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1、化工仪表及自动化教学大纲化工仪表及自动化教学大纲课程类型: 专业基础必修课教学时数: 170（理论授课78学时、实验课32学时、仿真实训60学时） 适用专业: 应用化工技技术专业 开设学期: 第三学期、第四学学期、第五学学期预修课程： 电电工技术、化化工单元操作作及设备本大纲是依据化化工系应用化工技技术专业教学学计划的要要求，参照有有关院校的教教学大纲，以以国家高职高专专规划教材化工仪表及及自动化（第三版，厉厉玉鸣主编）为基本教材材进行编写的的，供本系应用化工技术术专业教学使用用。一、说明（一）课程的性性质和内容化工仪表及自自动化是根根据应用化工工技术专业教教学计划的要要求，为培养养高级化工工
2、工艺操作工而而开设的一门门实践性很强强的专业课程程。内容包括括：化工检测测仪表：检测测仪表基本知知识、压力检检测、流量检检测、物位检检测、温度检检测和显示仪仪表；化工自自动化基础：自动控制系系统概述、对对象特性和建建模、基本控控制规律、自自动控制仪表表、执行器、简简单控制系统统、复杂控制制系统、高级级控制系统、计计算机控制系系统、可编程程控制器、典典型化工单元元的控制方案案。（二）本课程主主要任务1、能了解主要要工艺参数（温温度、压力、流流量及物位）的的检测方法及及其仪表的工工作原理及特特点；能根据据工艺要求，正正确地选用和和使用常见的的检测仪表及及控制仪表。2、能了解工业业自动化的初初步知识
3、，理理解基本控制制规律，懂得得控制器参数数是如何影响响控制质量的的。3、能根据工艺艺的需要，和和自控设计人人员共同讨论论和提出合理理的自动控制制方案；能为为自控设计提提供正确的工工艺条件和数数据；能在生生产开停车过过程中，初步步掌握自动控控制系统的投投运及控制器器参数整定。4、能了解检测测技术和控制制技术的发展展趋势和最新新发展动态。（三）本课程的的考试方式本课程考试方式式分为：平时时成绩、理论论考试（期末末考试）和实实验操作三种种形式，其比比重为平时成成绩：理论考考试：实验操操作=20%：50%：30%。（四）教学中应应注意的问题题1、本课程是一一门理论性和和实践性都很很强的专业技技术课，教
4、学学中必须理论论联系实际，结结合本地化工工企业的自控控仪表及系统统情况，因地地制宜开展教教学工作，提提高学生观察察、分析和解解决实际问题题的能力。2、应结合每章章后的实验练习，加加深学生理解解理论知识并并提高操作水水平。二、学时分配表表章节内 容容课 时备注总学时讲授实验绪论化工自动化的意意义、目的、发发展概况及化化工仪表和自自动化系统的的分类22第一章检测仪表的基本本知识44-第二章压力检测422第三章流量检测862第四章物位检测642第五章温度检测642第六章显示仪表862第七章自动控制系统概概述22-第八章对象特性和建模模44-第九章基本控制规律44-第十章自动控制仪表642第十一章执行
5、器642第十二章简单控制系统642第十三章复杂控制系统642第十四章高级控制系统642第十五章计算机控制系统统1064第十六章可编程控制器642第十七章典型化工单元的的控制方案16106合计1107832三、课程内容（理理论授课788学时、实验验课32学时时） 绪论（讲授授2学时）教学要求和内容容使学生了解化工工生产过程自自动化的意义义和目的；了了解化工自动动化的发展概概况和化工仪仪表及自动化化系统的分类类知识。教学建议开课前先带领学学生参观化工工厂生产过程程控制系统，使使学生感性了了解化工自动动化的重要意意义。第一章 检检测仪表基本本知识（讲授授4学时）教学要求1、了解检测误误差和检测系系统
6、误差的基基本知识；掌掌握检测仪表表的品质指标。2、了解检测系系统中的常见见信号类型、信信号的传递形形式、检测仪仪表与检测方方法的分类。教学内容1、测量过程与与测量误差；检测仪表的的品质指标。2、检测系统中中的常见信号号类型；检测测系统中信号号的传递形式式；检测仪表表与检测方法法的分类。3、化工检测的的发展趋势。教学建议1、本章重点为为检测仪表的的品质指标。第二章 压力力检测（讲授授2学时 实实验2学时）教学要求1、了解压力检检测在生产过过程控制中的的意义及压力力检测仪表的的最新发展。2、掌握压力的的国际标准单单位制及与其其他压力单位位的换算方法法。3、掌握弹性式式压力计、电电气式压力计计、智能
