《过程控制与自动化仪表》课程标准

“过程控制与自动化仪表”课程标准招生对象：高中毕业生及同等学力者教学时数：66H学历层次：高职课程代码：修业年限：全日制三年学分数：3.5适用专业：电气自动化技术类专业制订人：一、课程概述1．课程定位“过程控制与自动化仪表”是电气自动化技术专业的核心课程，是针对电气自动化设备装配调试岗位的典型工作任务而设置的课程。通过本课程学习,使学生掌握过程控制基本知识和常用变送器、控制器、执行器的基本应用，熟悉常用生产过程自动化设备和典型过程控制系统，具有过程控制系统的集成、组装、调试、运行、维护、管理等职业能力。本课程的前导课程有“电子技术”、“电机与电气控制”、“PLC控制技术”等，后续主要是“岗位综合实训”、“顶岗实习”等实践教学环节。2．设计思路（1）内容设计根据电气设备装配调试员岗位中的仪表校准与参数调整、过程控制系统装配与调试等典型工作任务，选择来源于企业且涵盖温度、流量、压力、物位等参量控制的典型过程控制系统，结合行业标准，选取液位定值控制系统、温度定值控制系统等真实产品作为课程教学项目。遵循学生认知规律，按照由浅入深、由简单到复杂的原则，进行项目序化，将自动控制系统的建模、自动控制系统的分析及校正无缝融合到项目教学过程中。按控制系统建模、分析及校正、变送器类型与选择、执行器设计与选型、控制器方案设计与调试等系统调试与运行维护的工作过程，组织精选教学内容。（2）教学设计项目教学以教师为主导、学生为主体，采用“理论+实践”的方法组织实施。教学过程采用多媒体教学法、实践操作法等教学方法相结合，在课堂教学、仿真教学与实验操作教学等多种教学手段的配合下，经过理论考核、综合平时表现及实验考核对学生进行综合评价，以实现本课程教学。二、课程目标1.掌握典型控制系统建模、性能分析及校正的方法；2.具备常用带控制点工艺流程图的识图与制图能力；3.具备根据工艺与控制要求，合理选择变送器、执行器的选型及调试能力；4.具备根据工艺和控制要求，合理整定智能PID控制器参数能力；5.掌握DCS和FCS控制系统安装与调试方法；6.具有技术资料编写能力；7.具有一定的沟通能力和团结协作精神。三、内容标准及实施建议1．课题/项目安排及学时分配在设计思路基础上，按照自动控制基础到过程控制系统的原则确定项目及学时，见表1。表1课题安排表课题序号课题名称学时H1控制系统对象建模162控制系统分析方法143控制系统校正及控制规律64自动化仪表185控制系统方案设计及工程整定86计算机控制系统4合计662．课题/项目内容及实施在设计思路基础上，从教学目标、教学内容、重点难点、教学实施建议、教学资源、教学方法等方面进行教学设计，形成课题教学设计表。表2课题1教学设计表课题1控制系统对象建模学时H16教学目标1．了解过程控制基本组成及评价指标；2．掌握微分方程建模方法；3．掌握拉氏变换和传递函数建模方法；4．掌握框图建模及化简方法；5．能对过程控制典型对象进行建模；6．能使用实验法进行建模。教学内容1．过程控制系统组成及评价指标；2．微分方程、传递函数及系统框图；3．典型环节传递函数；4．框图变换及化简；5．典型被控对象特性及建模；6．实验法建模。重点难点重点：典型环节传递函数、对象建模方法难点：框图变换及化简教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1过程控制系统组成及评价指标多媒体教学法42微分方程、传递函数及系统框图多媒体教学法43典型环节传递函数多媒体教学法24框图变换及化简多媒体教学法仿真教学法25典型被控对象特性及建模多媒体教学法26实验法建模（实验一：对象的特性测定）实践操作法2采用“理论+实践”的教学方法开展教学，对理论分析过程尽量简化，结合MATLAB辅助分析软件进行教学。教学资源场地：多媒体教室、过程控制实训室设备、工具等：多媒体设备、电脑及MATLAB软件资料：教材、PPT、视频等考核评价重点：对象模型建立内容：微分方程分析建模、传递函数化简、典型环节传递函数标准：理论+实操方式：平时成绩+期末考核表3课题2教学设计表课题2控制系统分析方法学时H14教学目标1．