《化工儀表及自動化》課程教學大綱（本科）

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1、《化工儀表及自動化》課程教學大綱 英文名稱：Chemical Instrumentation and Automation 課程類型：學科基礎課 課程要求：必修 學時/學分：32/2 適用專業(yè)：化學工程與工藝、高分子材料與工程、應用化學、環(huán)境工程 一、 課程性質與任務 化工儀表及自動化是化工類專業(yè)的必修課，這些專業(yè)的具體工作是靠自動化的方式和手 段來完成的，只有基本掌握自動化技術和利用自動化工具，才完成各自專業(yè)的任務。使學生 掌握基本的自動控制方面的知識；系統(tǒng)地了解構成自動控制系統(tǒng)的各個基本環(huán)節(jié)，包括被控 對象、測量元件及變送器、自動控制儀表、執(zhí)行器等，從而便于在生產(chǎn)實踐中

2、能根據(jù)生產(chǎn)工 藝及自動控制兩個方面的要求,為自動控制系統(tǒng)的設計提供合理的、準確的工藝條件及數(shù)據(jù)。 本課程在教學內容方面著重基本知識、基本理論和基本設計方法的講解；在培養(yǎng)實踐能力方 面著重設計構思和基本設計技能的基本訓練，使學生對化工行業(yè)大系統(tǒng)有一定的了解并具有 一定的設計能力。 二、 課程與其他課程的聯(lián)系 本課程內容廣泛，要求學生具有物理、電工、電子學、流體力學、聲學、光學等方面的 知識。在物理學、電工技術基礎、電子技術基礎、化工原理等課程授完之后再開此課。本課 程又是化工過程控制工程的前續(xù)課。 三、 課程教學目標 1. 學習化工儀表及自動化知識，掌握化工四大參數(shù)的測量方法

3、與常見的測量儀表，其 常用的結構、特性等基本知識，具有選用化工行業(yè)中適合的儀表的能力； 2. 通過自動控制系統(tǒng)的學習，了解構成自動控制系統(tǒng)的各個基本環(huán)節(jié)，能在生產(chǎn)實踐 中根據(jù)生產(chǎn)工藝及自動控制兩個方面的要求，為自動控制系統(tǒng)的設計提供合理的、準確的工 藝條件及數(shù)據(jù)。 3. 了解計算機控制系統(tǒng)的組成、特點，集散控制系統(tǒng)的特點、組成，具有了解常見系 統(tǒng)的能力； 4. 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，了解機械設計過程中國家有關的經(jīng)濟、環(huán)境、法律、 安全、健康、倫理等政策和制約因素； 5. 培養(yǎng)學生的工程實踐學習能力，使學生掌握典型儀表的使用方法，具有運用標準、 規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有

4、關技術資料的能力； 6. 了解化工儀表、化工自動化的前沿和新發(fā)展動向。 四、教學內容、基本要求與學時分配 序 號 教學內容 教學要求 學 時 教學 方式 對應課 程教學 目標 1 一、緒論 1.化工自動化的概念； 1 .了解本課程研究的對象、內 容，學習的意義及目的。 2 講授 1、2、4、 6  2. 化工自動化的特點； 3. 化工儀表作用、分類及化工儀表 的發(fā)展。 2.了解化工儀表及自動化的 發(fā)展及課程的主要內容。 2 二、自動控制系統(tǒng)的基本概念 1 .化工自動化的主要內容 2. 自動控制系統(tǒng)的組成 3.

5、自動控制系統(tǒng)的表示形式 4. 自動控制系統(tǒng)的分類 5. 自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品 質指標 1、 了解自動控制系統(tǒng)的基本 概念及化工自動化的主要內 容。 2、 掌握自動控制系統(tǒng)的基本 組成。 3、 了解控制系統(tǒng)的兩種表示 形式，掌握方框圖組成形式。 4、 了解控制系統(tǒng)的不同分類 方法 5、 控制系統(tǒng)的過渡過程和品 質指標。 5 講授 討論 1、2、6 3 三、檢測儀表與傳感器 1. 測量儀表的基本知識； 2. 壓力檢測及儀表； 3. 流量檢測及儀表； 4. 物位檢測及儀表； 5. 溫度檢測及儀表； 1、 了解測量過程與測量儀表， 測量誤差的

6、分類。理解絕對誤 差、相對誤差的概念。掌握儀 表的精度和量程的選擇。 2、 掌握壓力的檢測方法、了 解壓力表的選擇、校驗及安裝 方法。 3、 了解常見的流量檢測儀表。 理解差壓式流量計的測量原 理及流量基本方程。了解差壓 式流量計的安裝及其他一些 流量儀表。 4、 了解常見的物位檢測儀表。 理解差壓變送器的測量原理 及零點遷移問題。了解其他一 些物位測量儀表。 5、 了解常見的溫度檢測儀表 及方法、重點掌握熱電偶溫度 計的測量原理及溫度補償?shù)? 問題。掌握熱電阻及其測溫原 理。了解溫度變送器的作用。 6、 了解顯示儀表的功能、各 種顯示方式。 13