7、式变变送器的结构构、工作原理理及使用方法法。4、通过实验练练习，要求学学生掌握压力力表的选型及及安装方法。教学内容1、压力单位及及测压仪表；弹性式压力力计；电气式式压力计；智智能式变送器器。2、压力计的选选用及安装。教学建议1、本章重点为为压力的国际际标准单位制制及与其他压压力单位的换换算方法；弹性式压力力计、电气式式压力计、智智能式变送器器的结构、工工作原理及使使用方法。2、采用实验教教学方式。第三章 流量量检测（讲授授6学时 实验2学时）教学要求1、了解流量检检测的意义，体体积流量和质质量流量的概概念。2、掌握差压式式流量计、转转子流量计、旋旋涡流量计的的结构、工作作原理、特点点及使用方法
8、法。3、掌握质量流流量的检测方方法及质量流流量计的结构构、工作原理理、特点。4、了解靶式流流量计、椭圆圆齿轮流量计计、涡轮流量量计、电磁流流量计的工作作原理、特点点。教学内容1、流量检测的的意义及测量量流量的方法法；2、差压式流量量计、转子流流量计、漩涡涡流量计的结结构、工作原原理、特点及及使用方法；质量流量计计及其他流量量计的工作原原理、特点。教学建议1、本章重点为为差压式流量量计、转子流流量计、旋涡涡流量计的结结构、工作原原理、特点及及使用方法；质量流量的的检测方法及及质量流量计计的结构、工工作原理、特特点。2、采用实验教教学方式。流流量检测仪表表种类繁多，可可根据目标企企业的实际情情况增
9、减教学学内容。第四章 物位位检测（讲授授4学时 实实验2学时）教学要求1、了解物位检检测在化工生生产中的重要要性和物位检检测仪表的主主要类型。2、掌握差压式式液位计的工工作原理、系系统组成及其其应用。3、了解其他物物位计(电容容式物位计、核核辐射物位计计、雷达式液液位计、称重重式液罐计量量仪)的工作作原理和结构构。教学内容1、物位检测的的意义及主要要类型；2、差压式液位位计的工作原原理及差压变变送器的校准准。3、其他物位计计介绍（电容容式、核辐射射物位计和雷雷达式液位计计及称重式液液罐计量仪）。教学建议1、本章重点为为掌握差压式式液位计的工工作原理、系系统组成及其其应用。2、采用实验教教学方式
10、。第五章 温度度检测（讲授授4学时 实实验2学时）教学要求1、了解温度检检测的基本原原理及测温仪仪表的分类。2、掌握热电偶偶的测温原理理，常见热电电偶的种类、构构造及补偿导导线与冷端温温度补偿。3、掌握热电阻阻的测温原理理、分度及特特性。4、掌握温度变变送器的工作作原理。教学内容1、温度检测在在化工生产中中的重要作用用；温度检测测的基本原理理及测温仪表表的分类。2、热电偶测温温原理、补偿偿导线与冷端端温度补偿。3、热电阻测温温原理和常用用热电阻。4、电动温度变变送器、一体体化温度变送送器、智能式式温度变送器器工作原理。教学建议1、本章重点为为热电偶的测测温原理，常常见热电偶的的种类、构造造及补
11、偿导线线与冷端温度度补偿；热电阻的测测温原理、分分度及特性；温度变送器器的工作原理理。2、采用实验教教学方式。第六章 显示示仪表（讲授授6学时 实验2学时）教学要求1、了解显示仪仪表在过程参参数检测中的的作用。2、理解自动平平衡电子电位位差计和电子子自动平衡电电桥的工作原原理。3、掌握数字式式显示仪表的的工作原理、基基本组成及使使用方法。4、了解无纸记记录仪、虚拟拟显示仪表等等新型显示仪仪表的工作原原理和特点。教学内容1、显示仪表在在生产过程检检测中的作用用；自动平衡衡电子电位差差计的工作原原理及测量桥桥路；平衡电电桥测温原理理和电子自动动平衡电桥工工作原理。2、数字式显示示仪表的原理理、特点
12、及基基本组成。3、无纸记录仪仪和虚拟显示示仪表的工作作原理。教学建议1、本章重点为为数字式显示示仪表的工作作原理、基本本组成及使用用方法。2、采用实验教教学方式。第七章 自动控控制系统概述述（讲授2学学时）教学要求1、了解自动控控制系统的用用途及基本组组成，了解各各组成环节在在自动控制系系统中的作用用。2、掌握被控变变量、给定值值、干扰作用用、控制作用用、反馈等专专业名词的含含义。3、了解自动控控制系统的过过渡过程及四四种基本的过过渡形式，认认识它们的特特点。4、掌握衰减比比、最大偏差差、余差、过过渡时间、振振荡周期等描描述自动控制制系统控制质质量好坏的品品质指标的定定义。教学内容1、自动控制
