《化工仪表及自动化》教学大纲

《化工仪表及自动化》教学大纲

一、课程基本信息

二、课程描述

中文：“化工仪表与自动化”是化工类化学工程与工艺专业的一门专业选修课程。它是利用自动控制学科、仪器仪表科学及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科的。

通过本课程的教学，使学生了解化工过程控制与仪表的基本知识，理解自动调节系统的组成、基本原理与各环节的作用；能根据工艺的需要和自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案；能为自控设计正确提供有关工艺条件和数据；能了解化工对象的基本特性及其对调节过程的影响；能了解基本调节规律，懂得调节器参数是如何影响调节质量的；能了解主要工艺参数的基本测量方法和仪表的工作原理和特点；能根据工艺要求，正确地选用和使用常见的测量仪表和调节仪表；能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及调节器的参数整定。了解整个车间乃至工厂的集散控制和现场总线控制系统工作原理和系统设计，学会常见典型化工过程和设备装置的自动化控制策略。

英文：(略)

三、课程内容

（一）课程教学目标

通过本课程的教学，使学生了解化工过程控制与仪表的基本知识，理解自动调节系统的组成、基本原理与各环节的作用；能根据工艺的需要和自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案；能为自控设计正确提供有关工艺条件和数据；能了解化工对象的基本特性及其对调节过程的影响；能了解基本调节规律，懂得调节器参数是如何影响调节质量的；能了解主要工艺参数的基本测量方法和仪表的工作原理和特点；能根据工艺要求，正确地选用和使用常见的测量仪表和调节仪表；能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及调节器的参数整定。了解整个车间乃至工厂的集散控制和现场总线控制系统工作原理和系统设计，学会常见典型化工过程和设备装置的自动化控制策略。

（二）基本教学内容

第一章、化工参数测量的基本知识

教学目的与要求： 了解化工过程参数测量及其仪表的基本知识和检测仪表的性能指标

教学重点：化工参数测量过程和仪表的主要技术指标

教学难点：测量仪表精度等级的确定与选择

教学内容：化工参数测量的基本知识，检测仪表的组成与分类，检测仪表的性能指标。

学时分配：2.0

第二章、化工过程压力的监测

教学目的与要求： 了解化工过程中压力参数的检测方法，掌握压力监测仪表及其变送器的选择、安装和校验方法

教学重点：压力参数的检测原理，测压仪表的选择、安装和校验方法

教学难点：压力参数与控制信号的变送

教学内容：压力的测量方法，压力监测仪表及变送器，压力仪表的选择、安装与校验。

学时分配：5.0

第三章、化工过程流量的监测

教学目的与要求： 了解化工过程中流量参数的检测方法，掌握流量监测仪表及其变送器的选择、安装和校验方法

教学重点：流量参数的检测原理，流量仪表的选择、安装和校验方法

教学难点：流量参数与控制信号的变送

教学内容：流量的测量方法，流量监测仪表及变送器，流量仪表的选择、安装与校验。

学时分配：5.0

第四章、化工过程中物位的监测

教学目的与要求：了解化工过程中物位的检测方法，掌握物位监测仪表及其变送器的选择、安装和校验方法

教学重点：物位参数的检测原理，物位仪表的选择、安装和校验方法

教学难点：物位参数与控制信号的变送

教学内容：物位的测量方法，物位监测仪表及变送器，物位仪表的选择、安装与校验。

学时分配：3.0

第五章、化工过程温度的监测

教学目的与要求： 了解化工过程中温度的检测方法，掌握温度监测仪表及其变送器的选择、安装和校验方法

教学重点：温度的检测原理，温度仪表的选择、安装和校验方法

教学难点：温度参数与控制信号的变送

教学内容：温度的测量方法，温度监测仪表及变送器，测温仪表的选择、安装与校验。

学时分配：5.0

第六章、化工参数控制的基本知识

教学目的与要求：了解各类化工过程对象的特性及其描述参数，熟悉自动控制系统的分类和组成，学习自控系统过渡过程的品质指标，掌握工艺管道及控制仪表流程图的画法

教学重点：工艺管道及控制仪表流程图的画法

教学难点：化工过程对象的特性及其描述参数

教学内容：自动控制系统概述，工艺管道及控制流程图，描述对象的特性参数。

学时分配：3.0

第七章、自动控制系统及仪表

教学目的与要求：学习自动控制系统中的常用控制规律，掌握各种控制器的构成与工作原理，执行器及定位器的构成与工作原理

教学重点：基本控制规律及其组合，执行器的工作原理

教学难点：控制动作的大小和快慢与外界干扰信号的关系

教学内容：常用控制规律，控制器及执行器的结构特点和工作原理。

学时分配：5.0

第八章、基本控制系统

教学目的与要求：熟悉简单控制系统及其控制方案，学习了解较为复杂的控制系统在化工过程中的应用，掌握控制器参数的工程整定方法

教学重点：简单控制系统及其控制方案，控制器参数的工程整定

教学难点：复杂控制系统在化工过程中的应用

教学内容：简单控制系统及其控制方案，控制器参数的工程整定，复杂控制系统。

学时分配：4.0

第九章、集散控制及现场总线系统

教学目的与要求：学习了解计算机过程控制技术的基本类型和发展状况，熟悉集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)在化工生产企业中的应用

教学重点：集散控制系统(DCS)

教学难点：各种控制系统在化工生产中的应用

教学内容：计算机过程控制技术，集散控制系统(DCS)，现场总线控制系统(FCS)。

学时分配：4.0

第十章、典型化工单元设备的控制

教学目的与要求：学习了解典型化工单元设备和过程的控制方案设计，熟悉泵、风机、换热器以及精馏塔的自动化控制方法，掌握各类反应器的控温方法

教学重点：泵、风机、换热器、精馏塔以及反应釜的自动控制

教学难点：典型化工单元设备和过程的控制目标与被控变量的选择

教学内容：流体输送设备的控制，换热设备的控制，精馏塔的控制，化学反应器的温度控制。

学时分配：4.0

（三）课程实验：8.0  学时

四、考核方式

以期末考查为主（书面考试50%），兼顾平时课堂听课（10%）、课堂小问答（10%）及实验情况（30%）。

五、教材及参考书

教  材：熊远钦 阳卫军 等编：化工过程参数监测与自动化 北京： 化学工业出版社   2014.1

参考资料：1. 化工仪表及自动化   厉玉鸣主编, 化学工业出版社

2. 化工仪表及自动化例题习题集， 厉玉鸣主编, 化学工业出版社

　            3. 仪表工习题集（现场仪表分册）朱炳兴等编　化学工业出版社

4. 化工测量仪表   吴天送    化学工业出版社

5. 工业自动化仪表丛书系列   黄天祥等   机械工业出版社

六、授课手段

课堂讲授、多媒体演示