《化工自动化及仪表》课程标准-13级化工

1《化工仪表及自动化》课程标准课程代码：5302010205课程名称：化工仪表及自动化课程类型：专业必修课课程属类：专业核心模块课程学分：4计划课时：72学时适用专业：应用化工技术制订时间：2015年3月职业资格：化工仪表维修工开课部门：化工教研室制订人：马翠萍批准人：贾怀锋课程负责人：马翠萍一、课程概述（一）课程性质化工仪表及自动化是应用化工技术专业的一门专业必修课。通过本课程的学习使学生初步掌握化工仪表及自动化方面的基础知识和技能，掌握化工仪表是化工生产过程中获取信息的工具，自动化控制技术是实现生产过程自动化的必要手段。将本课程与其它课程知识融贯一体，开拓思维和知识面，增强适应性，满足人才培养的要求，为将来工作打下基础。（二）课程定位化工仪表及自动化是作为应用化工技术专业的必修课程之一，在自动化越来越普遍的今天，工艺技术人员了解自动控制的基本概念和常用仪表的正确使用都是必不可少的。本课程应使学生掌握自动控制的基本概念，能对工艺过程提出合理的检测和控制要求，提出必要的正确的工艺条件和数据，配合自控人员确定自动控制方案。化工仪表及自动化课程是以自动控制系统为体系，着重分析简单控制系统，叙述组成自动控制系统的自动化仪表原理、特性及其对控制质量的影响，并介绍复杂控制系统的特点及其适用场合和典型化工单元的控制方案。前导课程：化工制图、化工单元操作、化工设备运行与维护、电工电子技术后续课程：无机物工艺、有机合成工艺、单元操作仿真实训、设备拆装实训、实训基地顶岗实习、生产毕业实习（三）课程设计思路1、课程设计理念2（1）坚持以学生为中心、基本技能训练为中心、综合素质能力培养为中心，注重培养学生学习能力、动手能力、创新能力。（2）在课程结构及教学方法上，打破以前课程设置以理论为主，实践作为理论的验证，实训项目与工作过程脱节的学科化体系，代之以岗位工作过程为导向，对知识体系进行重构、整合，实现教、学、做结合，理论、实践一体化的课程体系；（3）在学习顺序上，摈弃先学习知识再进行能力的训练的传统的教学模式，强调在岗位能力训练中学习相关理论知识；（4）在教学效果上，避免学非所用，用非所学，真正实现学习的知识技能能直接与所在工作岗位零对接。2、课程设计思路本课程采用了综合化、模块化的设计方法，每个模块均采用了理论-实践一体化的思路，力求体现“做中学，学中做”的教学理念；在本课程内容的选择上降低了理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程的内容组织形式上强调学生的主体性，在每个模块实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意，利于学生在任务驱动下，自主学习、自我实践。以化工企业为研究对象，选择典型的仪表配置和控制方案。通过学习该课程，了解化工自动化生产过程中常用仪表的种类、结构和性能，掌握仪表流程图的绘制和仪表的配置，能为化工企业以及相关的行业进行生产过程的自动化控制构思和开发自动调节的方案。3、课程内容选取课程内容选取的基本思路是以符合实际岗位能力需要的分析项目活动为载体，以工作过程为导向，把化工仪表和自动控制系统的理论与实践的教学过程，贯穿于实际工业生产的自动化控制全过程，在这条主线下，进行课程体系的重构，确定课程项目及子项目、工作任务的组织与安排，学生通过完成工作任务，在能力训练中总结知识。二、课程目标（一）课程工作任务目标本课程介绍常用化工仪表的基本常识、自动控制器的基本控制规律和控制方法。通过本课程的学习，使学生能够了解化工自动化的基础知识，如仪表的种类、选用及控制方法、自动控制方案的制定等。使学生初步掌握它们在煤化工、化工行业中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面。（二）职业能力目标以职业能力培养为核心，确定课程的教学目标，注重对学生理论知识、职业技能、职业3素质的培养，培养既懂得化工仪表及化工自动化控制的专业理论知识，又具备化工仪表及化工自动化实际操作技能的骨干技术人员。