控制装置与仪表课程设计
过程控制及仪表课程设计
过程控制及仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本原理，掌握仪表的种类及其工作原理；2. 使学生能够运用所学知识，分析实际工业生产过程中存在的问题，并设计合理的控制方案；3. 培养学生对过程控制及仪表相关知识的综合运用能力。
技能目标：1. 培养学生具备操作和调试常见仪表的能力；2. 培养学生运用计算机及相关软件进行过程模拟和优化的能力；3. 培养学生团队协作，沟通协调和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制及仪表技术的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，提高学生的工程素养；3. 增强学生的环保意识，使其在设计和实施过程控制方案时，充分考虑节能、环保等因素。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，强调知识的应用性和实践性。
学生特点：学生具备一定的物理、数学和工程基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合课程特点和学生实际，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践操作能力。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 过程控制基本原理：包括过程控制的基本概念、分类、性能指标、控制系统数学模型等，对应教材第1章内容。
2. 常见仪表的种类及工作原理：涵盖压力、温度、流量、液位等传感器及执行器的工作原理和特性，对应教材第2章内容。
3. 控制器的设计与实现：介绍PID控制算法、控制器参数整定方法，结合实际案例进行讲解，对应教材第3章内容。
4. 计算机过程控制系统：包括集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统等，对应教材第4章内容。
5. 过程控制系统的仿真与优化：运用计算机及相关软件进行过程控制系统的建模、仿真和优化，对应教材第5章内容。
6. 实践教学环节：组织学生进行仪表操作、调试和过程控制系统的设计、实施，提高学生的实际操作能力。
教学内容安排和进度：1. 第1-2周：过程控制基本原理、常见仪表的种类及工作原理；2. 第3-4周：控制器的设计与实现；3. 第5-6周：计算机过程控制系统；4. 第7-8周：过程控制系统的仿真与优化；5. 第9-10周：实践教学环节。
控制装置及仪表综合实验教学大纲
控制装置及仪表综合实验教案大纲课程名称：控制装置及仪表综合实验课程编码：英文名称：学时：周学分：适用专业：自动化课程类别：必修课程性质：专业课先修课程：电路、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、控制理论、检测技术、控制仪表及装置等参考教材：控制仪表及装置综合实验指导书自编一、制定本大纲的依据根据级自动化专业培养计划制定本综合实验教案大纲。
(本大纲可根据教案具体情况进行调整) 二、本实验课程的具体安排实验项目的设置及学时分配本实验课是自动化专业的必修的实践环节，通过本环节的学习，能够帮助学生理解所学内容，为进一步学习做好准备。
四、学生应达到的实验能力与标准通过本实验课的学习，学生应能掌握各种控制仪表（调节器、变送器、执行器等）的调教方法和步骤，能够看懂控制仪表的性能指标说明，同时进一步理解其意义，理解各控制仪表在控制系统中作用；学生应能掌握和理解可编程控制器的扫描过程，并能根据具体要求设计可编程控制器的外部线路和梯形图，学会使用编程软件，并将所编梯形图程序下载到可编程控制器或从可编程控制器中将梯形图上载到编程软件中，学会用编程软件调试程序；学生应能结合综合实验要求和实验室具体条件自行设计综合性实验并进行验证（例如仪表联调综合性实验）。
五、讲授实验的基本理论与实验技术知识实验一位逻辑指令与定时器计数器指令的编程实验实验基本内容通过实验了解和熟悉系列可编程序控制器的结构和外部接线方法，了解和熟悉编程软件的使用方法，了解写入和编辑用户程序的方法，以及用编程软件对可编程序控制器的运行进行监视的方法。
2实验基本要求（）学会使用编程软件编写、调试程序。
（）掌握梯形图设计方法。
（）通过编程、调试进一步掌握的工作原理。
实验设备及耗材可编程序控制器台、安装了编程软件的计算机台、编程电缆根、、实验连接导线若干等。
实验二彩灯控制程序的编程实验实验基本内容了解和熟悉系列可编程序控制器的结构和外部接线方法，熟悉系列可编程序控制器的指令，进行外部电路连接，同时编制彩灯控制程序。
过程控制与自动化仪表课程设计
过程控制与自动化仪表课程设计前言过程控制与自动化仪表课程是工程领域中非常重要的基础课程之一，它涉及到工程研发、生产运营以及企业管理等多个方面。
本文将介绍一种基于实践的课程设计方法，旨在让学生深入掌握过程控制与自动化仪表的基础知识。
设计目标•确定学生对过程控制与自动化仪表的基本概念和技术掌握程度。
•培养学生的设计和实验能力，让他们能够运用所学知识分别设计并完成过程控制实验和自动化仪表实验。
•提高学生的团队合作和沟通能力，通过设计项目的过程，激发学生的创新潜力。
设计内容过程控制实验设计实验一：温度控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。
通过调整控制器的参数，让温度快速稳定在设定值附近，并且能够在温度变化时快速响应和自适应调整。
实验二：流量控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于比例控制算法的流量控制系统。
通过调整控制器的参数，让流量在设定值附近稳定，并且能够在流量变化时快速响应和自适应调整。
