《过程装备控制技术2》课程教学大纲
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Process Equipment Control Technology is the core course of process equipment and control engineering. The main content of this course is the principle and method of the process equipment and control system, including the measurement method of main process parameters, working principle of process control instrument, designing of simple and multiloop Systems, composition and application of computer control system, and typical process equipment control strategies. Through the study of this course, the students are trained in the application ability of the process equipment measurement and control system design and application, and achieve the goal of grasp the basic ideas and methods about solving the engineering problems related to process equipment measurement and control.
2.根据模型建立情况和控制方案设计的准确性评分。
15%
4
期末考试
1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。
2.主要考核学生对过程装备控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。
60%
五、评分细则
序号
课程目标
考核环节
大致占比
压力单位及分类，压力测量仪表的分类，弹簧管压力表，差动平板电容器，电容式压力变送器，扩散硅压力变送器的结构及工作原理，智能差压变送器的概念、组成及特点，压力仪表的选型与校验。
M1,M3
2
讲授
2
作业
8
2.3
2.3温度测量
测温仪表的分类，常见测温仪表及特点；热电偶温度计的测温原理和结构、补偿导线与冷端温度补偿；热电阻温度计的测温原理和结构，温度变送器的作用及组成，温度测量仪表的选用。
C-在给定时间内基本完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、部分答案准确
D-抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
6
M2
大作业
15%
（见大作业评分标准）
7
M2
期末考试
60%
（见试卷评分标准）
8
M3
随堂测验
20%
A-在给定时间内完成，解题思路清晰、步骤完整、答案完全正确
B-在给定时间内完成，解题思路比较清晰、步骤完整、答案基本准确
M1
2
讲授
2
自学
14
3.2
3.2执行器
执行器的作用，执行器的分类；气动执行机构的组成、工作过程及正反作用，电动执行机构的组成、工作过程；调节机构的功能、流量特性、流量系数与可调比，调节机构的正反作用，气开阀气关阀的选用；电/气转换器和阀门定位器。
M1
2
讲授
2
作业
15
第4章
第4章简单控制系统
本章重点难点：简单控制系统的设计、控制器和执行器的选择、控制器参数整定。
《过程装备控制技术2》教学大纲
一、课程基本信息
课程名称
过程装备控制技术
Process Equipment Control Technology
课程编码
CNE125521020
开课院部
新能源学院
课程团队
控制工程组
学分
2.0
课内学时
32
讲授
32
实验
0
上机
0
实践
0
课外学时
0
适用专业
本研一体化班（机械动力类）
负责人
大纲执笔人
审核人
二、课程目标
序号
代号
课程目标
OBE
毕业要求指标点
任务
自选
1
M1
目标1：掌握各种检测仪表的工作原理、特点和使用，掌握简单/复杂控制系统设计，控制器调节规律与整定方法，计算机控制系统的组成与应用、典型过程装备的控制方案等基础知识、基本思路与方法，具备应用所学专业知识解决过程装备控制领域的复杂工程问题能力。
是
5.2
三、课程内容
序号
章节号
标题
课程内容/重难点
支撑课程目标
课内学时
教学方式
课外学时
课外环节
1
第1章
第1章过程控制的基础知识
本章重点难点：过程装备控制系统的组成、分类，工艺管道及仪表流程图，过渡过程性能指标。
/
/
/
/
2
1.1
1.1概述
过程装备控制的概念，生产过程自动化的主要内容，过程装备控制的安全性，经济性，稳定性。
是
1.4
2
M2
目标2：能够设计/开发满足特定要求的过程装备测控装置或测控系统，优选测控方案和控制算法，并体现一定的创新意识。
是
3.2
3
M3
