《化工自动化与仪表》教学大纲

《化工仪表及自动化》教学大纲一、课程的性质与任务《化工仪表及自动化》教学大纲是依据南通纺织职业技术学院染化系化学化工教研室的“应用化工技术”专业教学计划而编制的，《化工仪表及自动化》是该专业一门必修的专业课程。在学习本课程之前应掌握《高等数学》、《电工电子技术》、《化工原理》和《化工设备基础》等课程的基础知识。通过学习本课程，其目的是使应用化工类专业的学生掌握最基本的自动控制方面的知识，从而便于在生产实践中能根据生产工艺及自动控制两方面的要求，为自动控制系统的设计提供合理的、准确的工艺条件及数据。二、课程的教学目标1、通过本课程的学习，使学生对过程的自控系统及相应的仪表有一个全面的了解，掌握典型的过程检测和控制仪表工作原理和工作性能，能根据生产过程的特点和控制要求，选用适当的自动化仪表和计算机组成实用型过程控制系统。2、了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的测量方法及其仪表的工作原理及特点。能根据工艺要求，正确地选用和使用常见的测量仪表及控制仪表。3、了解化工自动化的初步知识，理解基本控制规律，懂得控制器参数是如何影响控制质量的。能为自控设计提供正确的工艺条件和数据。能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定。三、教学内容和基本要求绪论教学内容：1、化工自动化的意义及目的2、化工自动化的发展概况3、化工仪表及自动化系统的分类第一章自动控制系统基本概念目的要求：通过对包括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。教学内容：1、自动控制系统的组成2、自动控制系统的方块图：信号和变量，自动控制系统方块图，反馈，自动控制系统的分类3、过渡过程和品质指标：控制系统的静态与动态，控制系统的过渡过程，控制系统的控制指标，影响控制指标的主要因素第二章检测仪表基本知识目的要求：掌握仪表的分类、性能指标等基本知识教学内容：1、测量过程与测量误差2、仪表的品质指标3、工业仪表的分类第三章压力检测及仪表一、目的要求1、掌握压力，绝对压力等各种压力单位2、熟悉压力计的选用与安装。3、了解压力的测量与控制。二、教学内容1、概念：压力，绝对压力，真空度。2、弹性式压力计各种弹性元件，弹簧管压力表。3、电气式压力计。4、压力计的选用及安装。第四章流量检测及仪表目的要求：了解流量计的分类，掌握差压式流量计和转子流量计的工作原理及应用，熟悉其他几种流量计的工作原理。教学内容：1、流量计的分类：速度式流量计、容积式流量计、质量流量计。2、差压式流量计和转子流量计的介绍：工作原理，流量基本方程式等。3、其他流量计的介绍:椭圆齿轮流量计、电磁流量计、质量流量计等。第五章物位检测及仪表目的要求：了解物位计的主要类型，掌握差压式液位计的工作原理及应用，熟悉电容式物位计的工作原理。教学内容：1、物位检测的意义及主要类型2、差压式液位计：工作原理，零点迁移问题，用法兰式差压变送器测量液位3、其他物位计：电容式物位计，称重式液罐计量仪第六章温度检测及仪表目的要求：掌握测温仪表的分类、热电偶、热电阻温度计的测量原理及变送原理。教学内容：1、热电偶温度计，热电阻温度计。2、温度变送器，测温元件的安装。第七章显示仪表目的要求：要求一般性地了解模拟式显示仪表、数字式显示仪表等几种显示仪表的工作原理，掌握这几种显示仪表的使用方法。教学内容：1、模拟式显示仪表：自动平衡电子电位差计，电子自动平衡电桥2、数字式显示仪表3、新型显示仪表：无纸记录仪，虚拟显示仪表第八章自动控制仪表目的要求：要求掌握双位控制、比例控制(P)、积分控制(I)、微分控制(D)以及PI、PD、PID等几种控制规律及其特点；掌握模拟式控制器的基本原理及构成部件，了解DDZ-Ⅲ型电动控制器；了解数字式控制器的基本构成和主要特点。