《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲
自动化仪表教学大纲
任务1：《测控仪表参数检测》任务教学大纲第一部分大纲说明一、工作任务名称：测控仪表参数检测二、先修任务：无三、工作任务涉及课程：过程控制与仪表第二部分大纲正文一、《过程控制与仪表》课程理论学时：30学时实训学时：30学时总学时： 60学时（一）理论任务单元教学内容和学时分配1．检测仪表基础知识（10学时）（1）温度检测及仪表（4学时）（2）压力检测及仪表（4学时）（3）流量检测及仪表（2学时）2. 控制仪表基础知识（10学时）（1）模拟式控制器（2学时）（2）数字式PID控制器（4学时）（3）可编程逻辑控制器（4学时）3. 控制系统设计与参数整定（10学时）（1）简单控制的结构、组成及设计步骤（4学时）（2）各种调节规律对控制系统的影响（2学时）（3）掌握PID参数整定过程（4学时）（二）实训任务单元内容和学时分配1．检测仪表基础知识（20学时）（1）实训任务1:使用仪表进行温度检测（4学时）实训内容：使用仪表进行温度检测。
实训目的：通过使用仪表测量外界温度掌握仪表的规范使用。
（2）实训任务2：虚拟仪表使用（6学时）实训内容：虚拟测量软件下温度测量模块使用。
实训目的：通过使用虚拟仪表对外界温度测量掌握相关软件的应用和配置。
（3）实训任务3：虚拟仪表和仪表的结合使用（4学时）实训内容：通过两种方式进行相关温度的综合测量。
（4）实训任务4：传感器（6学时）实训内容：对温度传感器控制。
实训目的：通过该实训使学生深入了解测量温度传感器的使用，掌握控制温度测量的通信方式。
2.控制仪表基础知识（4学时）（1）实训任务1:使用控制仪表进行检测（4学时）实训内容：使用控制仪表进行检测。
实训目的：通过使用控制仪表测量，掌握控制仪表的规范使用。
3. 控制系统设计与参数整定（6学时）（1）实训任务1：控制部分应用（6学时）实训内容：采用控制芯片与温度传感器模块进行数据交互。
实训目的：掌握如何控制测量温度检测过程，深入理解采用仪表仪器进行温度测量的原理。
《过程控制与自动化仪表》—教学教案
《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。
输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。
闭环控制又称为反馈控制。
如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。
控制系统中一般采用负反馈方式。
输入量与反馈量之差称为偏差信号。
系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。
案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。
（2）被控对象复杂多样，通用控制系统难以设计。
（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高。
（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制。
（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。
开环和闭环的特点。
80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。
（1）被控对象：又称为被控过程。
它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。
（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
（3）控制器：又称为调节器。
其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。
（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。
系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。
（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
《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。
教学重点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。
过程控制与自动化仪表教学设计
过程控制与自动化仪表教学设计背景介绍过程控制与自动化仪表主要用于工业领域中的自动化生产控制过程中，通过仪表测量和控制来实现生产自动化管理。
因此该领域的人才非常稀缺，且在目前的技术变革中，亟需培养更多实践操作的专业人才。
据此，我们开始进行过程控制与自动化仪表课程设计。
教学目标•理解过程控制的基本概念和原理；•掌握自动化仪表的结构和原理；•学习使用自动化仪表的技术方法和步骤；•培养学生自我学习和实践操作的能力。
课程内容•过程控制基础知识介绍：包括过程控制定义、分类、控制对象、控制系统、反馈控制等基础知识；•仪表基础知识介绍：包括仪表的分类、特点、结构、使用说明以及校验方法等基础知识；•传感器与执行机构：包括传感器原理、类型、特点以及执行机构原理、构造和使用等；•仪表信号处理技术：涵盖传感器输出信号处理、信号调理与放大、数字化技术原理以及信号调制和变换等；•自动化控制：详细介绍闭环控制、开环控制、PID控制、自适应控制等方法和工业控制的核心技术。