目标3：针对设计/开发过程装备与控制工程领域内具体的复杂工程问题，能够理解各种检测方法与仪表的适用场合和局限性，恰当合理地选择先进检测仪器、测试方法与技术开展研究。
第2章过程测量仪表
本章重点难点：压力、物位、流量、温度、成分五大工艺参数的常用检测方法，检测仪表的工作原理和使用，根据工艺条件合理选择测量仪表
/
/
/
/
6
2.1
2.1测量和误差基本知识
测量的定义，测量的分类，测量仪器的组成及作用，测量误差的概念及分类，仪表的性能指标。
M1,M3
1
讲授
1
自学
7
2.2
2.2压力测量
M2
2
讲授
2
作业
25
5.2
5.2前馈控制系统
前馈控制的思想，前馈控制的特点，静态前馈控制，动态前馈控制，前馈—反馈控制系统。
M2
1
讲授
1
自学
26
5.3
5.3比值控制系统
比值控制的概念，比值控制系统的类型及其工作过程分析。
M2
1
讲授
1
自学
27
5.4
5.4均匀控制系统
均匀控制的思想及特点，均匀控制系统的结构形式。
评分等级
1
M1
平时作业
20%
A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确
B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确
C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案基本准确
D-作业抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
2
M1
随堂测验
4.7
4.7控制系统的投运及控制器参数的整定
控制系统的投运，控制器参数整定的概念及方法。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
23
第5章
第5章复杂控制系统
本章重点难点：复杂控制系统的工作过程分析及适用场合，能根据工程实际拟订合理可行的控制方案。
/
/
/
/
24
5.1
5.1串级控制系统
串级控制系统的结构及概念，串级控制系统的工作过程分析，串级控制系统的特点及应用，串级控制系统的设计。
M1
0.5
讲授
0.5
自学
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2
1.2过程控制系统组成及分类
自动控制系统由被控对象、测量变送装置、控制器和执行器组成，定值控制系统，程序控制系统，随动控制系统。
M1
0.5
讲授
0.5
自学
4
1.3
1.3工艺管道及仪表流程图及性能指标
工艺管道及仪表流程图，过渡过程的偏差积分性能指标。
M1
1
讲授
1
作业
5
第2章
3.考核学生过程装备控制技术基本知识的掌握情况，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有分析题和计算题。
10%
2
随堂测验
本课程要求针对课堂讲授过程中重点难点内容，随堂布置在线测试题，考察学生对重点难点内容的掌握情况，并对题目准确性评分。
15%
3
大作业
1.本课程根据给出的过程装备对象，利用Matlab现代仿真工具建立研究对象的模型，设计出解决过程装备控制问题的解决方案。
M2
1
讲授
1
自学
28
5.5
5.5分程控制系统
分程控制的概念，执行器分程同向动作，执行器分程异向动作，分程控制的应用范围。
M2
1
讲授
1
自学
29
5.6
5.6选择性控制系统
选择性控制的基本概念，高选器，低选器，选择性控制系统的工作过程分析。
M2
1
讲授
1
作业
30
第6章
第6章计算机控制系统
本章重点难点：计算机控制系统的组成与控制过程，分散控制系统的结构组成与功能特点。
授课语言
英文、中文
先修课程
System.Collections.Generic.List`1[System.String]
课程简介
（限选）
《过程装备控制技术》是过程装备与控制工程专业的核心课程。课程主要讲授生产过程测控系统构成的原理和方法，具体包括主要工艺参数的检测方法，过程控制仪表的工作原理，简单和复杂控制系统的设计、计算机控制系统的组成与应用、典型过程装备的控制方案等。通过本课程的学习，培养学生从事过程装备测控系统设计与运用的应用能力，达到掌握解决过程装备测控相关工程问题的基本思路和方法的目的。
自学
19
4.4
4.4控制系统中的测量问题
测量变送对控制质量的影响，克服测量变送问题的措施。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
20
4.5
4.5执行器的选择
调节机构流量特性的选择，气动执行器开闭形式的选择。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
21
4.6
4.6控制器的选择
控制规律的选择，控制器正反作用的选择。
M2
1
讲授
1
作业
22
/
/
/
/
31
6.1
6.1计算机控制系统的组成
计算机控制系统的方框图，计算机控制系统的控制过程，系统的硬件组成，系统的软件组成，数字PID控制算法，积分饱和
M2
2
讲授
2
自学
32
6.2
6.2计算机控制系统的分类
数据采集系统，直接数字控制系统，监督计算机控制系统，工业控制计算机，分散控制系统的结构组成、功能特点与应用，现场总线控制系统的结构组成、功能特点与应用。
M2
2
讲授
2
自学
33
第7章
第7章典型过程装备控制
本章重点难点：精馏塔的控制方案，加热炉的控制方案。
