电气自动化技术专业《自动检测与控制技术》课程标准

《自动检测与控制技术》课程标准二级学院：智能制造与信息工程学院执笔人：韩飞审核人：孟卓制定日期：2022年7月陕西能源职业技术学院课程背景信息表1课程信息表课程名称自动检测与控制技术开课院部智能制造与信息工程学院课程代码考核性质考试前导课程PLC应用技术、电机与电气控制后续课程智能微电网技术、智能化工生产技术、智能装备技术总学时84课程类型理论课是□实践课是□理论+实践是R理实一体化是£适用专业电气自动化技术二、课程性质与功能定位1.课程性质本课程是电气自动化技术专业必修的一门专业核心课程本课程以《PLC应用技术》、《电机与电气控制》等课程学习为基础，也是进一步学习《智能微电网技术》、《智能化工生产技术》、《智能装备技术》等后续专业课程的基础主要培养学生的自动化控制系统的集成、安装、调试、运行、维护、管理等职业能力，满足过程控制系统组建、仪表校准与参数调整、控制系统设备安装、系统调试等典型工作任务的需要，为取得仪表维修工资格证书起到支撑作用。2.课程功能定位通过本课程的学习，获得自动控制系统的基本理论、基本知识和基本技能，掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及计算机集散控制系统等先进的自动化装置的原理与使用方法，掌握自动控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法，与后续相关课程、毕业设计和顶岗实习相衔接，系统培养学生较好的自动化技术设计和实践能力，具备从事本专业职业岗位工作所必需的专业核心能力，为从事与本课程有关的的技术工作打下良好的基础。表2课程功能定位分析对接的工作岗位对接培养的职业岗位能力电气设备装配调试员、仪表维修工、仪表工程师、装配电工、维修电工工作岗位具有完成任务和解决问题的能力具备较好的自动化技术设计和实践能力具备良好的综合分析问题和解决生产实际问题的能力能够根据岗位变化和工作需要自我适应的能力有具备较好的人际沟通、团队协作等职业核心能力具备良好的自学能力及知识拓展能力培养学生的精益求精、吃苦耐劳、团结协作的职业素质三、课程目标与内容1.课程总目标本课程教学的目标是立足于电气设备装配调试员、仪表维修工的核心岗位，围绕过程控制系统的组建、设备安装及调试维护等核心技能，使学生掌握过程控制系统的基本概念及典型过程控制系统，熟练掌握常用变送器、控制器、执行器的基本应用及简单过程控制系统的组建、设备安装及调试维护，培养学生工业过程控制系统的集成、安装、调试、运行、维护、管理等方面的职业能力。2.课程具体目标本课程以强化学生对理论知识的理解为主线，知识点随着实际项目任务的需要引入,使学生在完成项目任务的同时掌握知识和技能，确保岗位所需专业技能的同时又兼顾原有知识体系的相对完整性,具备较好的自动化技术设计和实践能力。1）知识目标（1）掌握自动检测及过程控制技术的基本知识，了解过程控制前沿技术；（2）掌握物位、流量、压力、温度、成分等过程参数的检测方法及检测仪表的原理；（3）掌握常用控制器、计算机控制系统、集散控制系统的基础知识，了解电动执行器、液动执行器、气动执行器的基本结构及选用方法；（4）过程控制系统的基本概念、基本类型与性能指标、应用领域；（5）建立对象特性数学表达式（数学模型）的机理分析法和实验辨识法；（6）单回路控制系统；（7）复杂控制系统：串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、均匀控制系统、选择性控制系统。2）能力目标（1）掌握过程控制系统的基本理论、基本分析方法和基本实验技能；（2）了解过程控制系统的发展概况；（3）掌握过程控制系统的基本概念；（4）学会建立对象数学模型的基本方法；（5）了解并掌握各种控制系统的结构、工作过程及特点；（6）会分析对象的特性，根据对象特性设计合理的控制系统；（7）良好的分析问题和解决问题的能力，良好的自学能力及知识拓展能力；（8）简单专业外语的阅读能力。