自动化仪表实验设计实验三：温度传感器的实现在该实验中，学生需要实现一个基于热电偶的温度传感器。
通过校准测试，让学生了解测量误差来源和校准方法。
实验四：流量计的实现在该实验中，学生需要实现一个流量计，通过实验测试让学生了解其特性和测量误差来源。
设计方法阶段一：学习基础概念和技术在本阶段，学生需要学习过程控制和自动化仪表的基础概念和技术，包括控制系统、PID控制器、量程、精度等方面的知识。
阶段二：组建设计小组在本阶段，每个小组需要选择一个相对复杂的课程设计内容，进行深入的研究和讨论，拟定初步设计方案。
阶段三：设计与实现在本阶段，学生需要分成小组，负责具体的实验设计与实现。
在设计的过程中，需要充分考虑过程控制和自动化仪表的基本原理和设计要求。
在实现的过程中，需要用到软件工具和实验平台。
阶段四：实验测试与评价在本阶段，学生需要对实验设计进行测试，并记录数据处理结果。
测试过程中需要考虑实验中的各种随机与不确定因素。
控制仪表及装置教学设计
控制仪表及装置教学设计前言控制仪表及装置是现代工业生产中不可或缺的一部分，掌握相关的知识和技能对于从事相关行业的学生和工作者来说至关重要。
因此，设计一套合理科学的控制仪表及装置教学方案对于教育机构和企业培训等具有重要意义。
教学目标本教学方案旨在帮助学生掌握以下内容：•掌握控制仪表及装置的基本原理和结构；•熟悉控制仪表的使用与调试方法；•能够进行设备的维护和故障处理；•提高学生的实践能力及团队协作能力。
教学内容本课程总共包含以下6个部分：第一部分：控制仪表及装置概述该部分主要包括控制仪表的分类、基本原理和工作流程等知识点，旨在为学生提供概览性的掌握方法和知识。
第二部分：物理信号转换物理量的采集、处理和变换是控制仪表系统的基础，学生在该部分将学习各种物理量的测量方法以及信号转换器等配套设备。
第三部分：Pneumatic System Control该部分旨在让学生了解气动系统的原理和结构，在掌握基本操作方法和技巧的基础上掌握其原理和应用。
第四部分：电子仪表控制该部分旨在让学生了解基本的电子元器件和电路原理，为学生提供电子仪表控制的基础和应用知识。
第五部分：PLC控制系统该部分主要学习器械和控制设备，熟悉在线工作和在线编程，了解常用PLC功能模块的功能及其应用第六部分：团队协作与项目实战该部分主要针对现实场景中，学生要以小组为单位开展主题研究和顶层设计，发挥个体优势，完成实际案例研究，并进行报告和演示。
教学方法本教学方案采用理论与实践相结合的教学方法，主要包括：1.多媒体教学通过多媒体教学手段，将实验、模拟以及图解等形式呈现给学生，使其更加形象、直观。
2.实验教学采用具有代表性、实用性强的实验项目，对学科知识进行实际的演示与实验，帮助学生掌握控制仪表及装置的基本操作。
3.团队合作在课程教学的过程中，要不断推崇团队学习，在实际项目演示中，鼓励学生多与同学合作，实际负责具体控制方案的签定，增强团队学习意识。
过程控制与仪表课程设计
过程控制与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握仪表的种类、工作原理及其在工业中的应用。
2. 使学生掌握过程控制系统的数学模型，了解被控对象、控制器、执行器等组成部分的特性。
3. 让学生了解过程参数的检测与变送原理，掌握各类传感器的使用方法和调试技巧。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、解决实际过程控制问题的能力，能设计简单的过程控制系统。
2. 培养学生动手操作仪表，进行系统调试、故障排除的能力。
3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，能在小组合作中发挥各自优势，共同完成过程控制系统的设计与优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制与仪表领域的兴趣，激发学生主动学习的积极性。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合，提高学生的工程素养。
3. 引导学生关注过程控制技术在实际生产中的应用，认识到学习本课程的实际意义，增强学生的社会责任感。
课程性质：本课程为专业技术课程，旨在使学生掌握过程控制与仪表的基本理论、方法和技术，培养学生的实际操作能力和工程素养。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的物理、数学基础，对工程技术有一定了解，具备初步的分析问题和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化学生的实际操作能力，提高学生解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统的分类、性能指标、稳定性与可控性。
2. 仪表及传感器：仪表的分类及工作原理，常见传感器（如温度、压力、流量传感器）的原理与应用。
3. 过程控制系统的数学模型：被控对象、控制器、执行器的数学描述，传递函数与方框图。
4. 控制器设计：PID控制算法，参数整定方法，串、并联控制系统的设计与分析。
5. 过程参数检测与变送：检测原理，变送器的种类及特性，信号处理与传输。
6. 过程控制系统的实现：控制系统硬件、软件组成，系统调试与优化。
控制仪表与装置课程设计
控制仪表与装置课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握控制仪表与装置的基本原理，理解各类仪表的工作方式和特点。
2. 使学生了解控制系统的基本构成，掌握控制系统的分析方法。
3. 引导学生掌握控制仪表与装置的选型、安装、调试及维护方法。
技能目标：1. 培养学生运用控制仪表与装置进行简单系统设计的能力。
2. 培养学生分析控制系统故障并进行排除的能力。
