Chemical Meters & Automation
一、课程基本信息
学 时：24
学 分：1.5
考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30％
中文简介：《化工仪表及自动化》是化工类专业的一门专业选修课。该课程从自动控制系统的基本概念入手，系统地讲述构成自动控制系统的各个基本环节，包括被控对象．测量元件及变送器．显示仪表．自动控制仪表．执行器等；以及简单控制系统．复杂控制系统．新型控制系统与计算机控制系统；最后结合化工生产过程讲述几种典型化工单元操作的控制方案。化工仪表及自动化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。随着现代科学技术的进步，现代化程度的提高，本课程越来越重要。
二、 教学目的与要求
通过对本门课程的学习，应能了解化工自动化的基本知识，理解自动控制系统的组成．基本原理及各环节的作用；能根据工艺要求，与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案；能在工艺设计和技术改造中，与自控设计人员合作，综合考虑工艺与控制两个方面，并为自控设计人员提供正确的工艺条件与数据；能了解化工对象的基本特性及其对控制过程的影响；能了解基本控制规律及其控制器参数与被控过程的控制质量之间的关系；能了解主要工艺参数（温度．压力．流量及物位）的基本测量方法和仪表的工作原理及其特点；在生产控制．管理和调度中，能正确地选用和使用常用的测量仪表和控制装置，使它们充分发挥作用；能在生产开停过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定；能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正确的解决方法；能在处理各类技术问题时，应用一些控制论．系统论．信息论的观点来分析思考，寻求考虑整体条件．考虑事物间相互关联的综合解决方法。
三、教学方法与手段
1、讲授与讨论结合，课程教学主要采用讲授方法，讲授过程辅以大量工业实例，化工专业实验设备的实物仪表的现场讨论进行配合，并通过认识实习阶段对工厂观察认识的知识加以深化和理解，从而完成课程达到的目标。
2、对于复杂控制系统和控制系统的设计部分精讲，辅以计算机模拟和动画，课程将变得生动多彩，激发学生学习兴趣和创造力。
四、 教学内容及目标
教学内容 |
教学目标 |
学时 分配 |
绪 论 |
|
1 |
第一章 自动控制系统基本概念 |
|
3 |
第一节 化工自动化的主要内容 |
了解 |
0.5 |
第二节 自动控制系统的方块图 |
掌握 |
0.5 |
第三节 自动控制系统的分类 |
了解 |
1 |
第四节 自动控制系统的过渡过程和品种指标 |
掌握 |
1 |
重点与难点：自动控制系统方块图，过渡过程与品质指标 |
衡量学习是否达到目标的标准:能否根据化工单元控制案例进行自控系统的草图描绘和利用参数进行控制系统优劣评价，并独立完成课程作业。 |
第二章 过程特性及其数学建模 |
|
2 |
第一节. 数学模型及描述方法 |
|
0.5 |
第二节.机理建模 |
理解 |
1 |
第三节 描述对象特性的参数 |
理解 |
1 |
重点与难点:机理建模和对象特性参数 |
衡量学习是否达到目标的标准:根据化工单元的一阶模型进行数学模型的建立，独立完成课后作业。 |
第三章 检测仪表与传感器 |
|
4 |
第一节 测量误差 |
掌握 |
0.5 |
第二节 压力检测及仪表 |
掌握 |
0.5 |
第三节 流量检测及仪表 |
掌握 |
1 |
第四节 物位检测 |
掌握 |
1 |
第五节 温度检测 |
掌握 |
1 |
重点与难点:压力、流量、物位和温度的检测原理和方法 |
衡量学习是否达到目标的标准:化工过程参数感应原理和测量方法的掌握，并独立完成课后作业。 |
第四章 显示仪表 |
|
2 |
第一节 模拟式显示仪表 |
了解 |
1 |
第二节 数字式显示仪表 |
了解 |
1 |
重点与难点:显示仪表的工作原理和变化过程 |
衡量学习是否达到目标的标准:模拟式显示仪表的电子电路和电桥电路的巧妙应用，独立完成课后作业。 |
第五章 自动控制仪表 |
|
3 |
第一节 概述 |
了解 |
1 |
第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 |
理解 |
2 |
重点与难点:四大基本控制规律的机理和特点 |
衡量学习是否达到目标的标准:四大控制基本规律的特点的熟练与正确理解，独立完成课后作业。 |
第六章 执行器 |
|
3 |
第一节 气动执行器 |
掌握 |
1 |
第二节 阀门定位器与电-气转换器 |
了解 |
1 |
第三节 电动执行器 |
了解 |
1 |
重点与难点:不同执行机构或不同类型阀门的特点与适用场合 |
衡量学习是否达到目标的标准:对执行器类型与结构特点的熟练应用，并完成课后作业。 |
第七章 简单控制系统 |
|
3 |
第一节 概述 |
了解 |
0.5 |
第二节 被控变量的选择 |
理解 |
1 |
第三节 操纵变量的选择 |
理解 |
1 |
第四节 控制器控制规律的选择及参数整定 |
掌握 |
0.5 |
重点与难点:操纵和被控变量选取方法与控制器工程整定 |
衡量学习是否达到目标的标准：能否根据化工单元操作正确选取相关变量，实现自控的最优化，根据课后作业情况衡量。 |
第八章 复杂控制系统 |
|
3 |
第一节 串级控制系统 |
理解 |
2 |
第二节 其他复杂控制系统 |
理解 |
1 |
重点与难点:复杂控制系统的设计与基本应用方法 |
衡量学习是否达到目标的标准:串级控制系统的连接方法，掌握设计方框图，独立完成课后作业。 |
五、推荐教材和教学参考资源
1.历玉鸣主编. 化工仪表及自动化（第五版）,北京：化学工业出版社．2015,9．
参考书：
2.杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994,12．
3.蒋慰孙著.过程与控制.北京：化学工业出版社．1992,8．
4.高魁明编.热工测量仪表，北京：冶金工业出版社．1993,10．
5.王家桢,王俊杰编。传感器与变送器.北京：清华大学出版社．1996,8．
大纲修订人：刘其海 修订日期：2017-12-13
大纲审定人： 审定日期：
