《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。

6、掌握被控过程机理建模的方法与步骤；重点掌握被控过程基于阶跃响应曲线及解析表达式。

7、熟悉被控过程的自衡和非自衡特性；熟悉单容过程和多容过程的阶跃响应曲线及解析表达式。熟悉被控过程的一次完成最小二乘建模方法，学会用MATLAB语言编写算法程序。

8、掌握调节起作用方式的选择；重点掌握调节器参数的整定方法与实验技能。了解简单控制系统的设计任务与开发步骤，了解调节规律对控制质量的影响。

9、掌握串级控制系统的设计方法，熟悉串级控制系统的参数整定方法；掌握前馈补偿器的设计方法，熟悉前馈-反馈复合控制的特点及工业应用。

10、了解串级控制系统的应用背景，熟悉串级控制系统的典型结构与特点；了解前馈控制的原理与使用场合；了解大滞后被控过程的解决方案，掌握大滞后过程控制的设计方法。

11、掌握比值控制系统中比值器参数的计算方法；了解比值控制系统的结构类型、非线性补偿、动态补偿及实施方案；了解均匀控制的特点及设计方法；了解分程控制的特点及应用场合；了解自动选择性控制的特点及应用场合。

12、掌握典型过程控制系统的分析与设计方法，并建立起工程设计的基本概念，了解设计步骤与设计内容。

五、课程内容 第1章 绪论

§1-1 过程控制概述 §1-2 自动化仪表概述 第2章 过程参数的检测与变送 §2-1 参数检测与变送概述

§2-2 温度的检测与变送 §2-3 压力的检测与变送 §2-4 流量的检测与变送 §2-5 物位的检测与变送 §2-6 成分的检测与变送 第3章 过程控制仪表 §3-1 过程控制仪表概述 §3-2 DDZ-Ⅲ型模拟式调节器 §3-3 数字式控制器 §3-4 执行器 §3-5 安全栅

第4章 被控过程的数学模型 §4-1 过程建模的基本概念 §4-2 解析法建立过程的数学模型 §4-3 试验法建立过程的数学模型 第5章 简单控制系统的设计 §5-1 简单控制系统设计概述 §5-2 控制方案的确定 §5-3 调节器的参数整定 §5-4 单回路控制系统设计实例 第6章 常用高性能过程控制系统 §6-1 串级控制系统 §6-2 前馈控制系统 §6-3 大滞后过程控制系统 第7章 实现特殊工艺要求的过程控制系统 §7-1 比值控制系统

§7-2 均匀控制系统 §7-3 分程控制系统 §7-4 自动选择性控制系统 第8章 典型生产过程控制与工程设计

§8-1 典型生产过程控制 §8-2 过程控制系统的工程设计

实验教学内容

为配合理论教学需要，加强实践教学环节，开设以下实验： 实验一 热电偶温度变送器校验 实验二 差压变送器校验 实验三 调节器性能测试 六、教材与参考书

1．教材

《过程控制与自动化仪表》潘永湘 主编，机械工业出版社，2007.5

2．主要参考书

《过程自动化及仪表》 俞金寿 主编，化学工业出版社，2003.9 七、本课程教学方式

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。因此在教学上采用课堂讲授、课后自学、课堂讨论、理论与实践相结合等方式。

讲授时根据专业的不同注意联系实际，避免过多过繁推导。对例题应主要讲清楚思路和分析方法。在教学过程中，对于重点、难点章节，应增加例题以加深对学习的理解。

实验教学重点应当放在基本测量方法及仪器仪表的使用上，仪表的校验内容放在实验中完成。培养学生能独立进行简单仪表校验，分析整理实验结果，编写整洁的实验报告。

八、各教学环节学时的分配 内 容 绪论 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 课堂讲授 3 9 6 6 6 6 实 验 6 3 小 计 3 15 9 6 6 6 实现特殊工艺要求的过程控制 典型生产过程控制与工程设计 总复习 总 计 3 3 3 45 9 3 3 3 45

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