/
/
/
/
34
7.1
7.1流体输送设备的控制
流体输送设备控制系统的特点，典型控制系统介绍。
M2
0.5
讲授/讨论
0.5
自学
35
7.2
7.2传热设备的控制
传热设备的静态特性，一般传热设备的控制，加热炉的控制方案。
M2
0.5
讲授/讨论
0.5
自学
36
7.3
7.3精馏塔的控制
精馏塔的干扰因素，精馏塔的自动控制要求，精馏塔的控制方案。
M2
1
讲授/讨论
1
自学
四、考核方式
序号
考核环节
操作细节
总评占比
1
平时作业
1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。
2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。
20%
A-在给定时间内完成，解题思路清晰、步骤完整、答案完全正确
B-在给定时间内完成，解题思路比较清晰、步骤完整、答案基本准确
C-在给定时间内基本完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、部分答案准确
D-抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
3
M1
期末考试
60%
（见试卷评分标准）
4
M2
平时作业
10%
A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确
M1,M3
2
讲授
2
作业
9
2.4
2.4流量测量
流量的定义和单位，流量仪表的分类，差压式流量计的节流原理与流量计算，差压式流量计的安装及运行，转子流量计的工作原理及校正，容积式流量计，电磁流量计，涡街流量计，其他流量计。
M1,M3
2
讲授
2
自学
10
2.5
2.5物位测量
物位的概念，物位测量仪表的分类，静压式液位计的工作原理与量程迁移，磁浮子式液位计，电容式物位计，其他物位测量仪表。
B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确
C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案基本准确
D-作业抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
5
M2
随堂测验
15%
A-在给定时间内完成，解题思路清晰、步骤完整、答案完全正确
B-在给定时间内完成，解题思路比较清晰、步骤完整、答案基本准确
/
/
/
/
16
4.1
4.1概述
简单控制系统的概念、组成，简单控制系统的应用范围。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
17
4.2
4.2被控变量的选择
被控变量选择的重要性，被控变量选择的原则。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
18
4.3
4.3操纵变量的选择
被控对象的特性对控制质量的影响，操纵变量选择的原则。
M2
0.5
讲授
0.5
M1,M3
1
讲授
1
作业
11
2.6
2.6成分分析测量
红外线气体分析仪，氧化锆氧气分析仪，工业电导仪，气相色谱仪。
M1,M3
1
讲授
1
自学
12
第3章
第3章过程控制仪表
本章重点难点：PID控制规律，控制器的种类和功能，执行器的选用。
/
/
/
/
13
3.1
3.1控制器
基本控制规律的概念，位式控制，比例控制，比例积分控制，比例微分控制，比例积分微分控制，可编程控制器。
2.根据模型建立情况和控制方案设计的准确性评分。
15%
4
期末考试
1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。
2.主要考核学生对过程装备控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。
60%
五、评分细则
序号
课程目标
考核环节
大致占比
压力单位及分类，压力测量仪表的分类，弹簧管压力表，差动平板电容器，电容式压力变送器，扩散硅压力变送器的结构及工作原理，智能差压变送器的概念、组成及特点，压力仪表的选型与校验。
M1,M3
2
讲授
2
作业
8
2.3
2.3温度测量
测温仪表的分类，常见测温仪表及特点；热电偶温度计的测温原理和结构、补偿导线与冷端温度补偿；热电阻温度计的测温原理和结构，温度变送器的作用及组成，温度测量仪表的选用。
C-在给定时间内基本完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、部分答案准确
D-抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
6
M2
大作业
15%
（见大作业评分标准）
7
M2
期末考试
60%
（见试卷评分标准）
8
M3
随堂测验
20%
A-在给定时间内完成，解题思路清晰、步骤完整、答案完全正确
B-在给定时间内完成，解题思路比较清晰、步骤完整、答案基本准确
M1
2
讲授
2
自学
14
3.2
3.2执行器
执行器的作用，执行器的分类；气动执行机构的组成、工作过程及正反作用，电动执行机构的组成、工作过程；调节机构的功能、流量特性、流量系数与可调比，调节机构的正反作用，气开阀气关阀的选用；电/气转换器和阀门定位器。
