自动化仪表及过程控制课程教学大纲

《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲

英文名称：Automatic Instruments and Process Control 课程编号：

适用专业：自动化

学时： 54 学分： 3

课程类别：专业方向课

课程性质：限选课

一、课程的性质和目的

《自动化仪表及过程控制》是自动化专业的重要专业课。本课程在系统简明地阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上，同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。

二、课程教学内容

概述

主要内容：

1、自动化仪表的概念及其发展；

2、DDZ仪表及其控制系统；

3、自动化仪表的基本性能指标。

第一章检测仪表

基本内容和要求：

1、了解温度测量的概念和工业上常用的测量方法；

2、掌握热电偶的测温原理及其应用；

3、掌握热电阻的测温原理及其应用；

4、理解温度变送器的基本结构；

5、了解工业生产中压力参数的概念和常用压力测量原理；

6、理解压力式、力平衡式、位移式和固态测压元件及其变送器的工作原理；

7、理解节流式、容积式流量测量的基本原理及其应用。

8、理解涡轮、电磁、漩涡等流量测量方法的应用；

9、理解浮力式、静压式、电容式、超声式等常用液位测量原理；

10、了解成分分析仪表的基本概念。

教学重点：

1、常用温度仪表、压力仪表、液位仪表、流量仪表和成分仪表的工作原理及其应用。

2、分度表，分度号，热电偶的冷端延伸和冷端补偿，热电阻的三线制；

3、差动电容压力变送器工作原理；

4、差压流量计的流量公式；

5、差压变送器的零点迁移原理。

第二章调节器

基本内容和要求：

1、重点掌握PID调节规律的原理及其应用；

2、理解PID模拟电路的结构原理；了解二位式和连续调节仪表应用的基础知识；

3、理解数字PID算法基本表达式及其原理；

4、简单了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用。

PID调节规律的原理及其应用；

第三章集散控制系统和现场总线控制系统

基本内容和要求：

1、了解单回路可编程调节器的概念

2、了解DCS系统的基本概念；

3、理解DCS系统的结构特点及其组成；

4、理解DCS控制站和操作站的功能；

5、了解FCS系统的基本概念；

第四章执行器和防爆栅

基本要求

1、熟炼掌握气动调节阀的基本结构、原理及其应用等基本概念；

2、熟悉调节器流量特性的定义及其应用；

3、理解和掌握气动执行器气开/气关的形式及其选择原则；

4、了解电动执行器及电气转换器的基本原理；

5、简单了解工业控制系统防爆的基本概念。

教学重点

1、执行器气开/气关的形式及其选择原则；

2、调节阀固有流量特性和工作流量特性；

第五章调节对象的特性及其实验测定

基本要求

1、熟练掌握单容对象动态特性的基本概念及其应用；

2、理解双容对象、容量滞后、纯滞后、自衡特性等常用概念；

3、掌握飞升曲线实验测取一阶对象特性的时域方法；

4、了解测定动态特性的频域方法和统计方法；

教学重点

1、对象动态特性及其数学描述；

2、测定动态特性中的数据处理方法；

第六章单回路调节系统设计及整定

基本要求

1、熟练掌握单回路调节系统的基本概念；

2、熟悉单回路调节系统的设计和整定的基本步骤和常用方法；

3、了解对象动态特性对调节质量的影响；

4、了解调节规律对系统动特性的影响。

教学重点

1、干扰通道和调节通道特性对调节质量的影响；

2、调节方案的确定原则；

3、干扰作用下双容对象P调节作用分析；

4、PI、PD调节作用分析；

5、工业现场常用的系统整定方法。

第七章复杂调节系统

基本内容和要求

1、理解串级调节系统的原理和结构特点；

2、了解比值、均匀、前馈调节的基本原理；

串级调节的效果分析；

第八章自动调节系统在生产过程中的应用

基本内容和要求

学习工业过程控制系统的几个实例；

例1：石油加工蒸馏装置控制系统；

例2：工业锅炉控制系统

三、课程教学的基本要求

本课程是自动控制专业本科生的专业课，理论性和应用性都较强。因此，在教学方法上应采用课堂讲授、课后自学、课堂讨论、上机自学等方式。

教师在课堂上应对基本原理概念等进行必要的讲授，并对其中的重点和难点作较详细的论述。讲课中应当理论联系实际，可通过计算机控制系统的实例进行讲解，也可采用电子教案或CAI课件授课，以加深学生对有关概念、理论和方法的理解。

四、课程学时分配

五、建议教材与教学参考书

［1］施仁等，《自动化仪表及过程控制（第三版）》，电子工业出版社，

［2］张宝芬，《自动检测技术及仪表控制系统》，化学工业出版社

［3］历玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社

［4］赵玉珠，《测量仪表及自动化》，石油大学出版社

［5］多媒体课件及MatLab仿真程序，自制

［6］过程控制组态软件软件：ForceControl或组态王