3）素质目标根据表2课程功能定位分析的能力需求，本课程通过典型的项目任务导入教学方式，培养学生严谨细致的工作态度和精益求精的精神，具备以下素质能力：（1）具有实事求是的科学态度；（2）具有踏实严谨的学习态度；（3）具有克服学习障碍的意志品质；（4）具有良好的职业道德；（5）具有自信心和社会责任心。3.课程教学目标与内容教学过程中引入自动化仪表与装置行业标准，以项目教学为主，以工程项目和企业自动化技术员职业成长过程所对应的典型工作任务为学习内容，将职业素质培养融入课程，实施教学做一体化的过程性评价方法。表3课程教学目标与内容序号毕业要求指标点知识目标技能目标素质目标教学内容1指标点4-4能读懂常见电气控制原理图、安装图1.能说明过程控制技术的开环与闭环概念2.可概述过程控制的系统组成、分类和品质指标1.了解开环与闭环的基本概念2.了解过程控制的系统组成3.掌握过程控制系统的分类和品质指标4.了解过程控制系统的特点和要求培养学生分析并解决问题的能力、做事认真的良好作风、自我管理和自我约束能力1.过程控制的特点2.过程控制的组成3.过程控制系统分类及其性能指标4.过程控制系统的特点与要求2指标点5-3会进行电气设备的功能测试指标点8-5熟悉过程控制系统调节参数的含义及设定方法1.熟知自动控制系统数学模型的建立过程2.掌握典型环节的传递函数，并能对系统框图进行变换与化简3.掌握典型被控对象的特性及建模4.掌握时域、频域分析法1.具备自动控制系统数学建模的能力2.具备自动控制系统框图变换与化简的能力3.具备典型被控对象特性及建模的能力4.具备时域分析法分析自动控制系统性能指标的能力5.具备频域分析法分析自动控制系统性能指标的能力培养学生分析并解决问题的能力、做事认真的良好作风、自我管理和自我约束能力1.自动控制系统的数学模型2.典型被控对象的特性及建模3.自动控制系统的基本分析方法4.实训3指标点8-5熟悉过程控制系统调节参数的含义及设定方法1.熟知系统矫正的含义2.掌握典型的控制规律及其特点1.了解校正的概念2.熟悉校正的方式和常用校正装置3.具备分析系统校正性能比较的能力4.了解常用的典型控制规律5.熟悉典型控制规律控制特点6.具备自动控制系统典型控制规律校正的能力培养专业资料搜集及应用能力、自学能力、学生谦虚好学、勤于思考的良好品质1.控制系统的校正2.了解常用的典型控制规律3.熟悉典型控制规律控制特点4.具备自动控制系统典型控制规律校正的能力4指标点8-2掌握常见传感器工作原理和选型、安装、日常调校的方法指标点10-3现代电气控制系统的组装及调试指标点11-2熟悉电气设备、仪器仪表的参数标准1.能概述过程参数检测仪表的信号制与传输方式2.熟知误差的计算方法3.掌握温度、压力、流量、物位参数测量仪表的类型、选用及安装1.了解过程参数检测仪表信号制与传输方式2.掌握误差的计算方法3.掌握变送器的量程调整、零点调整和零点迁移方法4.四种典型检测仪表概念，设备选择和安装培养学生综合分析问题能力、自我学习能力、相互沟通能力、团队协作能力1.温度控制的基本知识2.温度变送器的种类及工作原理3.过程参数检测仪表概述4.了解温度、压力、流量、物位测量的基本物理量5.掌握热电偶、热电阻、压力测量仪表、测量流量仪表、物位测量仪表的测温原理，掌握温度与热电势计算方法6.了解测量温度仪表、测量压力仪表、测量流量仪表、物位测量仪表的选择和安装5指标点10-3现代电气控制系统的组装及调试指标点11-2熟悉电气设备、仪器仪表的参数标准1.能概述调节器的主要功能2.能使用DDZ-Ⅲ型调节器3.熟练使用各种类型调节器1.了解控制器的分类2.熟悉基地式调节器和自力式调节器的工作原理3.掌握电动单元式调节器使用方法4.掌握数字式控制器的使用方法5.了解执行器的分类6.熟悉气动执行器的工作原理7.