教学方式本课程采取“理论学习+实验操作”相结合的教学方式，前期讲授理论知识，后期进行实验操作。
特别是在实验操作中，通过让学生使用仪器设备进行实际工作，提高学生的实践操作能力、分析问题的能力和创新思维。
课程评估方式•实验报告，记录实验操作过程中发现的问题和解决方案；•课堂小测验，测试学生对理论知识的掌握程度；•过程考核，考核学生对自动化仪表的掌握程度；•期末成绩，由理论考试和实验操作综合评估得出。
总结过程控制与自动化仪表已经成为现代工业生产的重要组成部分，通过本课程培养出高素质、应用型人才至关重要。
因此我们将不断完善课程内容和教学方法，全面提升学生成为实践操作的掌握者和优秀的自动化生产专业人才。
自动化仪表与过程控制课程设计
自动化仪表与过程控制课程设计引言自动化是现代科学技术的重要分支之一，是制造业和生产过程中提高企业自动化水平的重要手段。
而在自动化过程中，仪表的作用愈发重要，是自动化控制的重要组成部分。
因此，在工科专业中，自动化仪表与过程控制课程的设计至关重要。
本文将介绍一份适用于大学本科工科专业的自动化仪表与过程控制课程设计，主要针对课程设置、课程内容及教学方法进行说明。
课程设置本课程适用于大学自动化、机电、电子等工科专业及相关专业的本科生。
设置为必修课程。
课时数：64学时，分为48学时的理论课和16学时的实验课。
课程内容第一章仪表基础知识1.1 仪表的定义及分类1.2 量的概念1.3 误差及其类型1.4 仪表的精度1.5 温度补偿技术1.6 信号变换与传输第二章传感器2.1 传感器的概述2.2 压力传感器2.3 温度传感器2.4 液位传感器2.5 光电传感器2.6 传感器的选择和应用第三章过程控制基础3.1 进程控制的基本概念3.2 线性控制系统3.3 非线性控制系统3.4 离散控制系统3.5 工艺数学模型3.6 控制系统的组成要素第四章模拟控制技术4.1 信号的超前/滞后、反向作用及校正4.2 模拟控制系统的组成4.3 PID控制器4.4 模拟控制器的调节4.5 工业过程控制的典型应用第五章数字控制技术5.1 数字控制系统的组成5.2 采样定理及信号处理5.3 数字控制器5.4 数字化控制系统的参数调节5.5 数字化控制器的应用第六章实验6.1 传感器基本实验及性能测试6.2 测量实验6.3 PID控制实验6.4 数字化控制实验教学方法本课程采用理论授课与实验相结合的教学方法。
理论授课重点讲解基础理论知识，注重理论与实际应用的结合，引导学生了解自动化及仪表测控原理，为后续应用理论打下基础。
实验课重点围绕课程内容，从器件的使用、检测及调整、故障分析与处理等角度进行讲解，让学生实际操作并获得实际经验。
在平时教学过程中，老师应设置互动环节，引导学生思考、发问、交流，以达到更好的教学效果。
《自动化仪表与过程控制》课程教案
大学教案(首页)院(系)：电子工程教研室(系)：自动化大学教案学时：2学时：4学时：4大学教案学时：2本章思考题和习题习题：1-5思考题：哪一种形式的仪表是根据压电效应实现压力测量的思考题：电容式差压变送器测量部分如图所示，问其中哪部分是作为测量膜片的电容动极片？主要参考资料范玉久.《化工测量及仪表》.化学工业出版社吴九辅.《现代工程检测及仪表》.石油工业出版社侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社天津大学化工学院主编.《注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》. 天津大学出版社.备注大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2本章思考题和习题某流量自动控制系统，用纯比例控制器进行控制。
图示为采用不同比例度时系统的过渡过程（其中曲线b、c为比较满意的控制结果）。
试判断四条过渡过程曲线中哪一条对应的比例度最大？A 曲线aB 曲线bC 曲线cD 曲线d主要参考资料历玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社赵玉珠，《测量仪表与自动化》，石油大学出版社张宝芬，《自动检测技术及仪表控制系统》，化学工业出版社周泽魁，《控制仪表与计算机控制装置》，化学工业出版社康光华，《电子技术基础》，高等教育出版社备注大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2本章思考题和习题习题：4-3，4-5思考题：图为贮罐液位控制系统，为安全起见，贮罐内液体严禁溢出。
当选择流出量Q 为操纵变量时，其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向？（A）气关式、正作用（B）气开式、正作用（C）气关式、反作用（D）气开式、反作用主要参考资料历玉鸣.《化工仪表自动化》.第三版. 化学工业出版社吴九辅.《仪表控制系统》.石油工业出版社刘巨良.《过程控制仪表》.化学工业出版社侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社天津大学化工学院主编《.注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》. 天津大学出版社.备注大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：241。
《自动化仪表与过程控制》课程设计
