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1、化工仪表及自动化教学大纲Chemical Meters & Automation一、课程基本信息学 时：24学分：1. 5考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30%中文简介：化工仪表及自动化是化工类专业的一门专业选修课。该课程 从自动控制系统的基本概念入手，系统地讲述构成自动控制系统的各个基本环节, 包括被控对象.测量元件及变送器.显示仪表.自动控制仪表.执行器等；以及 简单控制系统.复杂控制系统.新型控制系统与计算机控制系统；最后结合化工 生产过程讲述几种典型化工单元操作的控制方案。化工仪表及自动化是利用自动控 制学科.仪器仪表科学及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科的。随着 现代科学技
2、术的进步，现代化程度的提高，本课程越来越重要。二、教学目的与要求通过对本门课程的学习，应能了解化工自动化的基本知识，理解自动控制系 统的组成.基本原理及各环节的作用；能根据工艺要求，与自控设计人员共同讨 论和提出合理的自动控制方案；能在工艺设计和技术改造中，与自控设计人员合 作，综合考虑工艺与控制两个方面，并为自控设计人员提供正确的工艺条件与数 据；能了解化工对象的基本特性及其对控制过程的影响；能了解基本控制规律及 其控制器参数与被控过程的控制质量之间的关系；能了解主要工艺参数（温度.压 力.流量及物位）的基本测量方法和仪表的工作原理及其特点；在生产控制.管 理和调度中，能正确地选用和使用常用
3、的测量仪表和控制装置，使它们充分发挥 作用；能在生产开停过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定； 能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正 确的解决方法；能在处理各类技术问题时，应用一些控制论.系统论.信息论的 观点来分析思考，寻求考虑整体条件.考虑事物间相互关联的综合解决方法。三、教学方法与手段1、讲授与讨论结合，课程教学主要采用讲授方法，讲授过程辅以大量工业实例，化工专业实验设备的实物仪表的现场讨论进行配合，并通过认识实习阶段对 工厂观察认识的知识加以深化和理解，从而完成课程达到的目标。2、对于复杂控制系统和控制系统的设计部分精讲，辅以计算机模拟
4、和动画， 课程将变得生动多彩，激发学生学习兴趣和创造力。四、教学内容及目标教学内容教学目标学时 分配绪论1第一章自动控制系统基本概念3第一节化工自动化的主要内容了解0.5第二节自动控制系统的方块图掌握0.5第三节自动控制系统的分类了解1第四节自动控制系统的过渡过程和品种指标掌握1重点与难点：自动控制系统方块图，过渡过程与品质指标衡量学习是否达到目标的标准:能否根据化工单元控制案例进行自控系统的草图描 绘和利用参数进行控制系统优劣评价，并独立完成课程作业。第二章过程特性及其数学建模2第一节.数学模型及描述方法0.5第二节.机理建模理解1第二节描述对象特性的参数理解1重点与难点:机理建模和对象特性
5、参数衡量学习是否达到目标的标准:根据化工单兀的一阶模型进行数学模型的建立，独 立完成课后作业。第三章检测仪表与传感器4第一节测量误差掌握0.5第二节压力检测及仪表掌握0.5第三节流量检测及仪表掌握1第四节物位检测掌握1第五节温度检测掌握1重点与难点:压力、流量、物位和温度的检测原理和方法衡量学习是否达到目标的标准:化工过程参数感应原理和测量方法的掌握，并独立 完成课后作业。第四章显示仪表2第一节模拟式显示仪表了解1第二节数字式显示仪表了解1重点与难点：显示仪表的工作原理和变化过程衡量学习是否达到目标的标准:模拟式显示仪表的电子电路和电桥电路的巧妙应 用，独立完成课后作业。第五章自动控制仪表3第
6、一节概述了解1第二节基本控制规律及其对系统过渡过程的影响理解2重点与难点：四大基本控制规律的机理和特点衡量学习是否达到目标的标准：四大控制基本规律的特点的熟练与正确理解，独立完成课后作业。第六章执行器3第一节气动执行器掌握1第二节阀门定位器与电-气转换器了解1第三节电动执行器了解1重点与难点:不同执行机构或不同类型阀门的特点与适用场合衡量学习是否达到目标的标准:对执行器类型与结构特点的熟练应用，并完成课后 作业。第七章简单控制系统3第一节概述了解0.5第二节被控变量的选择理解1第三节操纵变量的选择理解1第四节控制器控制规律的选择及参数整定掌握0.5重点与难点:操纵和被控变量选取方法与控制器工程
7、整定衡量学习是否达到目标的标准：能否根据化工单元操作正确选取相关变量，实现 自控的最优化，根据课后作业情况衡量。第八章复杂控制系统3第一节串级控制系统理解2第二节其他复杂控制系统理解1重点与难点:复杂控制系统的设计与基本应用方法彳好量学习是否达到目标的标准：串级控制系统的连接方法，掌握设计方t匡图，独立 完成课后作业。五、推荐教材和教学参考资源1 .历玉鸣主编.化工仪表及自动化（第五版），北京：化学工业出版社.2015,9. 参考书：2 .杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994, 12.3 .蒋慰孙著.过程与控制.北京：化学工业出版社.1992,8.4 .高魁明编.热工测量仪表，北京：冶金工业出版社.1993, 10.5 .王家桢，王俊杰编。传感器与变送器.北京：清华大学出版社. 1996,8.