13、系系统的组成；信号和变量量、自动控制制系统方块图图、反馈及自自动控制系统统的分类。2、控制系统的的静态与动态态、过渡过程程、控制指标标及影响控制制指标的主要要因素。教学建议1、本章重点为为被控变量、给给定值、干扰扰作用、控制制作用、反馈馈等专业名词词的含义；衰衰减比、最大大偏差、余差差、过渡时间间、振荡周期期等描述自动动控制系统控控制质量好坏坏的品质指标标的定义。2、采用多媒体体课件或到企企业参观的方方式组织教学学，让学生对对自动控制系系统有一个直直观的感性认认识。第八章 对象象特性和建模模（讲授4学时 ）教学要求1、了解被控对对象数学模型型的含义、作作用和建立途途径及数学模模型的主要形形式；
14、了解机机理建模的方方法。2、掌握描述对对象特性的方方法及特性参参数的定义。3、掌握对象特特性的测试方方法；了解实实测建模的方方法。教学内容1、被控对象数数学模型，数数学模型的主主要形式。2、一阶对象、积积分对象和时时滞对象的机机理建模方法法。 3、描述对象特特性的参数：放大系数KK，时间常数数T，滞后时时间。4、实测建模的的作用和方法法。教学建议1、本章重点为为描述对象特特性的方法及及特性参数的的定义；对象特性的的测试方法。第九章 基本本控制规律（讲讲授4学时）教学要求1、了解控制器器的种类及特特性。2、熟悉基本控控制规律及其其对过渡过程程的影响。教学内容1、控制器的特特性及控制器器的控制规律
15、律。2、位式控制规规律及其特点点。3、比例控制规规律及其特点点，比例度及及其对控制过过程的影响。4、积分控制规规律及其特点点，比例积分分控制规律与与积分时间，积积分时间对系系统过渡过程程的影响。5、微分控制规规律及其特点点，实际的微微分控制规律律及微分时间间，比例微分分控制系统的的过渡过程，比比例积分微分分控制。第十章 自动动控制仪表（讲授4学时 实验2学时）教学要求1、熟悉控制仪仪表的分类、特特点及其信号号制。2、对模拟式、数数字式控制仪仪表的基本组组成、原理、特特点、通讯及及信号制有总总体的认识和和理解，可以以正确操作KKMM可编程程调节器。教学内容1、控制仪表的的作用与分类类：能源形式式
16、、结构形式式、信号形式式。2、模拟式控制制仪表的特点点、组成及功功能；DDZZ-型电动控制制器的特点、结结构和使用。3、数字式控制制仪表的主要要特点、基本本构成及原理理；KMM可可编程调节器器的正确使用用。教学建议1、根据实际情情况，相对模模拟式仪表偏偏重讲解一下下数字式控制制仪表。2、对DDZ-型电动控制制器和KMMM可编程调节节器进行重点点讲解和实验验指导。第十一章 执执行器（讲授授4学时 实实验2学时）教学要求1、理解执行器器在生产过程程控制中的地地位和作用；熟悉执行器器的组成、动动作原理。2、熟悉气动薄薄膜阀执行机机构的结构与与分类，理解解控制阀的流流量特性，具具有控制阀的的选择、安装
17、装和一般维护护能力。3、理解阀门定定位器和电-气转换器的的功能、作用用、结构和作作用原理。4、了解电动执执行器的特点点、组成。教学内容1、执行器的作作用与分类；气动执行器器的组成与分分类，控制阀阀的流量特性性，控制阀的的选择、安装装和维护。2、气动阀门定定位器，电-气阀门定位位器，电-气气转换器。3、电动执行器器的特点与组组成，角行程程电动执行机机构与直行程程执行机构。教学建议1、利用实物进进行直观教学学。第十二章 简简单控制系统统（讲授4学学时 实验2学时）教学要求1、掌握组成简简单控制系统统的基本原则则和被控变量量、操纵变量量的选择方法法。2、掌握控制器器规律的选择择方法和控制制器参数的工