掌握电动执行器的工作原理及使用方法培养学生综合分析问题能力、自我学习能力、相互沟通能力、团队协作能力1.基地式调节器和自立式调节器2.电动单元式调节器3.数字式调节仪的使用方法4.气动执行器5.电动执行器6指标点4-3能利用CAD软件绘制系统原理图指标点4-4能读懂常见电气控制原理图、安装图1.能绘制过程控制系统的工艺流程图2.能概述简单控制系统的设计方法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培养专业资料搜集及应用能力、自学能力、学生谦虚好学、勤于思考的良好品质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7指标点5-3会进行电气设备的功能测试1.能阐述计算机控制系统的结构2.掌握集散控制系统的功能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培养学生综合分析问题能力、团队协作能力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液位控制系统表4课程教学安排序号项目（模块）任务（单元）教学内容重点、难点课程思政元素学时1项目一绪论任务1-1开环与闭环的概念1.1开环控制系统1.2闭环控制系统重点：过程控制系统开环、闭环的概念难点：过程控制系统开环、闭环的判断明确志向，注意安全教育。2任务1-2过程控制系统的组成2.1系统组成重点：过程控制系统的组成分析爱岗敬业，注重能力培养。2任务1-3分类和品质指标3.1分类3.2过渡过程3.3品质指标难点：定值控制系统的过渡过程及性能指标团队合作，注重能力培养。4任务1-4系统特点与要求4.1特点4.2要求爱国主义教育典型案例。22项目二自动控制基本原理任务2-1数学模型1.1微分方程1.2传递函数1.3系统框图1.4框图的变换与化简重点：自动控制系统数学建模自动控制系统框图变换与化简难点：过自动控制系统数学建模自动控制系统框图变换与化简社会主义核心价值观教育典型案例。8任务2-2典型被控对象的特性及建模2.1单容对象的特性及建模2.2双容对象的特性及建模重点：典型被控对象特性及建模难点：实验法建立被控对象的数学模型大国工匠投身社会主义现代化建设的优秀事迹。4任务2-3基本分析方法3.1时域分析法3.2频率分析法重点：时域分析法、频域分析法分析自动控制系统性能难点：时域分析法、频域分析法分析自动控制系统性能周恩来“为中华之崛起而读书”。10任务2-4实训4.1单容自衡水箱液位特性的测试蒋新松投身工业机器人事业的先进事迹。23项目三控制规律任务3-1控制系统的矫正1.1矫正的概念1.2矫正的方式1.3常用矫正装置重点：自动控制系统性能校正难点：自动控制系统性能校正引入习主席关于中国制造2025的讲话。4任务3-2典型的控制规律2.1位式控制2.2比例控制2.3积分控制2.4微分控制2.5比例积分微分控制重点：自动控制系统典型控制规律校正难点：自动控制系统典型控制规律校正通过失败的教训。警示性的问题，反思分析，提高学生辨识能力和责任意识。124项目四过程参数检测与变送任务4-1过程参数检测与变送1.1传感器与变送器1.2检测仪表的信号制与传输方式1.3误差的概念及表述1.4检测仪表的分类重点：过送器的量程调整、零点调整和零点迁移方法难点：误差的计算和学生一起对专业相关社会热点问题进行讨论。2任务4.2典型检测仪表2.1温度检测仪表2.2压力检测仪表2.3流量检测仪表2.4物位检测仪表重点：热电偶、热电阻的测温原理难点：热电势计算方法教师个人经历。145项目五过程控制装置任务5-1控制器1.1基地式调节器和自力式调节器1.2电动单元式调节器1.3数字式控制器重点：数字式调节仪的使用方法难点：数字式调节仪的使用方法系统的稳定性与国家政治经济社会发展的稳定性进行类比。