7、講授 討論 1、4、5 4 四、自動控制儀表 1. 概述； 2. 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡 過程的影響； 3. 自動控制儀表。 1、 了解控制儀表的發(fā)展狀況。 2、 掌握常見的基本控制規(guī)律、 PID控制作用規(guī)律的特點和使 用。 3、 了解模擬式控制器的基本 組成和DDZ-III型控制器的特 點。 4 講授 討論 1、4、5  4、了解數(shù)字式控制器的基本 組成和特點。可編程控制器的 功能和特點 5 五、執(zhí)行器 1. 氣動執(zhí)行器的結構、分類、流量 特性、控制閥的選擇； 2. 電氣轉換器與電氣閥門定位器。 1、 了解氣

8、動執(zhí)行器的結構及 分類。 2、 掌握控制閥的流量特性及 控制閥的選擇。 3、 了解閥門定位器的功能和 選用。 4、 了解電動執(zhí)行器概念及分 類。 5、 了解電氣轉換器及電氣閥 門定位器概念及工作原理。 4 講授 討論 1、4、5 6 六、簡單控制系統(tǒng)與計算機控制系 統(tǒng) 1. 簡單控制系統(tǒng)組成和儀表的選 擇 2. 計算機控制系統(tǒng)概述 3. 集散控制系統(tǒng) 1、 掌握簡單控制系統(tǒng)組成及 組成環(huán)節(jié)的選用。 2. 掌握計算機控制系統(tǒng)的組 成。 3. 了解計算機控制系統(tǒng)的特 點和發(fā)展過程。 4、 了解集散控制系統(tǒng)的特點 和基本構成。 4 講授

9、討論 3、5、6 五、 其他教學環(huán)節(jié)（課外教學環(huán)節(jié)、要求、目標） 課后作業(yè)重點內容： 第一章自動控制系統(tǒng)的基本概念中表示形式中方框圖的使用，控制系統(tǒng)品質指標。 第三章檢測儀表與傳感器中檢測儀表的精度計算與選擇和壓力表的選用，流量計的基本原 理，液位計的零點遷移，溫度計中熱電偶的冷端溫度補償。 第四章自動控制儀表中基本控制規(guī)律。 第六章簡單控制系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)的選用。 六、 教學方法 本課程以課堂教學為主，結合作業(yè)、自學及測驗等教學手段和形式完成課程教學任務。 從化工儀表在生產(chǎn)實際中的應用出發(fā)，強化學生對基本概念的理解。為了提高教學效果，課 堂上盡量多地引入現(xiàn)場的實際

10、例子進行授課，課后進行輔導答疑、布置相應數(shù)量的作業(yè)。通 過輔導答疑和完成一定數(shù)量的作業(yè)，讓學生理解化工儀表的基本原理和化工自動化的基本概 念及組成，控制手段。 如在熱電偶溫度計的測量原理過程中，重點講解熱電現(xiàn)象和熱電偶的測溫原理，重點強 調熱電偶的熱電勢只有在冷端溫度恒定的條件下才和熱端溫度具有單值對應關系，為后面講 補償導線、冷端溫度補償打下鋪墊。畫圖說明熱電偶溫度計測量原理，強調不同分度號的熱 電偶在相同溫度下其熱電勢是不同的。對應附錄表中不同分度號的熱電偶舉實例，說明熱電 偶溫度計的測量溫度補償，加深學生對熱電偶和熱電勢的理解。再通過課堂提問，解答習題 的方式，提高學生對

11、補償導線的概念、冷端補償?shù)姆椒ǖ睦斫獬潭取? 七、考核方式 最終成績由出勤、平時作業(yè)成績、平時測驗成績、期末成績等組合而成。各部分所占比 例如下： 出勤：20%o主要考核對每堂課學生的出勤情況。 平時作業(yè)成績：10%o主要考核對每堂課知識點的復習、理解和掌握程度。 平時測驗成績：20%o主要考核階段知識點的掌握程度。主要由平時課堂筆記，當堂提問和 現(xiàn)場答題組成。 期末考試成績:50%o主要考核化工儀表及自動化基本概念、基本分析計算方法的掌握程度。 書面考試形式。題型為1、選擇題2、填空題3、問答題4、計算題等。 八、教材及參考書目 1. 教材： [1] 化工儀表及自動化（第五版）.厲玉鳴.化學工業(yè)出版社,2011. 2. 參考書目： [1] 化工自動化及儀表.張?zhí)N端.華東化工學院出版社，2008. [2] 化工儀表及自動化.孟華.化學工業(yè)出版社，2008. [3] 化工自動化及儀表.楊麗明.化學工業(yè)出版社，2004.