1、理论知识目标（1）了解化工自动化的主要内容；（2）掌握测量各种工艺参数的仪表的性能和原理，如压力、流量、液位、温度的测量元件的工作原理、结构、类型、选用等及其相对应的变送器的工作原理；（3）掌握自动控制系统的组成、分类、方块图的绘制；（4）掌握自动控制系统的过渡过程及其品质指标；（5）掌握自动控制器的基本控制规律及其对自动控制系统过渡过程的影响；（6）掌握简单自动控制系统的设计原则及调节规律的选择原则和参数的整定方法；（7）理解并掌握各种复杂自动控制系统的特点及应用，如：串级控制系统、比值控制系统、分程控制系统、选择控制系统、前馈控制系统等；（8）掌握典型化工单元操作的控制方案，如流体输送设备的控制方案、传热设备的控制方案、锅炉设备的控制方案、化学反应器设备的控制方案、精馏塔设备的控制方案等。2、职业技能目标（1）掌握常用工业过程自动控制系统中检测仪表的使用；（2）根据所学理论知识在实际生产过程能熟练地合理调节和确定被控参数与被调参数；（3）掌握各种常用工程检测仪表的结构与测量原理；（4）掌握各种PID控制规律对自动控制系统的作用，并掌握其使用方法；（5）掌握各种化工测量仪表的原理、结构、功能，进而会选用合适的仪表；（6）掌握自动控制系统的基本知识，包括系统的组成、控制规律、对象特性、简单控制系统及复杂控制系统。能读懂简单自控方案图纸；（7）掌握实现自动控制系统的控制仪表及装置的原理、结构、功能及如何选用；（8）了解工业自动化技术的新发展及新型的检测仪表和控制装置。3、职业素质目标学生通过该课程的学习，对自动化系统及仪表在生产过程中的应用有正确的认识，为今后从事工艺专业生产操作，提高生产操作水平打下一定的基础。当学生毕业后成为工艺专业技术操作人员时，能在生产控制、管理和调度中，能正确地选用和使用常见的测量仪表和控制装置，面对大量先进的自动化生产成套设备及装置，能在生产开、停车过程中了解自动控制系统的投运方法和参数整定，并对生产过程自动化及仪表的现状和发展有所认识，以促进生产操作水平的提高。并了解化工生产上常用仪表的特性及使用性能，了解化工生产各工段4常用的自动化仪表的应用及控制方案，分析说明化工生产过程中各种变量的检测和控制依据，熟练掌握仪表代号，会看仪表图纸。在引导学生掌握职业能力的同时，还要培养学生追求实事求是，一丝不苟的工作作风，坚持安全、节约、环保意识，树立良好的职业道德品质，具有良好的团队合作精神与竞争意识等。三、课程教学内容及学时安排(一)课程教学内容的选取根据教学的重点和难点合理进行学时分配，针对职业岗位对知识、素质、能力要求，来选择课程内容。全课程共设有10个项目，课程内容的组织与安排如下表所示：序号项目学习任务学时1项目一化工自动化基础知识化工自动化的发展状况、意义、主要内容及目的22项目二检测仪表与传感器任务一概述2任务二压力检测及仪表4任务三流量检测及仪表4任务四物位检测及仪表2任务五温度检测及仪表43项目三显示仪表任务一模拟式显示仪表2任务二数字式显示仪表24项目四自动控制系统的基本概念任务一自动控制系统的组成及方块图及其分类2任务二自动控制系统的过渡过程和品质指标25项目五过程及其数字模型任务一化工过程的特点及其描述方法2任务二描述对象特性的参数26项目六控制器任务一基本控制规律及其对系统过渡过程的影响2任务二模拟式控制器2任务三数字式控制器及可编程序控制器27项目七执行器任务一气动执行器2任务二电动执行器2任务三电—气转化换器及电—气阀门定位器258项目八简单控制系统任务一简单控制系统的结构与组成2任务二简单控制系统的设计2任务三控制器参数的工程整定29项目九复杂控制系统任务一串级控制系统2任务二均匀控制系统2任务三比值控制系统2任务四前馈控制系统和选择控制系统2任务五分程控制系统和多冲控制系统210项目十典型化工单元的控制方案任务一流体输送设备的控制方案2任务二传热设备的自动控制2任务三精馏塔的自动控制2任务四化学反应器的自动控制2合计68(二)课程教学内容设计根据煤化工、化工专业的人才培养方案对课程教学内容进行解构和重构，各部分知识内容要求及能力内容要求如下表所示。