2任务5-2执行器2.1气动执行器2.2电动执行器重点：气动执行器的流量特性难点：电动执行器的使用方法控制系统的设计首先要保证稳定性，而国家的改革和发展也要以稳定为前提。26项目六过程控制系统任务6-1工艺流程图的绘制1.1识图基础1.2识图练习重点：带控制点的工艺流程图识图难点：带控制点的工艺流程图绘图稳定性的重要性。2任务6-2简单控制系统2.1组成2.2设计概念2.3控制方案的设计重点：简单控制系统设计难点：控制器参数整定合格的工程师要以人民为中心，具有加过情怀，坚守职业道德和匠心精神。2任务6-3复杂控制系统3.1串级控制系统3.2均匀控制系统3.3比值控制系统3.4前馈控制系统3.5其他控制系统重点：串级控制方案设计与参数整定难点：其他复杂控制系统通过失败的教训、警示性的问题等，反思分析，提高学生辨识能力和责任意识。47项目七过程计算机控制系统任务7-1-集散控制系统1.1基本概念1.2结构重点：计算机控制系统分类难点：DCS的组成通过教学内容，发掘其中所蕴含的哲学思想。2任务7-2现场总线控制系统2.1系统概述2.2几种主要现场总线简介2.3现场总线系统重点：现场总线系统的组建难点：各种现场总线的标准及适用范围系统稳定性，已入国家稳定性的重要性。28项目八新工艺任务8-1新知识、新工艺、新技术新知识新工艺新技术重点：新工艺2四、课程考核依据课程的培养目标，课程考核以调动学生自主学习的积极性、监督学习过程、评价学生的综合职业能力为目的，实行过程考核和综合考核相结合的考核方案以学习过程的考核为主，围绕核心技术技能，注重包括方法能力和社会能力在内的综合职业能力的考核，鼓励学生自我评价，体现考核的公平、公正、客观、实际。本课程考核采用平时训练成绩和期末考试成绩相结合的形式，以定量方式呈现评价结果考评既关注教学过程中学生的学习状态，又关注教学目标达成的程度和质量，以量性评价和质性评价对教学过程和结果做出全面评价平时出勤、课堂提问、阶段考查成绩、作业及资料查询、课下综合练习等学习过程性评价占60%（出勤率占20%，作业与项目考核占30%），期末考试等学习终结评价成绩占50%具体分配要求如下：（1）出勤率：旷课一次扣3分，旷课累计超过本学期学时数的14学时，取消考试资格；（2）作业与项目考核：包括课堂提问、阶段考查成绩、作业及资料查询、综合练习项目考核等，并以项目考核为主项目考核主要考核学生控制方案分析及系统组建能力，综合考核对学生的综合职业能力进行鉴定，考核重点是学生独立工作、分析解决问题等能力，项目考核评分标准见表5所示：表5项目考核评分标准考核项目考核内容及要求分值学生自评（a）小组评分（b）教师评分（c）总得分（a×20%+b×30+c×50%）控制方案分析（20分）控制系统控制要求分析10控制系统方案可行性分析10系统组建（50分）控制系统集成15控制系统安装15控制系统调试10控制系统功能完整性10安全文明生产（5分）遵守纪律3安全用电2完成时间（5分）控制系统完成时间5团队合作（5分）沟通能力2协调能力2组织能力1其他项目（15分）课堂提问5任务报告书10总分100考查内容为每个单元的项目完成情况，通过项目答辩方式，进行评审，给出阶段性成绩项目答辩和评价，教师和每个项目小组的代表组成评审小组，组织项目答辩，可以公平评价学生的项目成果，可以让学生在得到教师的肯定及指导后，兴趣更浓，学习的劲头更足，教师进行针对性的点评，帮助学生找出不足，整理思路和总结经验由于课时所限每个小组所做的项目数量有限，通过交流互相学习，对其他同学做的项目和方法也有所了解。（3）期末综合项目考试：闭卷考试学习过程性评价：以学生对单元的知识总结项目为训练作业，学生在知识点累积的情况下，达到知识合并并独立编程完成单元项目的能力，以训练作业的提交和在完成作业的基础上有没有自己对知识的拓展和提出新问题或者解决问题为主要评价标准通过课堂问答、讨论、项目完成情况、平时出勤、阶段考查成绩、作业及资料查询、课下综合练习等等主要方式进行学习过程评价。