教学内容：1、双位控制：双位控制，具有中间区的双位控制，多位控制2、比例控制：比例控制规律及其特点，比例度及其对控制过程的影响3、积分控制：积分控制规律及其特点，比例积分控制规律与积分时间，积分时间对系统过渡过程的影响4、微分控制：微分控制规律及其特点，实际的微分控制规律及微分时间，比例微分控制系统的过渡过程，比例积分微分控制5、模拟式控制器：模拟式控制器的基本原理及构成部件，DDZ-Ⅲ型电动控制器6、数字式控制器：数字式控制器的基本构成和主要特点。第九章执行器目的要求1、掌握气动执行器的结构及分类。2、熟悉电-气阀门定位器与电-气转换器。教学内容：1、气动执行器：气动执行器的组成与分类，控制阀的流量特性，控制阀的选择，控制阀的安装和维护2、电-气阀门定位器与电-气转换器：气动阀门定位器，电-气阀门定位器，电-气转换器第十章简单控制系统目的要求1、要求掌握简单自动调节系统基于微分方程的基本分析方法，不仅能定性地判断简单自动调节系统品质指标的好坏，而且能定量地计算出简单自动调节系统的各项品质指标。2、要求了解被调参数、调节参数、调节规律选择的基本原则、工程整定及工程安装等自动化基础知识。教学内容：1、被控变量的选择2、操纵变量的选择3、控制器控制规律的选择及参数整定：控制规律的选择，控制器参数的工程整定四、学时分配本课程为2.5学分，总学时应不少于40学时，建议各章学时分配如下：教学内容学时分配总时数理论教学实践教学机动+测验第一章自动控制系统基本概念66第二章检测仪表基本知识22第三章压力检测及仪表44第四章流量检测及仪表44第五章物位检测及仪表22第六章温度检测及仪表642第七章显示仪表33第八章自动控制仪表55第九章执行器33第十章简单控制系统75总计40382五、教学评价和考核1、评价目的通过评价，确认学生的学习状况、能力水平，使学生在评价过程中提高认知水平和综合能力；通过评价，确认教师的教学效果，为调控教学过程、改进教学方法、进行教学改革提供依据。2、评价原则学习评价应遵循知识和能力相统一的原则，不仅要考核学生对基本知识的了解和理解程度，更要考核学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力。3、评价途径评价可通过笔试、口试、作业等形式进行。4、评价标准评价内容分为认知水平和运用能力两部分，具体体现为“识记”、“理解”、“应用”三个层次。各层次的要求为递进关系即后者必须建立在前者的基础上，其含义是：“识记”能记住有关的名词、术语及主要概念，并能正确地表述；“理解”在识记的基础上，能全面把握基本原理、方法，并能表达它们之间的区别和联系；“应用”在理解的基础上，利用一个或几个知识点，对实际问题进行分析、解答，最终达到对实际问题的完满解决。5、考核方法（1）关于命题考试的若干规定①本大纲各章所列内容和考试目标均为命题内容，试题覆盖到章，适当突出重点。②试卷中对不同能力层次的试题比例大致为：“识记”为30％，“理解”为50％，“应用”为20％。③考试采用开闭卷相结合的形式，考试时间为100分钟，采用百分制，60分为合格。（2）考核形式：平时考核、期末考试相结合的形式（3）成绩评定办法：本课程在学期结束时一次性评定成绩，期末考试占50％，平时考核（包括测验、出勤、提问等）占50％。六、教学建议1、采用讲授与讨论相结合的教学方法，辅之以现代化的教学手段。讲授式教学方法主要是让学生掌握本课程的基本理论体系，熟悉本课程讲授的基本理论和基本规律，并能加以运用解决实际问题，形成对本课程的整体认识；讨论式教学是为了引发学生对问题的思考，特别注意与实际生产和生活的结合，培养学生的创新意识。2、教师可以根据教学需要，调动各章节的顺序。3、主要教学参考书：指定教材：《化工仪表及自动化》第四版厉玉鸣化学工业出版社参考教材：《过程自动化及仪表》俞金寿化学工业出版社《化工自动化及仪表》张蕴端上海交通大学出版社《自动检测技术与装置》张宏建、蒙建波化学工业出版社