化工仪表及自动化

《化工仪表及自动化》教学大纲

课程编号：097105

课程名称：化工仪表及自动化

学时/学分：64/4

适用专业：化学工程与工艺

先修课程：高等数学、普通物理、电子电工、化工原理

开课系：化学与化工系

一、课程的性质和任务

1.课程性质：本课程是化学工程与工艺专业的一门专业课。在介绍传统自动控制基础知识的同时，对新概念、新技术、新装置、新方法作全面阐述，以适应自动化理论、自动化技术、计算机技术、检测技术的新发展。

2.课程任务：使学生初步掌握自动化及仪表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，自控技术是实现生产过程自动化的必要手段。将本课程与化工课程知识融贯一体，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、课程教学基本要求

本课程课堂教学64学时，采用多媒体教学，多与生产实际相结合，尽量利用教学模型，开展课堂讨论，激发学生的思考兴趣，注重学生能力的培养。

闭卷考试。

考核方式为：期末考试成绩：90% 平时成绩：10%

三、课程教学基本内容

(一)自动控制系统概述

1. 自动控制系统的组成

2. 系统运行的基本要求

3. 自动控制系统的分类

4. 自动控制系统的过渡过程和品质指标

5. 传递函数和方块图

6. 管道及仪表流程图

重点：自控系统的组成及其方块图，描述系统运行的品质指标，反馈，作用方式。

难点：传递函数，方块图的化简

(二）控制系统基本组成环节特性分析

1. 被控对象特性及其对过渡过程的影响

2. 测量、变送环节特性及其对过渡过程的影响

3. 执行器特性及其对过渡过程的影响

4. 控制规律及其对过渡过程的影响

重点：对象特性及其对过渡过程的影响，控制规律，对象数学模型的建立方法。难点：控制规律，建模的方法。

（三）过程参数的检测

1. 概述

2. 压力检测

3. 温度检测

4. 流量检测

5. 物位检测

6. 成分和物性参数的检测

7. 软测量技术简介

重点：检测仪表的品质指标，变送器的基本特性及共性，各种检测仪表的结构、原理、特点。

（四）控制器

1. 模拟调节器

2. 数字式控制器

（五）计算机控制系统

1. 概述

2. 可编程序控制器

3. 集散控系统

4. 现场总线控制系统

5. 工业以太网

重点：可编程序控制器, 集散控制，现场总线控制。

（六）执行器

1. 概述

3. 调节机构

4. 调节阀的流量系数和流量特性

5. 阀门定位器

6. 执行器的选择、计算和安装

重点：执行器的结构组成，流量系数和流量特性，执行器的选择、计算和安装。难点：流量系数和流量特性，执行器的选择、计算和安装。

（七）简单控制系统

1. 简单控制系统的结构与组成

2. 自动控制的目的及被控变量的选择

3. 对象特性对控制质量的影响及控制变量的选择

4. 测量滞后对控制质量的影响及测量信号的处理

5. 负荷变化对控制质量的影响及调节阀的选择

6. 控制规律的选择

7. 控制系统的投运与参数整定

重点：被控变量及控制变量的选择，控制器控制规律及正反作用的选择，控制系统投运与参数的整定。

难点：被控变量及控制变量的选择，系统的投运与整定。

（八）复杂控制系统

1. 串级控制系统

2. 均匀控制系统

3. 比值控制系统

4. 选择性控制系统

5. 分程控制系统

6. 前馈控制系统

7. 多冲量控制系统

重点：串级控制，选择性控制。

难点：选择性控制

（九）新型控制系统

1. 解耦控制

3. 自适应控制

4. 预测控制

5. 模糊控制

6. 神经元网络控制系统

7. 智能控制与专家系统

8. 故障检测与故障诊断 （十）典型化工单元的控制

1. 化工单元自动控制的一般设计原则

2. 流体输送设备的控制

3. 传热设备的控制

4.化学反应器的自动控制

重点：一般设计原则，各种化工单元的控制方案。

四、学时分配表

、

五、教材及参考书

教材： 《化工自动化及仪表》．杨丽明．化学工业出版社，2004.09 参考书：

章节

主要内容

课时

备注

(一) 自动控制系统概述

6 (二) 控制系统基本组成环节特性分析 9 （三） 过程参数的检测 9 （四） 控制器 4 （五） 计算机控制系统 4 （六） 执行器 6 （七） 简单控制系统

7 （八） 复杂控制系统 7 (九) 新型控制系统 6 （十）

典型化工单元的控制

6 合计

64

1.《自动检测技术与装置》．张宏建．蒙建波．化学工业出版社，2004.07

2.《控制仪表及装置》．吴勤勤．化学工业出版社，2007.06

3.《过程控制》．金以慧．清华大学出版社，2003.06

4.《传感器与检测技术》．徐科军．电子工业出版社，2006.01

5.《自动检测技术》．宋文绪，杨帆．高等教育出版社，2002.09

执笔：樊红莉

审定：薛兆民

日期：2011年04月