M1
2
讲授
2
作业
15
第4章
第4章简单控制系统
本章重点难点：简单控制系统的设计、控制器和执行器的选择、控制器参数整定。
《过程装备控制技术2》教学大纲
一、课程基本信息
课程名称
过程装备控制技术
Process Equipment Control Technology
课程编码
CNE125521020
开课院部
新能源学院
课程团队
控制工程组
学分
2.0
课内学时
32
讲授
32
实验
0
上机
0
实践
0
课外学时
0
适用专业
本研一体化班（机械动力类）
负责人
大纲执笔人
审核人
二、课程目标
序号
代号
课程目标
OBE
毕业要求指标点
任务
自选
1
M1
目标1：掌握各种检测仪表的工作原理、特点和使用，掌握简单/复杂控制系统设计，控制器调节规律与整定方法，计算机控制系统的组成与应用、典型过程装备的控制方案等基础知识、基本思路与方法，具备应用所学专业知识解决过程装备控制领域的复杂工程问题能力。
是
5.2
三、课程内容
序号
章节号
标题
课程内容/重难点
支撑课程目标
课内学时
教学方式
课外学时
课外环节
1
第1章
第1章过程控制的基础知识
本章重点难点：过程装备控制系统的组成、分类，工艺管道及仪表流程图，过渡过程性能指标。
/
/
/
/
2
1.1
1.1概述
过程装备控制的概念，生产过程自动化的主要内容，过程装备控制的安全性，经济性，稳定性。
是
1.4
2
M2
目标2：能够设计/开发满足特定要求的过程装备测控装置或测控系统，优选测控方案和控制算法，并体现一定的创新意识。
是
3.2
3
M3
目标3：针对设计/开发过程装备与控制工程领域内具体的复杂工程问题，能够理解各种检测方法与仪表的适用场合和局限性，恰当合理地选择先进检测仪器、测试方法与技术开展研究。
第2章过程测量仪表
本章重点难点：压力、物位、流量、温度、成分五大工艺参数的常用检测方法，检测仪表的工作原理和使用，根据工艺条件合理选择测量仪表
/
/
/
/
6
2.1
2.1测量和误差基本知识
测量的定义，测量的分类，测量仪器的组成及作用，测量误差的概念及分类，仪表的性能指标。
M1,M3
1
讲授
1
自学
7
2.2
2.2压力测量
M2
2
讲授
2
作业
25
5.2
5.2前馈控制系统
前馈控制的思想，前馈控制的特点，静态前馈控制，动态前馈控制，前馈—反馈控制系统。
M2
1
讲授
1
自学
26
5.3
5.3比值控制系统
比值控制的概念，比值控制系统的类型及其工作过程分析。
M2
1
讲授
1
自学
27
5.4
5.4均匀控制系统
均匀控制的思想及特点，均匀控制系统的结构形式。
评分等级
1
M1
平时作业
20%
A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确
B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确
C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案基本准确
D-作业抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
2
M1
随堂测验
4.7
4.7控制系统的投运及控制器参数的整定
控制系统的投运，控制器参数整定的概念及方法。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
23
第5章
第5章复杂控制系统
本章重点难点：复杂控制系统的工作过程分析及适用场合，能根据工程实际拟订合理可行的控制方案。
/
/
/
/
24
5.1
5.1串级控制系统
串级控制系统的结构及概念，串级控制系统的工作过程分析，串级控制系统的特点及应用，串级控制系统的设计。
M1
0.5
讲授
0.5
自学
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2
1.2过程控制系统组成及分类
自动控制系统由被控对象、测量变送装置、控制器和执行器组成，定值控制系统，程序控制系统，随动控制系统。
M1
0.5
讲授
0.5
自学
4
1.3
1.3工艺管道及仪表流程图及性能指标
工艺管道及仪表流程图，过渡过程的偏差积分性能指标。
M1
1
讲授
1
作业
5
第2章
3.考核学生过程装备控制技术基本知识的掌握情况，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有分析题和计算题。
10%
2
随堂测验
本课程要求针对课堂讲授过程中重点难点内容，随堂布置在线测试题，考察学生对重点难点内容的掌握情况，并对题目准确性评分。
15%
3
大作业
1.本课程根据给出的过程装备对象，利用Matlab现代仿真工具建立研究对象的模型，设计出解决过程装备控制问题的解决方案。
M2
1
讲授
1
自学
28
5.5
5.5分程控制系统
分程控制的概念，执行器分程同向动作，执行器分程异向动作，分程控制的应用范围。
M2
1
讲授
1
自学
29
5.6
5.6选择性控制系统
选择性控制的基本概念，高选器，低选器，选择性控制系统的工作过程分析。
M2
1
讲授
1
作业
30
第6章
第6章计算机控制系统
本章重点难点：计算机控制系统的组成与控制过程，分散控制系统的结构组成与功能特点。
授课语言
英文、中文
先修课程
System.Collections.Generic.List`1[System.String]