《自动化仪表与过程控制》课程设计《自动化仪表与过程控制》课程设计任务书目录1.基本工艺流程 (3)2.实验设计过程 (3)3. 控制规律，参数整定方法 (4)4.基本工艺流程 (5)5.组态软件的发展历程 (6)6.心得体会 (8)7.参考资料 (9)一．基本工艺流程基本工艺流程从各计量站、联合站送来的含油工业污水，经入口计量后进入暴汽沉砂池，经稳定沉降，脱除油、气、砂的大部分，然后泵送到过滤池，经三级过滤后进入清水池，最后由取水泵送往各注水站。
设计沉砂池容积为6*5000立方米，深度4m，过滤池容积为4*500，深度4m。
设计系统日处理量为10000吨/日。
二、实验设计过程1，创建应用程序；打开工程管理器，新增应用“任庚”，进入开发系统。
2，创建窗口；创建“工艺画面”，“趋势画面”，“报警画面”（如下图1，2，3所示），在工艺画面中设计工艺流程图，再设计其他两个画面。
3，建立实时数据库;在数据库组态中创建点“leavl”，在控制策略生成器中创建策略。
图示，策略生成图4，建立动画连接。
5，进入运行，全部编译，更改设定值，看运行结果。
三、控制规律，参数整定方法1、控制规律：比例积分微分调节（PID调节）比例调节器对控制作用和扰动作用的响应都很迅速，调节整定简便，但是存在静态误差；积分调节可以消除静差，但是它的动态误差最大，而且调节时间也最长；微分调节可以调节系统的稳定度，使系统比例系数增大而加快调节过程，减小动态偏差。
这个实验是对压力的调节，采用比例积分微分控制，可以达到更高的调节质量，减小对象迟滞，使反应速度加快，而且系统稳定。
2、参数整定方法：临界比例度法参数整定步骤：（1）让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。
（2）取比例系数S1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。
工业自动化仪表与过程控制课程教学大纲(精)
《工业自动化仪表与过程控制》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：AU3062、课程名称（中/英文）：自动化仪表及DCSAutomation Instrument and DCS3、学时/学分：36学时/2学分4、先修课程：检测技术5、面向对象：本科三年级学生6、开课院（系）、教研室：自动控制教研室7、教材、教学参考书：自动化仪表与过程控制、施仁、电子工业出版社、2003.03二、本课程的性质和任务自动化仪表与过程控制课程是电气自动化专业的一门专业技术课程，是一门与实践联系密切的课程之一。
本课程的任务是使考生明白仪表是实现生产过程自动化的重要技术工具，从而使考生获得自动化仪表与过程控制的基本知识、基本理论和分析使用方法，初步具有调节系统、复杂调节系统的结构选型以及自动调节系统的设计，分析能力。
三、本课程教学内容和基本要求第一章讲述电动单元组合仪表的分类、自动化仪表的基本技术指标，掌握各种自动化仪表工作原理。
第二章讲述调节器的结构和工作原理，PID调节器的阶跃响应和频率特性。
第三章讲述执行器的组成和功能及防爆栅的基本工作原理。
第四章讲述集散控制系统的发展及组成、内部仪表简介和缓冲罐选择控制组态。
第七章讲述各种复杂调节系统的设计。
第八章讲述自动调节系统在生产过程中的应用举例。
四、实验（上机）内容和基本要求本学期未安排实验，拟组织一次公司展示和参观讲解(ABB)。
安排一次校内实验演示。
五、对学生能力培养的要求掌握检测仪表、调节器、执行器及防爆栅的组成，工作原理、性能特点和使用方法。
掌握调节对象的动特性、测试方法和数据处理技术。
在了解对象特性基础上，根据过程控制系统设计要求，选择相应检测仪表、调节器、执行器组成一个单元组合仪表的控制系统。
掌握过程控制系统的设计方法和系统参数整定方法。
六、其它说明起草者：王林审阅者：田作华。
自动化仪表与过程控制第四版教学设计
自动化仪表与过程控制第四版教学设计一、教学目标自动化仪表与过程控制课程是电气工程及相关专业本科生必修课程之一。
本课程的目标是培养学生掌握自动化仪表与过程控制相关技术与知识，提高其综合实践能力和解决工程问题的能力。
具体目标如下：•掌握自动化控制及仪表系统组成、功能及应用。
•熟悉现代测量仪器与控制器的原理、参数设置及应用。
•能够分析并设计自动化控制系统电路及控制程序。
•了解自动化运动控制及应用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1. 自动化控制及仪表系统概述这部分内容主要介绍自动化控制系统的概念、分类、组成和工作原理，以及仪表系统的分类、特点和应用。
2. 现代测量仪器与控制器技术这部分内容主要介绍流量测量、压力测量、温度测量、湿度测量、电量测量等方面的测量仪器与控制器的原理、参数设置及应用。
3. 自动化控制系统设计这部分内容主要介绍自动化控制系统的设计方法与技术，包括控制系统的模型建立、控制器的选型与参数设置、控制程序的编制与测试等内容。
4. 自动化运动控制这部分内容主要介绍自动化运动控制的基本原理和应用，包括运动控制系统的组成结构、运动控制的方法及控制器的选型与参数设置等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括：1. 理论授课在理论课中，教师将介绍课程内容，并让学生通过案例讨论、问题解决等方式掌握相关知识。
2. 实验教学本课程的实验教学分为两部分：模拟实验和实物实验。
