过程控制系统课程设计 教学大纲

第页过程控制系统课程设计一、课程说明课程编号：090147Z11课程名称：过程控制系统课程设计/CourseDesignofProcessControlSystem课程类别：专业课（集中实践环节）学时/学分：2周/2先修课程：自动控制理论、检测技术与仪表、计算机控制技术适用专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化教材、教学参考书：1.方康玲等.过程控制及其MATLAB实现（第二版）.北京：电子工业出版社.2013年；2.方康玲等.过程控制与集散系统.北京：电子工业出版社.2009年；3.陈夕松等.过程控制系统（第二版）.北京：科学出版社.2011年；4.张宏建.过程控制系统及装置（第二版）.北京：机械工业出版社.2012年；5.袁德成.过程控制工程.北京：机械工业出版社.2013年；6.李国勇等.过程控制实验教程.北京：清华大学出版社.2011年二、课程设计设置的目的意义过程控制系统课程设计是为《过程控制系统》课程而开设的综合实践教学环节。课程设计的目的是使学生在掌握过程控制的基本概念、基本理论以及过程控制系统的基本原理的基础上，进一步加深对自动控制理论和过程控制系统的理解和认识，培养学生综合运用过程控制理论去综合、分析和协调过程控制系统方案设计的能力，以及提高解决生产实际问题的能力。三、课程设计的基本要求课程设计的内容包括系统设计和系统实验两部分。系统实验主要任务是分别对不同的控制对象特性进行测试，了解和掌握过程控制实验装置的工艺流程和控制要求，掌握控制器参数整定方法，了解串级、比值控制系统的投运方法；.学习MCGS工程组态软件，为上位机编制监控软件，绘制系统工艺流程图和结构组成图。系统设计的主要任务是根据不同类型的实际对象设计相应的控制系统方案、控制算法、检测仪表及控制器的选型和控制系统的软、硬件设计方法等，并根据不同的控制算法对控制器参数进行整定，保证控制系统的正常运行。1．实验方式1）由指导老师讲解实验的基本要求，有关实验技术与编程方法，以及实验注意事项；2）实验时2个学生一组，分别在12套液位、温度、流量和压力实验装置上进行试验；3）学生在完成预习后才能进入实验室进行实验，在验收完成后方可离开实验室。2．设计方式1）设计时1个学生一组，分别选择实验室的一套实际的工业过程实验系统装置为设计对象；2）根据所选设计对象的控制要求，进行控制算法、软件和硬件设计、仪表选型；3）利用MCGS工程组态软件，为上位机编制监控软件，绘制系统工艺流程图和结构组成图；4）学生在完成设计后，需提交一套完整的系统设计软件，并进行实际仿真控制，达到系统控制要求，在验收完成后方可离开实验室。3．基本要求1）了解过程控制实验装置的结构、工作原理与接线方式；2）掌握过程控制系统的分析、设计与调试方法；3）学生独立接线、编程与调试，实验和设计结束后按时上交实验及设计报告提交设计软件。四、课程设计基本内容及重点难点本课程涉及《过程控制系统》课程的基本概念、基本理论、系统设计和调试方法，以及过程控制实验装置的工艺流程和控制要求。包括以下基本内容：1）过程控制系统的概念、组成、分类和控制性能指标；2）过程控制系统的检测仪表及控制器的选型；3）单回路控制系统各环节特性对系统的影响及参数整定方法；4）工业用控制器控制规律的选取、参数整定和控制系统的投运方法；5）串级、前馈、比值、均匀、分程、选择性等复杂控制系统的概念、原理、组成、结构特点和系统分析方法；6）过程控制实验装置的工艺流程和控制要求；7）学习MCGS工程组态软件，为上位机编制监控软件，绘制系统工艺流程图和结构组成图。本课程的重点内容为控制系统组成及性能指标、工业上三类常规控制规律的选取和参数整定、控制系统的投运、串级控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、大纯滞后过程的控制。难点是过程控制系统的分析与应用系统设计。五、课程设计实验设备和学时分配序号实验项目名称实验时数每组人数实验类型实验要求内容提要1压力对象动态特性测试42设计性选修采用阶跃响应法进行压力对象的动态特性测试2液位对象动态特性测试42设计性选修采用阶跃响应法进行液位对象的动态特性测试3流量对象动态特性测试42设计性选修采用阶跃响应法进行流量对象的动态特性测试4温度对象动态特性测试42设计性选修采用阶跃响应法进行温度对象的动态特性测试5压力串级控制系统的投运和参数整定42设计性必修1．掌握控制器参数整定方法；2．了解串级控制系统的投运方法6液位串级控制系统的投运和参数整定42设计性必修1．掌握控制器参数整定方法；2．了解串级控制系统的投运方法7流量比值控制系统的投运和参数整定42设计性必修1．掌握控制器参数整定方法；2．了解比值控制系统的投运方法8温度串级控制系统的投运和参数整定42设计性必修1．掌握控制器参数整定方法；2．了解串级控制系统的投运方法课程设计时间安排计划（按40学时计）：1）选题，了解设计任务查资料（4学时）；2）整体方案设计（6学时）；3）进实验室系统设计、实验、调试（20学时）；4）写报告（10学时）。六、考核方式及成绩评定1．考核方式1）设计前由指导教师点名，学生完成实验与设计后须经指导教师验收、登记后方可离开实验室；2）实验的数据、结果要符合实验的教学要求，实验后要将实验数据及调试结果写到设计报告中；3）设计任务完成后，指导教师根据学生的设计当场验收并评定成绩；4）提交一份课程设计报告，要求结构合理、逻辑性强、叙述规范。指导教师对每份课程设计报告进行批改、评分，将成绩登录在册。2．评分办法成绩分为优、良、