18、工程整定方法法。3、掌握控制系系统投运操作作和常见问题题的判别方法法。教学内容1、简单控制系系统的结构、原原理；被控变变量的选择，操操纵变量的选选择。2、控制器控制制规律的选择择；控制器参参数的工程整整定方法步骤骤。3、控制系统的的投运操作程程序；控制系系统操作中常常见问题的判判别方法。教学建议1、采用计算机机仿真技术开开展教学。第十三章 复复杂控制系统统（讲授4学学时 实验2学时）教学要求了解常见复杂控控制系统的基基本原理、特特点及应用。教学内容1、串级控制系系统组成原理理及常用名词词的含义；串串级控制系统统的特点及应应用；串级控控制系统主、付付控制器控制制规律的选择择及主、付控控制器正反作
19、作用的选择；控制器参数数整定与系统统投运。2、其他复杂控控制系统（均均匀控制系统统、比值控制制系统、前馈馈控制系统、取取代控制系统统、分程控制制系统、多冲冲量控制系统统）的基本特特点及组成。教学建议1、作一般性介介绍，使学生生有初步的了了解。 第十四章 高级控制系系统（讲授44学时 实验验2学时）教学要求1、了解高级控控制系统的主主要特征和基基本原理。教学内容1、高级（新型型）控制系统统的主要特征征。2、自适应控制制系统、预测测控制系统、智智能控制系统统、神经元网网络控制、模模糊控制系统统、最优控制制系统的基本本原理。3、控制管理一一体化的基本本概念。教学建议1、作一般性介介绍，使学生生有初步
20、的了了解。第十五章 计计算机控制系系统（讲授6学时 实验4学时）教学要求1、了解计算机机控制系统的的特点、类型型及其发展情情况。2、了解集散控控制系统的基基本构成和特特点。3、熟悉CENNTUM-CCS系统的构构成、ICSS的组成及功功能、CRTT显示画面的的显示格式、系系统中的字母母代号、基本本操作方法及及及显示画面面的操作方法法。4、了解现场总总线控制系统统的产生和特特征、国际标标准化和主要要的现场总线线系统的简况况。教学内容1、计算机控制制系统的特点点、组成、类类型及发展情情况。2、集散控制系系统的基本构构成、特点。3、CENTUUM-CS集集散控制系统统的构成、IICS的组成成及功能、
21、CCRT显示画画面的显示格格式、系统中中的字母代号号、基本操作作方法、显示示画面及操作作。4、现场总线控控制系统的产产生和特征、现现场总线国际际标准化及主主要的现场总总线系统简介介。教学建议1、采用实验教教学方式。如如本地企业无无CENTUUM-CS系系统，可改为为CENTUUM-XL系系统或XL系统进进行讲授和实实验练习。第十六章 可可编程控制（讲授4学时 实验2学时）教学要求1、了解可编程程控制器（PPLC）的发发展过程、功功能与特点。2、了解可编程程控制器的基基本构成、分分类及工作原原理。3、了解OMRRON C系系列PLC的的基本情况及及PLC在工工业生产中的的应用情况。教学内容1、可
22、编程控制制器（PLCC）的发展情情况、功能与与特点。2、可编程控制制器的基本组组成、软件系系统和分类。3、OMRONN C系列PPLC简介。4、PLC应用用示例。教学建议1、实物教学。第十七章 典典型化工单元元的控制方案案（讲授10学时 实验6学时）教学要求通过对典型化工工单元控制方方案的分析，使使学生能理解解和掌握确定定控制方案的的共同原则和和方法。教学内容1、流体输送设设备（离心泵泵、往复泵、压压气机）的自自动控制方案案。2、传热设备（两两侧均无相变变化的换热器器、载热体进进行冷凝的加加热器、冷却却剂进行气化化的冷却器）的的自动控制方方案。3、精馏塔的干干扰因素及对对自动控制的的要求，精馏
23、馏塔的自动控控制方案。4、化学反应器器的控制要求求，釜式反应应器的温度自自动控制方案案，固定床反反应器的自动动控制方案，流流化床反应器器的自动控制制方案。教学建议1、采用计算机机仿真技术进进行教学，或或以实际的DDCS系统为为教学平台，以以一个简单的的工程项目的的实施为教学学内容开展教教学。 四、实训内容（DDCS控制单单元仿真实训训 60学时时）序号实训名称学 时备 注实训1 动力设备：压压缩机单元、CCO2压缩机机工段、离心心泵单元、真真空系统12实训2传热设备：锅炉炉单元、换热热器单元、管管式加热炉单单元、12实训3复杂控制：液位位控制系统单单元12实训4塔设备：精馏塔塔单元、吸收收解吸单元、催催化剂萃取控控制12实训5罐区：罐区仿真真12合计60五、教材1. 国家高职职高专规划教教材化工仪仪表及自动化化第三版 厉玉鸣主编