3. 提高学生动手实践能力，能够独立完成控制仪表与装置的安装、调试及维护工作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对控制仪表与装置的学科兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。
3. 增强学生的团队合作意识，提高沟通协调能力。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在让学生在掌握基础知识的同时，提高实际操作能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的专业基础知识，思维活跃，动手能力强。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，达到学以致用的目的。
课程目标分解为具体学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 控制仪表与装置原理：介绍控制仪表与装置的基本概念、工作原理和分类，结合教材相关章节，深入解析各类仪表的内部结构和功能特点。
教学内容安排：第一章至第二章，共计4学时。
2. 控制系统分析：讲解控制系统的基本构成、数学模型、性能指标和稳定性分析，结合实例分析不同类型控制系统的特点和应用。
教学内容安排：第三章至第四章，共计6学时。
3. 控制仪表与装置的选型与应用：阐述控制仪表与装置的选型原则，分析各类仪表在实际控制系统中的应用，结合实际案例进行讲解。
教学内容安排：第五章，共计4学时。
4. 控制仪表与装置的安装、调试及维护：详细介绍控制仪表与装置的安装要求、调试方法及维护保养措施，结合实践操作进行讲解。
教学内容安排：第六章至第七章，共计6学时。
控制仪表与装置教学设计
控制仪表与装置教学设计一、设定目标学生群体本次教学设计主要面向本科大一学生，专业为机械工程。
教学目标1.理解仪表和装置在工业自动化中的基本概念和作用；2.掌握各种控制仪表和装置的基本特点和应用场景；3.了解PLC控制系统的构成和基本原理；4.掌握PLC编程思路和编程方法；5.在实际的工作中，能运用所学知识解决简单的工程实际问题。
二、教学内容第一章：工业自动化基础1.1 概念与发展历史1.2 工业自动化系统的组成和特点1.3 工业自动化控制技术中的概念1.4 传感器和执行器的概念与原理第二章：控制仪表与装置2.1 控制仪表的概念和分类2.2 控制装置的概念和分类2.3 流量控制器的种类和使用2.4 温度控制器的种类和使用2.5 压力控制器的种类和使用2.6 电气控制器的种类和使用第三章：PLC编程基础3.1 PLC控制系统的构成和原理3.2 PLC编程思路和方法3.3 Ladder图和指令表的基本语法3.4 常见指令及其应用3.5 基本编程练习第四章：案例分析4.1 根据不同场景选择采用哪种控制仪表和装置4.2 基于PLC控制系统实现基本控制功能三、教学策略本教学设计主要采用“导入-展示-练习-案例”四个步骤的教学策略。
在导入部分，我将以工业自动化的基础知识为引入，激发学生的学习兴趣，同时阐述本课程的重要性和应用实际。
展示部分将通过先介绍各种控制仪表和装置的概念、特性和应用场景，以此建立并巩固学生对仪表和装置的认识和理解。
练习部分将通过操作和实验，让学生亲身体验及巩固所学知识点。
在案例分析部分，将让学生应用所学知识，解决简单的工程实际问题，培养学生的应用能力。
四、教学评价教学评价采用两种方法：1.考核方式：期末闭卷考试和实验考核；2.评价方式：学生课堂表现、实验报告和小组作业的评价。
通过期末考试和实验考核，主要考察学生在理论和实践中所掌握的知识与技能，并从中发现和解决问题。
课堂表现、实验报告和小组作业的评价，能够提示学生的自我认识、自我评价，对于学生的学习情况和整体水平有一个客观的认识。
控制仪表课程设计
控制仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解控制仪表的基本概念，掌握其工作原理和分类方法；2. 学习控制仪表在工业过程中的应用，了解不同类型控制仪表的技术参数；3. 掌握控制仪表的安装、调试及维护方法，了解相关安全知识。
技能目标：1. 能够正确识别并选用合适的控制仪表；2. 学会使用控制仪表进行数据采集、处理和分析，具备初步的故障排查能力；3. 能够独立完成控制仪表的安装、调试及简单维护，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对控制仪表的兴趣，激发其学习热情，提高学习积极性；2. 增强学生的团队协作意识，培养沟通与交流能力；3. 强化学生的安全意识，使其认识到控制仪表在工业生产中的重要作用，树立正确的价值观。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合。
课程目标旨在使学生在掌握控制仪表相关知识的基础上，提高实际操作能力，培养解决实际问题的能力，同时强化安全意识，提升团队协作能力。
通过本课程的学习，为学生未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 控制仪表的基本概念与原理- 控制仪表的定义、功能及分类- 控制仪表的工作原理及性能参数2. 控制仪表的类型与选用- 常见控制仪表的结构、特点及应用- 控制仪表的选用原则及方法3. 控制仪表的安装与调试- 控制仪表的安装要求及步骤- 控制仪表的调试方法及注意事项4. 控制仪表的维护与故障排除- 控制仪表的日常维护方法- 控制仪表常见故障现象及排除方法5. 控制仪表在工业生产中的应用案例- 控制仪表在典型工业生产过程中的应用- 控制仪表在提高生产效率、降低能耗方面的作用教学内容根据课程目标进行科学组织和系统安排，结合教材相关章节，确保理论与实践相结合。
在教学过程中，注重引导学生掌握控制仪表的基本知识和技能，通过案例分析和实际操作，提高学生解决实际问题的能力。
