化工过程自动化与仪表课程教学大纲

化工过程自动化与仪表课程教学大纲课程编号：10051130课程名称：化工过程仪表及自动化/ChemicalProcessAutomationandInstrumentation学时：32学分：2开课学期：第5学期先修课程：大学物理，化工原理，电工学等 适用专业：制药工程开课部门：化学与生物工程学院考核要求：考试使用教材及主要参考书：厉玉鸣主编，《化工仪表及自动化》（第五版），化学工业出版社，2017年1、厉玉鸣主编，化学工业出版社，《化工仪表及自动化》（第三版），2017年2、厉玉鸣主编，化学工业出版社，《化工仪表及自动化习题集》，2017年3、范玉久主编，化学工业出版社，《化工测量及仪表》（第三版），2017年4、杜效荣主编，化学工业出版社，《化工仪表及自动化》（第三版），2017年一、课程的性质和任务该课程是四年制制药工程专业的一门专业必修课程。该课程从自动控制系统的基本概念入手，系统地讲述构成自动控制系统的各个基本环节，包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪表、自动控制仪表、执行器等；以及简单控制系统、复杂控制系统、新型控制系统与计算机控制系统；最后结合化工生产过程讲述几种典型化工单元操作的控制方案。通过课程的学习，使学生比较全面地掌握工业过程自动化系统的构成、功能及其控制系统分析和设计；基本掌握工业过程自动化仪表的工作原理和使用；培养学生参与自控系统设计、开发以及现场操作能力。二、教学目的与要求学习本课程的目的是使学生能了解化工自动化的基本知识，理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用；能根据工艺要求，与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案；能在工艺设计和技术改造中，与自控设计人员合作，综合考虑工艺与控制两个方面，并为自控设计人员提供正确的工艺条件与数据；能了解化工对象的基本特性及其对控制过程的影响；能了解基本控制规律及其控制器参数与被控过程的控制质量之间的关系；能了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的基本测量方法和仪表的工作原理及其特点；在生产控制、管理和调度中，能正确地选用和使用常用的测量仪表和控制装置，使它们充分发挥作用；能在生产开停过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定；能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正确的解决方法。要求应先修《高等数学》、《大学物理》、《化工原理》等课程。三、学时分配章节课程内容课时绪论1第一章自动控制系统基本概念5第二章过程特性及其数学模型2第三章检测仪表与传感器16第四章自动控制系统2第五章执行器4第六章简单控制系统2合计32四、教学中应注意的问题在教学中应注意理论与实践相结合的方式，让学生了解伴随着科学技术的迅猛发展，自动化技术已成为当代举世瞩目的高技术之一。由于生产过程连续化、大型化、复杂化，使得广大的工艺生产技术人员需要学习和掌握必要的检测技术及自动化方面的知识，是管理与开发现代化生产过程所必须具有的知识。五、教学内容绪论1.教学基本内容：化工自动化的意义及目的化工自动化的发展概况化工仪表及自动化系统的分类2.教学基本要求：了解化工自动化的发展概况，理解化工自动化的意义及目的，掌握化工仪表及自动化系统的分类。3.教学重点难点：化工仪表及自动化系统的分类。4.教学建议：以自学为主。第一章：自动控制系统基本概念1.教学基本内容：第一节化工自动化的主要内容第二节自动控制系统的基本组成及表示形式第三节自动控制系统的分类第四节自控系统的过渡过程和品质指标2.教学基本要求：通过对自动控制系统基本概念、方块图、过渡过程、品质指标等内容的了解，要求理解自动控制系统的基本概念。通过练习，检查及加深对自动控制系统的基本概念的理解。3.教学重点难点：几个重要概念，自动控制系统的组成及各环节作用，自动控制系统组成方块图，自动控制系统品质指标。4.教学建议：有重点地向学生介绍自动控制系统的组成，让学生了解控制流程图、方块图、过渡过程、品质指标等内容。第二章：过程特性及其数学模型1.教学基本内容：第一节化工过程的特点及其描述方法第二节对象数学模型的建立第三节描述对象特性的参数2.教学基本要求：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；掌握表征被控对象特性的三个参数，包括放大系数、时间常数、滞后时间的物理意义及其对控制质量的影响；了解被控对象特性的实验测定方法。3.教学重点难点：几个重要概念，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。4.教学建议：以课堂教授为主，并安排一定量的习题。第三章：检测仪表与传感器1.教学基本内容：第一节概述第二节压力检测及仪表第三节流量检测及仪表第四节物位检测及仪表第五节温度检测及仪表第六节现代检测技术与传感器第七节显示仪表2.教学基本要求：通过对仪表的性能指标的学习，不仅要求了解仪表的性能指标，而且要求能按精度要求正确选用及使用仪表，包括对组成测量系统后对各仪表的精度要求。通过对以温度参数作重点的常见热工参数温度、流量、压力、液位的测量及变送等内容的学习，掌握常见热工参数的测量原理及变送原理。通过压力仪表的选用及使用的课外练习，加深对仪表的性能指标的理解、以及学习解决实际应用中的问题。3.教学重点难点：仪表精度的意义及与测量误差的关系；各种检测仪表的工作原理；热电偶温度计测量中的冷端补偿的作用及方法；法兰式差压变送器测量液位和零点迁移的判断及计算。4.教学建议：以课堂教授为主，并安排一定量的习题。着重介绍温度检测仪表的结构和工作原理。第四章：自动控制仪表1.教学基本内容：第一节概述第二节基本控制规律及其对系统过渡过程的影响第三节模拟式控制器第四节数字式控制器2.教学基本要求：通过本章的学习要求学生掌握各种基本控制规律及其特点；熟悉比例度、微分时间、积分时间对控制系统的影响3.教学重点难点：控制规律的含义及作用；各种控制规律对过渡过程的影响。4.教学建议：本章只需简单讲解模拟式控制器和数字式控制器的特点。而第五节可编程序控制器由于专业特点可以不讲解，以学生自学为主。第五章：执行器1.教学基本内容：第一节气动执行器第二节电动执行器第三节电-气转换器及电-气阀门定位器2.教学基本要求：通过本章的学习要求学生掌握控制阀流量特性的意义，了解串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影响；了解气动薄膜控制阀的基本结构，主要类型及使用场合；理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则；了解电气转换器及电-气阀门定位器的用途及工作原理。3.教学重点难点：控制阀流量特性的意义及气开、气关型的选择；串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影响；4.教学建议：电动执行器由于化工行业较少采用，可略讲；电-气转换器、电-气阀门定位器可以只介绍其作用和特点；第四节数字阀与智能控制器由于专业特点可以不讲解，以学生自学为主。第六章：简单自动控制系统1.教学基本内容：第一节简单控制系统的结构与组成2.教学基本要求：通过本章的学习要求学生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。3.教学重点难点：简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般