模拟实验主要采用计算机仿真软件进行，实物实验包括电机控制、温度测量、流量测量等实验内容。
3. 上机练习为了让学生更好地掌握和应用课程内容，本课程将安排一定数量的上机练习。
4. 课程设计在课程设计中，学生将根据自己所学知识设计一个实际的自动化控制系统，并进行实现与测试。
四、教学评估本课程的评估主要采用以下两种方式：1. 考试评估本课程将安排2次考试，分别为期中考试和期末考试。
考试内容将涵盖理论知识及实验技能等方面内容。
《过程控制与自动化仪表》—课程标准及章节教学设计
《过程控制与自动化仪表》课程标准招生对象：教学时数：学历层次：课程代码：修业年限：学分数：适用专业：制订人：一、课程概述1．课程定位“过程控制与自动化仪表”是电气自动化技术专业的核心课程，是针对电气自动化设备装配调试岗位的典型工作任务而设置的课程。
通过本课程学习,使学生掌握过程控制基本知识和常用变送器、控制器、执行器的基本应用，熟悉常用生产过程自动化设备和典型过程控制系统，具有过程控制系统的集成、组装、调试、运行、维护、管理等职业能力。
本课程的前导课程有“电子技术”、“电机与电气控制”、“PLC控制技术”等，后续主要是“岗位综合实训”、“顶岗实习”等实践教学环节。
2．设计思路（1）内容设计根据电气设备装配调试员岗位中的仪表校准与参数调整、过程控制系统装配与调试等典型工作任务，选择来源于企业且涵盖温度、流量、压力、物位等参量控制的典型过程控制系统，结合行业标准，选取液位定值控制系统、温度定值控制系统等真实产品作为课程教学项目。
遵循学生认知规律，按照由浅入深、由简单到复杂的原则，进行项目序化，将自动控制系统的建模、自动控制系统的分析及校正无缝融合到项目教学过程中。
按控制系统建模、分析及校正、变送器类型与选择、执行器设计与选型、控制器方案设计与调试等系统调试与运行维护的工作过程，组织精选教学内容。
（2）教学设计项目教学以教师为主导、学生为主体，采用“理论+实践”的方法组织实施。
教学过程采用多媒体教学法、实践操作法等教学方法相结合，在课堂教学、仿真教学与实验操作教学等多种教学手段的配合下，经过理论考核、综合平时表现及实验考核对学生进行综合评价，以实现本课程教学。
二、课程目标1.掌握典型控制系统建模、性能分析及校正的方法；2.具备常用带控制点工艺流程图的识图与制图能力；3.具备根据工艺与控制要求，合理选择变送器、执行器的选型及调试能力；4.具备根据工艺和控制要求，合理整定智能PID控制器参数能力；5.掌握DCS和FCS控制系统安装与调试方法；6.具有技术资料编写能力；7.具有一定的沟通能力和团结协作精神。
自动化仪表与过程控制教程
集散控制系统的结构组成： 1) 过程输入-输出接口：又叫数据采集站，数据采集与预处理，对实时数 据进一步的加工，操作站的显示与打印。 2) 过程控制单元：又称基本控制器，是集散控制系统的核心。不同的集 散控制系统其差别较大。 3) CRT 操作站：是集散控制系统的人-机接口装置。执行监控操作、系统 组态、编程、动态流程图显示以及部分生产管理。 4) 高速数据通路：实现集散控制系统各处理机之间数据传送。 5) 管理(上位)计算机：进行集中管理与最佳控制，实现信息-控制-管理一 体化。
过程控制仪表的分类 按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。 按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控 制仪表等。 [基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。 基地式控制仪表特点：—般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变 量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控 制系统。 目前常使用的 XCT 系列动圈式控制仪表和 TA 系列简易式调节器即属此类 仪表。 [单元组合式控制仪表] 将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单 元，各单元之间采用统一信号进行联系。使用时可根据控制系统的需要，对各 单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制 系统。特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。它适用 于各种企业的自动控制。 广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ 型)和气动单元
1. 基本概念
2. 过程控制的重要性 进入 90 年代以来自动化技术发展很快， 是重要的高科技技术。 过程控制是 自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产过程自动化电过程控制技术 正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约 能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 3. 过程控制的发展概况 19 世纪 40 年代前后(手工阶段)： 手工操作状态， 凭经验人工控制生产过程 ， 劳动生产率很低。 19 世纪 50 年代前后(仪表化与局部自动化阶段)： 过程控制发展的第一个阶 段，一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。