教学内容和进度安排如下：第一周：控制仪表的基本概念与原理第二周：控制仪表的类型与选用第三周：控制仪表的安装与调试第四周：控制仪表的维护与故障排除第五周：控制仪表在工业生产中的应用案例三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：通过生动的语言和丰富的案例，讲解控制仪表的基本概念、原理和性能参数，使学生系统掌握理论知识。
控制仪表与计算机控制装置课程设计
控制仪表与计算机控制装置课程设计背景本课程设计是电子与计算机工程专业的工科课程，旨在提升学生对控制仪表与计算机控制装置的理论及应用方面的综合素质。
通过课程设计，旨在培养学生的创新能力、团队协作能力及实践操作能力，并提高学生的自主学习能力。
同时，本课程设计旨在使学生了解控制仪表与计算机控制装置的基本原理、结构设计及应用实例，掌握常用的控制系统设计方法及工具，提高学生的科学思维能力以及解决问题的能力。
设计方案课程设计目标本课程设计的主要目标是使学生：•熟悉控制仪表及计算机控制装置的基本概念与原理•掌握控制系统的建模、仿真与调试技术•学习控制系统设计的方法及工具•增强实验能力和科学研究能力。
课程设计内容本课程设计主要包括：•控制仪表及计算机控制装置的概念•控制系统的基本原理及组成•一般控制系统的数学模型•控制系统的时间响应和频率响应分析•控制系统的稳定性及稳态误差分析•PID控制算法及其实现•MATLAB/Simulink在控制系统设计中的应用•控制系统仿真、建模及控制器选型课程设计方案本课程设计方案分为5个阶段：阶段一：课程讲解教师通过课堂讲解的方式，介绍控制仪表及计算机控制装置的基本概念、控制系统的基本原理、常见的控制系统以及各种基本的控制器等。
阶段二：实验操作学生根据教师的安排，进行实验操作，包括用示波器测量信号、使用模拟电路和数字电路板完成模拟实验、使用MATLAB/Simulink进行控制器设计及仿真实验等。
阶段三：小组讨论学生分小组进行讨论，讨论各自完成的实验，并总结出实验操作中出现的问题和解决方法，同时讨论控制系统的设计方法及其应用前景。
阶段四：实验报告学生根据实验操作及小组讨论的内容，撰写实验报告，报告包括实验过程、结果分析、问题与解决方案等内容，并将设计各自组的控制系统方案及仿真结果。
阶段五：课程总结教师在此阶段总结本门课程的教学内容并检查学生的学习验，学生也可以向教师提出自己在学习中的疑问与改进建议。
《自动控制仪表与装置》教案
青岛科技大学教师授课教案课程名称自动控制仪表与装置课程性质专业课（必修）授课教师教师职称教授授课对象自动化、测控授课时数64学时（48+16）教学日期所用教材《控制仪表及装置》吴勤勤化学工业出版社第三版授课方式课堂教学青岛科技大学授课教案应该覆盖如下内容：本单元或章节的教学目的与要求授课主要内容重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）主要外语词汇辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示数等）复习思考题参考教材（资料）概论学习目的和要求：掌握控制仪表的基本特点和分类，信号制和传输方法，仪表的分析方法。
重点、难点：信号制和信号传输，仪表电路分析方法外语词汇：process control（过程控制）, process industries(过程工业)controlling instrument,direct digital control(DDC,直接数字控制)，supervisory system(监控系统)，distributed control system(DCS，集散控制系统或分布式控制系统)，fieldbus(现场总线)，CIMS—computer integrated manufacturing systems(计算机集成制造系统)，CIPS-- computer integrated process systems参考资料：周泽魁主编《控制仪表与计算机控制装置》化学工业出版社 2002何离庆主编《过程控制系统与装置》重庆大学出版社 2003张永德《过程控制装置》，北京化学工业出版社，2000李新光等编著《过程检测技术》机械工业出版社，2004侯志林《过程控制与自动化仪表》，机械工业出版社，2002年1月授课内容：❑过程控制系统概述❑过程控制仪表与装置总体概述❑自动控制系统和过程控制仪表❑过程控制仪表与装置的分类及特点❑信号制❑仪表防爆的基本知识❑仪表的分析方法❑控制系统概述控制系统及其特点控制仪表是实现生产过程自动化的重要工具。
控制仪表课程设计任务书
《控制仪表与装置课程设计》任务书一、学时与学分学时： 2 周总学分：2二、课程设计的目的与任务本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。
其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。
课程设计的主要任务是设计工业生产过程经常遇到的压力、流量、液位及温度控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。
三、课程设计的基本要求本课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。
基本要求如下:1. 掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；2. 掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；3. 掌握PID调节器的功能原理，完成相应的压力、流量、液位及温度控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。
4．通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的一个参数（如温度、压力、流量、液位）设计其控制系统。