掌握常用典型输入信号及表示方法；2．掌握控制系统稳定性的判断方法；3．掌握控制系统动态性能的判断方法；4．掌握稳态误差的计算方法；5．能使用MATLAB仿真软件进行性能分析。教学内容1．典型输入信号；2．时域分析法分析稳定性；3．时域分析法分析动态性能；4．稳态误差计算；5．频率特性表示方法及典型环节频率特性；6．开环频率特性绘制；7．频率特性分析控制系统性能。重点难点重点：稳定性分析、动态性能分析难点：稳态误差计算教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1控制系统时域分析（实验二：MATLAB的基本使用、时域分析）多媒体教学法实践操作法42控制系统稳定性分析多媒体教学法仿真教学法23稳态误差计算多媒体教学法仿真教学法24控制系统频率特性及伯德图多媒体教学法25控制系统频率特性分析多媒体教学法26频率特性分析控制系统性能（实验三：MATLAB在频域分析中的应用）多媒体教学法实践操作法2采用“理论+实践”的教学方法开展教学，对理论分析过程尽量简化，结合MATLAB辅助分析软件进行教学。教学资源场地：多媒体教室、过程控制实训室设备、工具等：多媒体设备、电脑及MATLAB软件资料：教材、PPT、视频等考核评价重点：时域和频率分析法内容：稳定性分析、动态性能分析、稳态误差计算标准：理论+实操方式：平时成绩+期末考核表4课题3教学设计表课题3控制系统校正及控制规律学时H6教学目标1．掌握系统校正的基本概念；2．掌握双位控制及特点；3．掌握比例控制及特点；4．掌握积分控制和比例=积分控制及特点；5．掌握微分控制和比例=微分控制及特点；6．掌握PID控制及特点。教学内容1．校正方式及校正装置；2．双位控制及适用条件；3．比例、积分、微分控制及适用条件；4．PI、PD调节及仿真效果分析；5．PID调节及仿真效果分析。重点难点重点：PID调节难点：PID调节教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1校正基本概念多媒体教学法仿真教学法22控制规律多媒体教学法仿真教学法23实验四：MATLAB在系统校正中的应用实践操作法2采用“理论+实践”的教学方法开展教学，对理论分析过程尽量简化，结合MATLAB辅助分析软件进行教学。教学资源场地：多媒体教室、过程控制实训室设备、工具等：多媒体设备、电脑及MATLAB软件资料：教材、PPT、视频等考核评价重点：PID调节内容：校正基本概念、PID调节标准：理论+实操方式：平时成绩+期末考核表5课题4教学设计表课题4自动化仪表学时H18教学目标1．能进行仪表的连接及准确度选择；2．掌握温度测量仪表的种类及选型；3．掌握压力测量仪表的种类及选型；4．掌握流量测量仪表的种类及选型；5．掌握物位测量仪表的种类及选型；6．掌握数字调节器的使用方法；7．掌握调节阀的类型及使用方法。教学内容1．仪表基本概念（信号制、连接方法及准确度）；2．各种温度检测仪表的种类及使用；3．各种压力检测仪表的种类及使用；4．各种流量检测仪表的种类及使用；5．各种物位检测仪表的种类及使用；6．AI818的使用；7．气动与电动调节阀的使用。重点难点重点：各种仪表的选型难点：调节器的使用教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1自动化仪表概述多媒体教学法22温度变送器多媒体教学法43差压变送器（实验五：压力变送器的调校）多媒体教学法实践操作法44流量变送器多媒体教学法25液位变送器多媒体教学法26控制器多媒体教学法27执行器多媒体教学法2采用“理论+实践”的教学方法开展教学，对理论分析过程尽量简化，结合图片等多媒体教学工具进行教学。