主要特点：检测和控制仪 表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表)；过程控制系 统结构------单输入、单输出系统；被控参数------温度、压力、流量和液位 参数；控制目的------保持这些参数的稳定，消除或者减少对生产过程的主 要扰动；理论----- 频率法和根轨迹法的经典控制理论，解决单输入单输出 的定值控制系统的分析和综合问题。 19 世纪 60 年代(综合自动化阶段)： 过程控制发展的第二个阶段， 工厂企业 实现车间或大型装置的集中控制。主要特点：检测和控制仪表-----采用单 元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接 数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构------多变量系统， 各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统； 控制目的 ------ 提高控制质量或实现特殊要求；理论 ----- 除经典控制理论， 现代控制理论开始应用。 前馈控制-----按扰动来控制，在扰动可测的情况下，可以地提高控制质量。 选择性控制-----在生产过程遇到不正常工况或被控量达到安全极限事，自 动实现的保护性控制。 19 世纪 70 年代以来(全盘自动化阶段)： 发展到现代过程控制的新阶段， 这 是过程控制发展的第三个阶段。主要特点：检测和控制仪表-----新型仪表、
《自动化仪表》课程教学大纲
《自动化仪表》课程教学大纲课程代码：030142003课程英文名称：Automatic Instruments课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：自动化专业大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程讲授生产过程自动化控制系统中使用的各种检测、控制仪表的工作原理，及组成控制系统的使用方法。
通过本课程的学习，使学生掌握自动化仪表的基本知识、基本理论和分析使用方法，初步具有调节系统、复杂调节系统的结构选型以及自动调节系统的设计、分析能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求基本知识。
要求学生充分认识自动化仪表在过程自动化控制过程中的作用；掌握各种检测仪表、变送仪表、显示仪表和控制器的作用和工作原理；了解和掌握现场总线控制系统中现场仪表的主要特点和基本结构。
基本能力。
通过学习使学生具备利用自动化仪表进行工业过程自动控制的基本能力。
基本技能。
学生会进行常用检测、变送仪表的测量和使用，会在系统中合理的使用仪表。
（三）实施说明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。
采用引探教学方法，教师讲授紧密结合课堂讨论，注重培养学生独立分析问题、解决问题的能力。
以提问的形式直接引入教学内容，通过教、学、做相结合的教学模式，从应知、应会两个方面进行教学；并通过问答讨论和课前予习来提高学生学习的积极性、主动性，通过课后练习来加深理解课堂内容，更好地掌握理论知识。
（四）对先修课的要求自动检测技术和自动控制原理等课程是本课程的基础。
（五）对习题课、实践环节的要求应结合教学大纲内容，合理布置适量习题。
习题的重点是：检测仪表、调节器、执行器和防爆栅的工作原理和使用特点；现场总线仪表的基本组成和功能。
在实验条件允许的情况下，进行适量课外实验。
(完整版)《自动化仪表与过程控制》课程标准
《自动化仪表与过程控制》课程标准课程代码课程类别专业课程课程类型理实一体课程课程性质必修课程课程学分3学分课程学时48学时修读学期第4学期适用专业电气自动化技术合作开发企业一汽轿车有限公司、长春轨道客车股份有限公司执笔人杨华、陈刚审核人杨华1．课程定位与设计思路1．1课程定位自动化仪表与过程控制课程是电气自动化技术专业的一门专业核心课程，专业必修课程。
本课程的作用是通过学习性的工作任务教学方式，采取情境教学方法培养学生具有相应的构建过程控制系统和综合分析能力。
本课程通过前修课程高等数学、电工基础、传感器与自动检测的学习，将传感器在过程控制系统中应用和电学相关的简单电路知识融合在本课程的教学中，使复杂的理论知识变的简单，便于学生理解和掌握；通过前修课程自动控制系统中反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习，应使学生了解自动控制系统方框图的原理，并能进行初步设计。
为后续的生产过程自动控制实训、毕业设计的学习打下必要的理论知识和实践基础。
1．2设计思路整个课程设计一个大的总体项目——电加热锅炉自动控制系统开发与实施。
设计自动化仪表与过程控制系统的认识与描述、检测变送仪表、控制仪表、执行器及安全栅、被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、提高控制质量的控制系统、满足特定要求的过程控制系统共计六个教学环节，通过“教、学、做”一体化的教学方法，熟悉过程控制系统组成原理、学会仪表的使用、掌握系统调试方法，综合应用知识与各种方法，最终具备能够分析设计符合各种要求的综合过程控制系统的能力。
学习项目一预计参考学时为4学时，学习项目二预计参考学时为12学时，学习项目三预计参考学时为4学时，学习项目四预计参考学时为12学时。
