行器的应用特点，电/气转换器与阀门定位器的工作原理8重点：DDZ-Ⅲ型调节器的基本构成、电路原理及其应用特点难点：电/气转换器与阀门定位器的工作原理课堂讲授、多媒体教学4被控过程的数学模型掌握过控过程机理建模的方法与步骤，控过程的自衡和非自衡特性，单容过程和多容过程的阶跃响应曲线及解析表达式，被控过程基于阶跃响应的建模步骤、作图方法和数据处理；4重点：过控过程机理建模的方法与步骤难点：被控过程基于阶跃响应的建模步骤、作图方法和数据处理课堂讲授、多媒体教学相结合的教学形式5简单控制系统的设计掌握简单控制系统的设计任务及开发步骤，被控过程特性对控制质量的影响，掌握被控参数、控制参数的设计原则，调节规律对控制质量的影响，熟悉调节规律的选择方法，调节器作用方式的选择，执行器的选择方法及注意的问题4重点：简单控制系统的设计步骤难点：调节规律的选择方法课堂讲授、多媒体教学6高性能过程控制掌握串级控制系统的应用背景、典型结构与特点，串级控制系统的设计方法，前馈控制的原理及使用场合，前馈补偿器的设计方法8重点：串级控制系统的概念；难点：前馈补偿器的设计课堂讲授、多媒体教学相结合的教学形式7集散过程控制系统的设计集散控制系统基本结构、内涵和特点，现场控制单元的硬件结构形式及功能，集散控制系统的网络结构和通信协议，集散控制系统的网络结构和通信协议4重点：集散控制系统基本结构；难点：集散控制系统的网络结构和通信协议课堂讲授、多媒体教学相结合的教学形式合计：40课后答疑：上课时与学生约定答疑时间、地点等，与学生建立通畅的信息沟通渠道，及时了解学生学习中遇到的问题和困难。四、实践教学内容与要求序号教学内容教学要求建议学时重点难点教学方法和手段1过程控制工业操作与液位控制实验了解液位和流量控制的动态响应特性，了解单回路控制系统的组态和投运过程4重点：自衡与非自衡过程动态特性和形成原因难点：掌握质量平衡的概念实验操作2储罐出口流量控制实验掌握流量控制的方法和途径以及流量特性。掌握单回路控制系统的组态和投运过程4重点：PID控制规律和控制器参数整定的经验难点：参数整定实验操作3除氧器工艺操作与压力控制实验掌握压力控制的手段和方法，掌握对除氧器对象的整体控制，掌握PI控制器的投运和参数整定方法4重点：了解多个回路同时工作的投运顺序难点：参数的整定实验操作4换热器热流出口温度控制实验掌握温度控制的主要方法和手段，掌握比例积分微分的控制规律以及PID控制器的使用以及衰减振荡法和临界比例度法4重点：温度对象的特性和控制方法难点：衰减震荡法实验操作合计16五、考核及成绩评定方式1.考核方式：考查2.成绩评定办法（1）成绩评定构成：考勤×10%﹢课后作业×10%﹢实验操作×20%﹢期末成绩×60%＝总成绩（2）成绩评定细则：学生出勤占比为10%，按照缺勤次数及迟到、早退次数酌情扣分，缺勤课时不得超过总课时的1/3，否则取消考试资格。课后作业占比为10%，按照提交作业次数及作业质量酌情给分。实验操作共4次，占比为20%，按照学生实验操作规范及实验报告情况打分。期末考试为闭卷考试，按照试卷评分标准进行打分。六、与其他课程的联系1.先修课程及联系先修课程主