四、课程设计的内容包括以下基本内容：1．完成某个实验对象的系统调试实验；2．了解典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）的工艺流程和控制要求；3．分别设计典型工业生产过程中相应的压力、流量、液位及温度控制系统（包括控制系统的软硬件的总体设计，如参数检测变送器、控制器、执行器及调节阀的选型和控制算法的程序设计及控制系统参数整定）；4．提交课程设计报告一份，阐述系统设计思想和方案，包括对所选取工业生产过程的工艺分析、控制要求、总体方案设计。
控制与仪表系统课程设计
控制与仪表系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解控制与仪表系统的基本原理，掌握控制系统的主要组成部分及功能。
2. 学习常用传感器的工作原理、特性及应用，了解其在工业控制系统中的作用。
3. 掌握控制系统的基本数学模型，能运用所学知识对简单控制系统进行分析。
技能目标：1. 能够正确使用常见的仪表和传感器进行数据采集，并处理实验数据。
2. 培养学生运用控制理论知识解决实际问题的能力，设计简单的控制系统。
3. 提高学生的实际操作能力，学会使用相关软件对控制系统进行模拟与优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对控制与仪表系统的学习兴趣，激发学生的求知欲和探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与创新，树立工程意识。
3. 增强学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力，培养良好的职业道德。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
通过本课程的学习，使学生掌握控制与仪表系统的基本知识，具备实际操作和设计能力，同时注重培养学生的情感态度和价值观，为后续专业课程学习和未来职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 控制与仪表系统基本原理：包括控制系统概述、控制系统的组成与功能、反馈控制原理等，对应教材第一章内容。
2. 常用传感器及其应用：介绍各类传感器（如温度传感器、压力传感器、流量传感器等）的工作原理、特性及应用，对应教材第二章内容。
3. 控制系统的数学模型：包括线性系统的数学描述、传递函数、方框图等，对应教材第三章内容。
4. 控制系统分析方法：介绍稳定性分析、稳态误差分析、动态性能分析等方法，对应教材第四章内容。
5. 控制系统设计：包括PID控制、模糊控制、自适应控制等基本控制策略，对应教材第五章内容。
6. 仪表与控制系统实践：开展实验课，使学生熟悉常用仪表和传感器，掌握数据采集、处理方法，培养实际操作能力。
教学内容安排和进度：1. 基本原理（2周）：第一章内容，侧重控制系统基本概念和原理的讲解。
控制仪器与仪表课程设计
控制仪器与仪表课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握控制仪器与仪表的基本原理、结构、性能及应用，培养学生具备控制系统的设计、调试和维护能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解控制仪器与仪表的基本概念、分类和性能指标；（2）掌握控制仪器与仪表的原理、结构及工作方式；（3）熟悉控制系统的设计、调试和维护方法。
2.技能目标：（1）能够分析控制系统的需求，选择合适的控制仪器与仪表；（2）能够根据控制系统的要求，进行控制仪器与仪表的安装、调试和维护；（3）能够运用控制仪器与仪表解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对控制仪器与仪表的兴趣，提高学生学习的积极性；（2）培养学生团队合作精神，提高学生动手实践能力；（3）培养学生具有良好的职业素养，树立正确的工程观念。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.控制仪器与仪表的基本概念、分类和性能指标；2.控制仪器与仪表的原理、结构及工作方式；3.控制系统的设计、调试和维护方法；4.控制仪器与仪表在工程中的应用案例。
具体安排如下：第1-2课时：控制仪器与仪表的基本概念、分类和性能指标；第3-4课时：控制仪器与仪表的原理、结构及工作方式；第5-6课时：控制系统的设计、调试和维护方法；第7-8课时：控制仪器与仪表在工程中的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解控制仪器与仪表的基本概念、原理和应用，使学生掌握相关知识；2.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解控制仪器与仪表在工程中的应用；3.实验法：学生进行实验，使学生亲手操作，提高学生的动手实践能力；4.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容的传授和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版的《控制仪器与仪表》教材；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的PPT，生动展示控制仪器与仪表的原理和应用；4.实验设备：准备 control instrumentation and meters 实验设备，让学生亲自动手操作。
控制仪表实训课程设计
控制仪表实训课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解控制仪表的基本原理，掌握常用控制仪表的工作方式和功能。
2. 学生能够描述控制系统的基本组成部分，了解各部分之间的联系。