学习终结评价：主要采用闭卷方式，考试涵盖所有讲授的内容，并鼓励学生自行拓展的部分，考试采取项目考试的形式，考试内容力求能反映学生对本门课程知识的掌握和灵活运用的能力，例如，根据项目提出问题，让学生把项目拓展得更好也可以采用项目最终完成情况、期末开卷上机考试等主要形式进行学习终结评价。五、实施要求1.授课教师基本要求本课程对实践经验及操作技能要求较高，任课教师应具有较好的电气自动化方面的专业知识及实践经验，同时能将各相关学科的知识融入其中具有工业过程控制的实际生产经验的专业技能熟练的骨干教师，并持有高级仪表工和高级电工技能证书，并经常到企业考察研究，充分保证课程教学与生产实际密切结合兼职教师应是来自企业的技术人员，具备大专以上学历且具备一定的企业工作经验，具有扎实的理论基础知识，较好的语言表达能力，熟悉高职教育教学规律，具有执教能力。（1）教师首先要具有强烈的敬业精神、友好的团队精神和开拓创新精神，不断研究和运用先进的职业教育理念和方法服务于课程开发；（2）要求教师具有实践经验，进行基于工作过程的课程设计；（3）必须把握教师的角色作用，应强调学生学习的主体性引导学生学会学习，成为学生困难的解决者、学生学习的协助者；（4）要求教师能运用各种教学方法与手段必须了解学生的现状，因材施教，把握所授知识的重点和深度，引导学生运用电脑、网络等新型学习工具，小组合作学习，自主学习；（5）教师熟练运用化工仪器仪表、PLC、传感器及自动控制生产的知识。2.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）在教学过程中，适当安排学生去企业实地参观学习，提高感性认识通过认识企业生产流程，掌握过程控制系统组建方法，提高教学效果。3.校外实习基地表6课程校外实习基地序号校外实训基地名称合作企业名称校外实训基地功能接纳学生人数备注1陕西能源职业技术学院天津安捷物联科技股份有限公司校外实习基地天津安捷物联科技股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习40紧密合作型2陕西能源职业技术学院华羿微电子股份有限公司校外实习基地华羿微电子股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习100一般合作型3陕西能源职业技术学院西安西拓电气股份有限公司校外实习基地西安西拓电气股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习20一般合作型4陕西能源职业技术学院陈家山煤矿校外实习基地铜川矿务局陈家山煤矿认识实习、毕业实习、顶岗实习100紧密合作型5陕西能源职业技术学院陕西润中清洁能源有限公司校外实习基地陕西润中清洁能源有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习80紧密合作型4.教学方法与策略按照项目导向教学理念，采用工学交替、任务驱动、教学做一体化的教学模式课程教学以学生为主体、教师为主导，将学生分成若干小组进行项目教学，各教学项目以过程控制系统典型工作过程为导向组织教学，以职业能力培养和行业标准为依据，按照“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”六个步骤组织实施。教学过程中，根据课程内容特点及学生学习规律灵活的采用项目教学法、现场演示法、小组讨论法、讲授法等多种方法开发多媒体教学课件，提高课程教学效果也可采用仿真教学环境，适当节约成本利用课程网络教学资源开展教学，提高学习效率具体如下：任务驱动教学法：学生以小组为单位，根据教师给出的任务，在教师的组织和引导下完成教学任务本课程在每一个项目都采用了任务驱动教学法学生在完成任务的过程中，提高了方法能力和团结协作能力。讨论教学法：学生以小组为单位，根据教师提出的问题或提供的教学资料，在教师的组织和引导下，积极参与课堂