学习项目五预计参考学时为10学时，学习项目六预计参考学时为6学时。
达到本学习领域的能力培养目标可获3学分。
2．课程目标在掌握过程控制基本理论和常用控制仪表知识的基础上，能熟练地使用与维护常用控制仪表，能熟练地运行与维护常用过程控制系统，较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。
《过程控制与自动化仪表》教学大纲
《过程控制》教学大纲一、内容简介本教学大纲参照了相关专业的特点，结合自动化专业关于《过程控制与自动化仪表》课程的要求，按照国家教委颁布的〈自动控制课程教学基本要求〉制定的。
本课程的内容有：过程控制概述和自动化仪表概述、过程参数的检测与变送、过程控制仪表、被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、常用高性能过程控制系统、实现特殊工艺要求的过程控制系统、典型生产过程控制与工程设计等。
二、本课程的目的和任务《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。
通过本课程的学习可以使学生了解和掌握典型的过程检测和控制仪表的工作原理和工作性能，并能根据生产过程的特点和控制要求，选用适当的自动化仪表或计算机，组成实用型过程控制系统。
使学生初步掌握系统工程设计的思想和方法三、本课程与其它课程的关系。
学生在学习本课程之前，应学过以下课程：·高等数学·自动控制理论本课程与高等数学的关系本课程要用到的数学工具（微分、积分、微分方程求解、傅立叶级数等），应在高等数学课程中解决。
本课程与自动控制理论的关系通过反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习，应使学生了解自动控制系统方框图的原理，并能进行初步设计。
本课程在此基础上教学，像前馈控制系统方框图、反馈控制系统方框图等内容应在自动控制理论系统中解决。
四、本课程的基本要求1、掌握过程控制系统的组成、特点及设计步骤，并掌握自动化仪表的信号制以及防爆系统的构成。
2、熟悉变送器的构成原理和它的信号传输方式，熟悉二线制接线方式所必须满足的条件。
3、掌握压力、流量、物位等检测仪表的工作原理与使用方法；熟悉压力变送器和成分检测仪表的工作原理及使用特点、适用范围；熟悉智能式变送器的特点及硬件构成。
4、掌握SLPC可编程控制器的硬件构成及工作原理。
5、熟悉DDZ-Ⅲ型调节器的基本构成、电路原理及其应用特点；熟悉SLPC可编程控制器的模块指令及工作原理；熟悉智能式电动执行器的功能特点和安全栅的基本类型及构成原理。
《过程控制与自动化仪表》—教学教案
《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。
输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。
闭环控制又称为反馈控制。
如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。
控制系统中一般采用负反馈方式。
输入量与反馈量之差称为偏差信号。
系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。
案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。
（2）被控对象复杂多样，通用控制系统难以设计。
（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高。
（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制。
（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。
开环和闭环的特点。
80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。
（1）被控对象：又称为被控过程。
它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。
（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
（3）控制器：又称为调节器。
其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。
（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。
系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。
（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
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《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
讲课内容学时
1、概述 4
2、检测仪表9
3、调节器7
4、执行器 4
5、集散数字控制仪表 4
6、调节对象特性 5
7、单回路调节系统设计及参数整定 4
8、复杂调节系统 4
9、应用举例 3
10、实验8
11、其它、机动 2
合计54
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。