教学资源场地：多媒体教室、过程控制实训室设备、工具等：多媒体设备、电脑及MCGS组态软件资料：教材、PPT、视频等考核评价重点：各种仪表的选型及使用内容：仪表的选型、数字调节器及执行器使用标准：理论+实操方式：平时成绩+期末考核表6课题5教学设计表课题5控制系统方案设计及工程整定学时H8教学目标1．掌握带控制点的工艺流程图的识图方法；2．掌握简单控制系统设计及参数整定的方法；3．了解复杂控制系统设计及参数整定的方法；4．掌握典型控制单元的控制方案。教学内容1．工艺流程图绘制与识图；2．简单控制系统方案设计及参数整定；3．复杂控制系统方案设计；4．典型单元控制方案的分析与设计。重点难点重点：简单控制系统方案设计及参数整定难点：复杂控制系统方案设计教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1工艺流程图绘制与识图多媒体教学法22简单控制系统及工程整定（实验六：单回路液位定值控制系统）多媒体教学法实践操作法43复杂控制系统多媒体教学法实践操作法2采用“理论+实践”的教学方法开展教学，对理论分析过程尽量简化，结合MATLAB仿真工具进行教学。教学资源场地：多媒体教室、过程控制实训室设备、工具等：多媒体设备、电脑及MCGS组态软件资料：教材、PPT、视频等考核评价重点：简单控制系统方案设计内容：工艺流程图识图、简单控制系统方案设计及参数整定标准：理论+实操方式：平时成绩+期末考核表7课题6教学设计表课题6计算机控制系统学时H4教学目标1．了解计算机控制系统结构与分类；2．掌握集散控制系统体系及软硬件功能；3．掌握PLC液位控制系统的安装与调试；教学内容1．计算机控制系统结构与分类；2．集散控制系统体系结构；3．PLC液位控制系统；重点难点重点：集散控制及现场总线控制难点：系统组建教学实施建议步骤内容方法、资源运用课时1计算机控制系统概述多媒体教学法12集散控制系统多媒体教学法23现场总线控制系统多媒体教学法1采用“理论+实践”的教学方法开展教学，对理论分析过程尽量简化，结合集散控制系统及现场总线控制系统实训装置进行教学。教学资源场地：多媒体教室、过程控制实训室设备、工具等：多媒体设备、电脑资料：教材、PPT、视频等考核评价重点：集散控制及现场总线控制内容：计算机控制系统分类、集散控制及现场总线控制系统组建方法。标准：理论+实操方式：平时成绩+期末考核四、考核评价课程考核分平时成绩考核和学期期末考核两部分。平时成绩考核包括作业、出勤率和实验报告三部分。学期期末考核包括应知考核和应会考核两部分，采用集中考核的方式。课程考核内容如表8所示。表8课程考核内容考核形式考核内容分值比例平时考核作业10出勤10实验报告10学期考核应知考核40应会考核30合计100五、教学实施条件1．师资基本条件教师应具有企业经历，熟悉本行业技术动态，具有扎实的专业知识和熟练的过程控制系统设计及调试技能，具备较强的语言表达能力及教学组织能力。2．实践教学条件为配合课程教学目标的实现，配有过程控制实训室作为教学场地。过程控制实训室配有“THJ-4型高级过程控制系统实验平台”4套及各类控制对象，可实现智能仪表、PLC和DDC三种控制。通过流量控制系统安装与调试、液位控制系统安装与调试、锅炉温度串级控制系统安装与调试等项目实训，可培养工业测量仪表应用、过程控制系统安装调试技能，同时使学生能熟悉相关岗位工作技能、学习标准和规范、培养职业素质。3．教学资源条件（1）教材的编写与使用建议教材编写以本课程标准为依据，遵循知识够用为度，重点培养学生实践能力。知识内容应与教学项目紧密相关，并适当拓宽知识面。（2）其他教学资源课程配有网络教学资源，不仅教师可以利用这些资源进行教学，学生也可以通过课程资源进行自主学习。课程网络教学资源应包括：课程标准、任务书、电子课件、电子教材、在线测试、视频动画库、图片库、虚拟仿真库等内容。六、其它建议和说明1．教学建议（1）课程教学建议尽量降低理论知识难度，用MATLAB辅助分析软件进行仿真教学。（2）本课程对实践经验及操作技能要求较高，建议由专业技能熟练的骨干教师或企业技术人员担任主讲教