3. 学生掌握控制仪表的安装、调试及维护的基本知识。
技能目标：1. 学生能够正确使用控制仪表进行数据采集、处理和显示。
2. 学生能够独立完成控制系统的连接、调试和故障排查。
3. 学生通过实训，培养解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对控制仪表及自动控制技术的兴趣，激发学习的积极性。
2. 学生在团队协作中，提高沟通与交流能力，培养合作精神。
3. 学生在学习过程中，认识到控制仪表在现代工业中的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论教学，以实训操作为主，注重培养学生的实际操作能力和工程意识。
学生特点：学生为高二年级工科班学生，具备一定的物理、电工电子基础知识，对控制仪表有一定了解，但实际操作经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养其动手能力，提高解决实际问题的能力。
通过课程实训，使学生达到预定的学习目标，为未来进一步学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 控制仪表原理：介绍控制仪表的基本工作原理、性能指标及分类，结合教材第3章内容，使学生了解各类控制仪表的适用场景。
2. 控制系统组成：分析控制系统的基本组成部分，包括控制器、执行器、传感器等，结合教材第4章内容，让学生了解各部分的作用和相互关系。
3. 控制仪表安装与调试：讲解控制仪表的安装、调试及维护方法，以教材第5章为基础，通过实际操作，培养学生动手能力。
4. 控制系统连接与调试：学习控制系统的连接方法、调试步骤及故障排查，结合教材第6章内容，使学生掌握实际工程中的操作技巧。
5. 实训项目：设计具有实际意义的实训项目，如温度控制系统、液位控制系统等，让学生分组完成，提高解决实际问题的能力。
控制与仪表系统课程设计
控制与仪表系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握控制与仪表系统的基本原理、组成和功能，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：•了解控制系统的分类、特点和应用；•掌握控制器、执行器和传感器的原理和功能；•熟悉仪表系统的组成和调节方法。
2.技能目标：•能够分析控制系统的工作原理和性能；•能够选用合适的控制器、执行器和传感器；•能够设计简单的控制与仪表系统。
3.情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和团队合作精神；•增强学生对控制与仪表系统的兴趣和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.控制系统的分类、特点和应用；2.控制器、执行器和传感器的原理和功能；3.仪表系统的组成和调节方法；4.控制系统的设计方法和步骤；5.控制与仪表系统的实际应用案例。
6.第一章：控制系统概述•控制系统的分类和特点•控制系统的应用领域2.第二章：控制器、执行器和传感器•控制器的工作原理和选用方法•执行器的原理和应用•传感器的原理和选用方法3.第三章：仪表系统•仪表系统的组成和调节方法•常用仪表的原理和应用4.第四章：控制系统的设计与实现•控制系统的设计方法和步骤•控制系统的性能分析和评价5.第五章：控制与仪表系统的应用案例•工业控制系统的应用案例•建筑自动化系统的应用案例三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解控制与仪表系统的基本原理、概念和知识点；2.案例分析法：分析实际应用案例，让学生了解控制与仪表系统的应用场景；3.实验法：进行控制与仪表系统的实验操作，培养学生动手能力和实际问题解决能力；4.讨论法：学生进行小组讨论，促进学生思考和交流。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的知识体系；2.参考书：提供相关的参考书籍，拓展学生的知识面；3.多媒体资料：制作课件、动画等多媒体资料，直观展示控制与仪表系统的工作原理和应用场景；4.实验设备：提供控制与仪表系统的实验设备，让学生亲自动手操作，提高实践能力。
控制仪表及装置课程设计
控制仪表及装置课程设计1.引言控制仪表及装置是工业领域中不可或缺的一部分，其主要作用是监测和控制工业生产中的各种参数。
本文将介绍一个针对加热炉的控制仪表及装置的课程设计。
2.课程设计内容2.1 设计目标本次课程设计的目标是设计一个适用于加热炉的控制仪表及装置，该装置可以对加热炉的温度、压力、流量等参数进行监测和控制，并对实时数据进行记录和分析。
2.2 设计要求1.依据工艺要求，确保加热炉的温度控制精度达到±10℃；2.确保加热炉的压力和流量的监测精度达到±1%；3.能够在发生异常情况时进行报警，提醒操作人员采取相应的措施；4.在控制模式下，装置应能实现自动控制，且具备手动控制的功能。
2.3 设计原理本次设计主要采用PID控制算法，该算法通过对反馈信号进行比较和调整，以达到更加稳定的控制效果。
2.4 设计方案2.4.1 硬件部分硬件部分主要由控制器、传感器、执行器和数据采集模块组成。
控制器采用PLC控制器，具有编程能力，可以对控制逻辑进行灵活编程。
温度传感器采用热电偶。
压力传感器和流量传感器采用压阻式传感器和磁感应式传感器。
执行器采用电磁阀和电动执行器。
数据采集模块采用模拟量输入和输出模块，实现对传感器的数据采集和控制器的信号输出。
2.4.2 软件部分软件部分采用PLC编程软件，可以实现对控制逻辑的编写和调试。
PID算法的实现主要利用了PLC的定时中断功能，以达到更好的控制效果。
报警功能采用了嵌入式蜂鸣器和闪烁灯进行提醒。
报警信号也可以通过PLC输出到显示屏上。