课程简介
（限选）
《过程装备控制技术》是过程装备与控制工程专业的核心课程。课程主要讲授生产过程测控系统构成的原理和方法，具体包括主要工艺参数的检测方法，过程控制仪表的工作原理，简单和复杂控制系统的设计、计算机控制系统的组成与应用、典型过程装备的控制方案等。通过本课程的学习，培养学生从事过程装备测控系统设计与运用的应用能力，达到掌握解决过程装备测控相关工程问题的基本思路和方法的目的。
自学
19
4.4
4.4控制系统中的测量问题
测量变送对控制质量的影响，克服测量变送问题的措施。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
20
4.5
4.5执行器的选择
调节机构流量特性的选择，气动执行器开闭形式的选择。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
21
4.6
4.6控制器的选择
控制规律的选择，控制器正反作用的选择。
M2
1
讲授
1
作业
22
/
/
/
/
31
6.1
6.1计算机控制系统的组成
计算机控制系统的方框图，计算机控制系统的控制过程，系统的硬件组成，系统的软件组成，数字PID控制算法，积分饱和
M2
2
讲授
2
自学
32
6.2
6.2计算机控制系统的分类
数据采集系统，直接数字控制系统，监督计算机控制系统，工业控制计算机，分散控制系统的结构组成、功能特点与应用，现场总线控制系统的结构组成、功能特点与应用。
M2
2
讲授
2
自学
33
第7章
第7章典型过程装备控制
本章重点难点：精馏塔的控制方案，加热炉的控制方案。
/
/
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34
7.1
7.1流体输送设备的控制
流体输送设备控制系统的特点，典型控制系统介绍。
M2
0.5
讲授/讨论
0.5
自学
35
7.2
7.2传热设备的控制
传热设备的静态特性，一般传热设备的控制，加热炉的控制方案。
M2
0.5
讲授/讨论
0.5
自学
36
7.3
7.3精馏塔的控制
精馏塔的干扰因素，精馏塔的自动控制要求，精馏塔的控制方案。
M2
1
讲授/讨论
1
自学
四、考核方式
序号
考核环节
操作细节
总评占比
1
平时作业
1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。
2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。
20%
A-在给定时间内完成，解题思路清晰、步骤完整、答案完全正确
B-在给定时间内完成，解题思路比较清晰、步骤完整、答案基本准确
C-在给定时间内基本完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、部分答案准确
D-抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
3
M1
期末考试
60%
（见试卷评分标准）
4
M2
平时作业
10%
A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确
M1,M3
2
讲授
2
作业
9
2.4
2.4流量测量
流量的定义和单位，流量仪表的分类，差压式流量计的节流原理与流量计算，差压式流量计的安装及运行，转子流量计的工作原理及校正，容积式流量计，电磁流量计，涡街流量计，其他流量计。
M1,M3
2
讲授
2
自学
10
2.5
2.5物位测量
物位的概念，物位测量仪表的分类，静压式液位计的工作原理与量程迁移，磁浮子式液位计，电容式物位计，其他物位测量仪表。
B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确
C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案基本准确
D-作业抄袭，未能按时完成，解题思路混乱
5
M2
随堂测验
15%
A-在给定时间内完成，解题思路清晰、步骤完整、答案完全正确
B-在给定时间内完成，解题思路比较清晰、步骤完整、答案基本准确
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16
4.1
4.1概述
简单控制系统的概念、组成，简单控制系统的应用范围。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
17
4.2
4.2被控变量的选择
被控变量选择的重要性，被控变量选择的原则。
M2
0.5
讲授
0.5
自学
18
4.3
4.3操纵变量的选择
被控对象的特性对控制质量的影响，操纵变量选择的原则。
M2
0.5
讲授
0.5
M1,M3
1
讲授
1
作业
11
2.6
2.6成分分析测量
红外线气体分析仪，氧化锆氧气分析仪，工业电导仪，气相色谱仪。
M1,M3
1
讲授
1
自学
12
第3章
第3章过程控制仪表
本章重点难点：PID控制规律，控制器的种类和功能，执行器的选用。
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13
3.1
3.1控制器
基本控制规律的概念，位式控制，比例控制，比例积分控制，比例微分控制，比例积分微分控制，可编程控制器。