序号项目学习任务知识目标能力目标学时1项目一化工自动化的基础知识化工自动化的发展状况、意义及目的了解化工自动化的发展状况、意义及目的掌握化工仪表及自动化系统的分类22项目二检测仪表与传感器任务一概述了解测量过程与测量误差，仪表的性能指标及分类掌握测量误差2任务二压力检测及仪表了解压力测量及变送掌握压力检测仪表的性能和工作原理4任务三流量检测及仪表了解流量的测量及变送掌握流量的检测仪表的性能和工作原理2任务四了解物位的检测掌握差压式液位26物位检测及仪表及变送变送器的性能和工作原理任务五温度检测及仪表了解温度检测仪表及选用掌握热电偶温度计的性能和动作原理43项目三显示仪表任务一模拟式显示仪表了解自动电子电位差计的作用原理及自动电子平衡桥的作用原理掌握自动电子电位差计的测量桥路2任务二数字式显示仪表了解数字式显示仪表的特点及分类掌握数字式显示仪表的基本组成24项目四自动控制系统的基本概念任务一化工自动化的主要内容了解化工自动化的主要内容掌握化工自动化的主要内容2任务二自动控制系统的组成及方块图及其分类熟悉自动控制系统的组成，自动调节系统发块图及其分类掌握自动控制系统的组成及方块图的表示法2任务三自动控制系统的过渡过程和品质指标了解自动控制系统的过渡过程和品质指标掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标25项目五过程及其数字模型任务一化工过程的特点及其描述方法了解化工过程的特点及其描述方法掌握化工过程的特点及其描述方法2任务二描述对象特性的参数掌握描述对象特性的参数掌握描述对象特性的参数26项目六控制器任务一基本控制规律及了解基本控制规律及其对系统过掌握双位控制、比例控制、积分控27其对系统过渡过程的影响程的影响制、微积分控制任务二模拟式控制器了解基本构成原理及部件掌握DDZ型电动控制器2任务三数字式控制器及可编程序控制器了解数字式控制器的主要特点和可编程序控制器的基本组成掌握数字式控制器的基本构成和可编程序的编程语言37项目七执行器任务一气动执行器了解气动执行器的结构与分类及作用掌握气动执行器的作用方式及流量特性2任务二电动执行器了解电动执行器的结构及作用方式掌握电动执行器的作用方式及其流量特性2任务三电—气转化换器及电—气阀门定位器了解电—气转化换器及电—气阀门定位器的结构掌握电—气转化换器及电—气阀门定位器的作用方式及其流量特性38项目八简单控制系统任务一简单控制系统的结构与组成了解简单控制系统的结构与组成掌握简单控制系统的结构与组成2任务二简单控制系统的设计熟悉简单控制系统的设计掌握调节器调节规律的选择2任务三控制器参数的工程整定了解调节系统的投运及操作中常见的问题掌握控制器参数的工程整定39项目九复杂控制系统任务一串级控制系统了解串级控制系统的特点及应用掌握串级控制系统主副控制器正反作用的选择28任务二均匀控制系统了解均匀控制系统的特点掌握均匀控制系统的特点、控制方案及应用2任务三比值控制系统了解比值控制系统的特点掌握比值控制系统的特点、控制方案及应用2任务四前馈控制系统和选择控制系统了解前馈控制系统和选择控制系统的特点、控制方案及应用掌握选择性控制系统积分饱和及其防止3任务五分程控制系统和多冲控制系统了解分程控制系统和多冲量控制系统的特点掌握分程控制系统和多冲量控制系统的特点、控制方案及应用210项目十典型化工单元的控制方案任务一流体输送设备的控制方案了解流体输送设备的控制方案掌握离心泵、离心式压缩机的防喘控制2任务二传热设备的自动控制了解并掌握传热设备的自动控制掌握冷却剂进行气化的冷却器自动控制2任务三精馏塔的自动控制了解并掌握精馏塔的自动控制掌握精馏塔的温差控制及双温差控制2任务四化学反应器的自动控制了解并掌握化学反应器的自动控制掌握釜式反应器的温度自动控制2合计72四、课程实施1、课程组织形式在教学过程中，对于不同的教学内容，按递进关系和难度级别，以