3.课程设计步骤3.1 设计方案制定根据课程设计要求和原理，确定控制系统的组成元素、结构框图和信号流程图，制定控制逻辑以及各个功能模块的具体控制要求。
3.2 设备参数选型和电气原理图设计参考实际加热炉的参数和工艺条件，选定传感器、执行器和控制器等设备的型号和规格，并绘制电气原理图。
3.3 硬件组装和调试根据电气原理图进行硬件组装，连接各个模块的信号线路和电源线路，进行基本的参数调试和调整。
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控制装置与仪表课程设计课程设计报告( 2012-- 2013年度第二学期)名称：控制装置与仪表课程设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期：2013年7 月5日一、课程设计(综合实验)的目的与要求1.1 目的与要求（1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。
（2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。
（3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。
（4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。
1.2设计实验设备KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台11.3主要内容1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA图表示出来。
2 . 组态设计2．1 KMM组态设计以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写KMM的各组态数据表。
2．2 组态实现在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。
3. 控制对象模拟及过程信号的采集根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对象的特性。
将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。
4. 系统调试设计要求进行动态调试。
动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。
由于生产过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设备故障。
动态调试一般包括以下内容：1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常；2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行；3）对控制回路进行在线整定；4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。
二、设计（实验）正文1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1）附图1：引风机炉膛压力系统死区单回路控制系统2.设计步骤2.1．按控制方案设计流程图（附图2）附图2:对如附图1所示的炉膛压力系统死区单回路控制系统，要求对炉膛压力进行单变量定值控制。
炉膛压力经压力变送器测量后，由KMM模入通道送至调节器中。
调节器输出AO1经A/D转换通道控制调节阀，控制炉膛压力。
控制要求：当调节器的给定值SP和测量值PV之偏差超过给定的监视值（15%）时，调节器自动切换至手动（M）方式。
在偏差允许的范围内（15%），允许切入自动（A）方式。
2.2确定可编程调节器要求输入输出要求：控制系统要求一路模拟量输入（模入）通道输入压力信号，一路模拟量输出（模出）通道输出控制信号控制压力调节阀。
而KMM具有5路模入通道、3路模出通道（其中第一路模出通道AO1可另外同时输出一路4～20mA电流信号），可满足本系统控制要求；控制要求：设计单回路控制系统，采用带死区的PID调节器，使得测量值尽可能快的跟踪给定值变化，且超调量和衰减率满足一定得要求；显示要求：给定值（SP）与测量值（PV）指示表（双针动圈指示表）输出值指示各种指示灯操作要求：给定值和输出值的增减操作2.3设计控制原理图（SAMA图）。
根据控制对象的特性和控制要求，进行常规的控制系统设计。
SAMA图见附图3附图3：2.4绘制KMM组态图并填写KMM控制数据表用所采用的控制仪表制造厂商提供的控制图例和组态方法，在控制装置中实现控制策略。
KMM的组态方式是填表式组态方法，要根据控制要求画出KMM组态图并由组态图按KMM 数据表格式填写控制数据表，为制作用户EPROM作准备。
(1)绘制KMM组态图附图4是根据SAMA图绘制的KMM系统组态图。
附图4：（2）根据KMM组态图填写控制数据表。
KMM组态通过填入以下7个数据表格实现。
①基本数据表PROM管理编号：作芯片记号，指定一个四位数。
运算操作周期：1－100ms；2－200ms；3－300ms；4－400ms；5－500ms。
调节器类型：0－1PID(A/M)1；1－PID(C/A/M)；2－2PID(A/M)；3－2PID(C/A/M)。
上位计算机控制系统：0－无通信；1－有通信（无上位机）；2－有通信（有上位机）。
上位机故障时切换状态：0－MAN方式；1－AUTO方式。
PROM管理编号为组号，由实验顺序给定的；由于我们设计的是单回路控制系统，其他数值均为缺省值。
②输入处理数据表输入使用：0－不用；1－用。
按工程显示小数点位置：0－无小数；1－1位小数；2－2位小数；3－三位小数。
开平方处理：0－直线；0－开平方处理。
开方小信号切除：给AI1～AI5设定的开方信号切除值。
传感器故障诊断：0－无诊断；1－诊断。
我们设计的是单回路控制系统，需要一个输入通道，选择了KMM调节器的AIR2通道作为输入。
传感器故障诊断为无诊断，由于我们的测量信号都是压力信号，不需要进行进行补偿等处理，其他数值均缺省。
③PID数据表PID操作类型：0－常规PID；1－微分先行PID。
PV跟踪：定值跟踪功能，0－无；1－有。
在这次设计中，PID调节器为常规调节方式，所以操作类型为0；设定PID的输入信号由通道2输入，PV输入编号为2。
当调节器的输入偏差超过15%时，系统产生偏差报警。
④折线数据表（该设计中没有对信号进行折线处理，均为缺省值。
⑤可变变量表可使用百分型可变变量20个，时间型可变变量5个。
时间型)百分型数据：缺省值为0.0；给定范围为：-699.0～799.9%。
时间型数据：缺省值为0.00min ；给定范围为：0.00～99.99min 。
本设计中，PPAR1、PPAR2为调节器输出的高低值限制；PPAR3、PPAR4为DSM模块的偏差限制。
⑥输出处理数据表规定模拟输出信号和数字输出信号从哪个模块引出。
为U0004；输出端AO2为调节器内给定信号LSP1，其代码为P0001。
没有使用数字输出。
⑦运算模块数据表用来规定模块的类型及模块相互之间的连接。
根据KMM调节器组态图中各个模块的输入输出，依据运算模块数据表和模块输入端的内部信号填写该表的。
KMM调节器组态图中运算模块的编号是按照模块调入顺序给出的。
2.5设计实现被控对象的电路图由运算放大器构成的反馈网络模拟控制对象特性，构成控制系统的模拟控制回路。
系统原理接线图如附图4所示。
附图4：图中实线连线表示已接连线，有三条，分别是KMM（CZ6）端子33－37（禁止外部联锁信号输入）、端子3－4（模拟通道1的电流输出构成闭合回路，以避免产生开路报警信号）和端子1－11（供电电源）。
实验时需检查确认。
弯虚线表示实验时需接连线，按附图4逐条正确连接。
模拟的控制对象采用由两个线性运算放大器构成的一阶滞后反馈环节串连构成，以加大对象的滞后时间。
控制回路中测量值和设定值信号分别送入工业控制信号转换器中的A/D 模拟量输入通道中进行显示和记录。
运算放大器构成的是一阶滞后特性的反馈回路。
运放的反馈网络是电阻和电容的并联，等效阻抗sCRRsCRsCRZffffffff+=+⨯=111，输入网络的等效阻抗11RZ=，这个放大器构成的闭环特性传递函数sCRRRZZsWffff+==1/)(11，设定1RR f=，则sCRsWff+=11)(。
因此，这是一个滞后时间ffCRT=的一阶滞后环节。
设计实验中选取KRR f1001==，μ47=fC，计算得这个滞后环节的滞后时间sT7.4=。
因滞后时间较小，且对象为负对象，故设计中将这样的两个滞后环节和一个比例系数为1的环节串连而成。
工业控制信号转换器是一个数据采集系统。
本设计中输入系统的定值信号和测量值，可完成信号的数据存储、显示、打印等功能。
2.6 掌握KMM程序写入器的使用方法并用程序写入器将数据写入EPROM中。
根据数据表中所填写的代码和数据用KMM程序写入器进行编程。
按表格次序逐项输入数据。
程序输入并检查修改完毕后，按“WRIT”、“ENT”键，将程序写入EPROM中。
写入程序后的EPROM移插到KMM调节器的用户EPROM中，即可进行整机和系统调试工作。
KMM程序写入器的操作：程序写入器具有制作可编程调节器的用户PROM所需要的全部功能，还能够打印出程序的内容并具有程序写入器本身的自诊断功能。
其显示部分由两排数码管显示信息，上排数码管显示控制代码及数据，其全部格式见下图所示。
代码2：表示详细项目代码1：表示运算式编号、输入编号、折线编号等：基本数据：输入处理数据：PID运算数据：折线数据：可变参数：输出处理数据：运算单元（1#）~：运算单元（2#）下排数码管给出数据填写过程中的提示信息或出错代码。
控制代码及数据的内容填写由键盘控制。
我们先输入C333+ENT，用来检查所用的芯片是否擦除干净，若没有擦除干净，下排数码管显示“ERROR21”，需要换用其他芯片。
按照上面给出的数据顺序顺入到数据写入器。
没有写的数据默认为缺省值。
当写入完成后，检查写入数据是否正确。
若有错，更正错误。
然后，按WRITE键将程序写入器RAM中写好的数据写入我们所用的PROM中。
完成数据写入工作。
利用数据写入器写入数据如下：.F001-01-01-0864 F002-02-01-1F002-02-02-2 F002-02-03-0.00F002-02-04-99.99 F002-02-15-0F003-01-02-2 F003-01-04-0F003-01-14-15.0 F005-01-01-0.0F005-01-02-100.0F005-01-03-15.0 F005-01-04-0.0 F006-01-01-U0004 F006-01-02-P0001 F101-20-H1-P0001 F101-20-H2-P0402 F101-20-P1-U0004 F101-20-P2-P0502 F102-11-H1-U0001 F102-11-H2-P0101 F103-13-H1-U0002 F103-13-H2-P0102 F104-19-H1-U0003 F105-16-H1-P0001 F105-16-H2-P0402 F105-16-P1-P0103 F105-16-P2-P0104 F106-30-H1-U0005 F107-28-H1-P1001 F107-28-H2-U0005 F108-27-H1-P1002 F108-27-H2-U0006 F109-45-H1-P0502 F109-45-H2-U0007F109-45-P1-U0008 F109-45-P2-P0502 2.7.进行控制参数调整，对控制系统各项功能进行模拟测试并记录定值扰动控制曲线。
实验前，用MATLAB对本次实验中设计的对象进行了仿真实验，调节器采用PI调节。