《化工仪表及自动化》课程标准.docx

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《化工仪表及自动化》课程标准

课程标准

《化工仪表及自动化》

（化工机械与设备专业）

负责人：

李燕霞

参与者：

王小平、康文芬

2014年11月

《化工仪表及自动化》课程标准

【总学时】80

【总学分】4

【开设学期及周学时分配】第四学期，每周4学时

【适用专业】化工机械与设备

【教材】《化工仪表及自动化》（第三版），乐建波主编

一、课程性质和任务

1、课程性质

本课程是我校化工机械与设备专业的核心课程与训练项目之一，是具体体现和实现本专业人才培养目标的重要课程之一。

化工仪表与自动化是以石油、化工、冶金、轻工等行业的自动化为背景，将化工原理、生产工艺与设备、仪表及自动化技术相结合的一门综合性的技术学科。

它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。

通过本课程的学习，使化工工艺技术人员在了解和熟悉生产工艺的同时，具备相应的自动控制的知识。

本课程强调工程观点，提倡理论与实际的结合，着重对学生设计能力的训练及提高学生分析问题与解决问题的能力。

2、课程任务

本课程介绍常用化工仪表的基本常识、自动控制的基本规律和控制方法。

主要内容有：

仪表的种类、控制方法、自控方案的制定等。

通过本课程的学习，使学生能够了解化工自动化的基础知识，初步掌握它们在化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面，使学生掌握化工仪表及自动化的相关知识，具备化工生产过程中化工仪表及自动化设备管理和维护保养的初步能力，进一步提升学生的职业岗位综合能力和职业素养。

二、课程设计

本课程采用了综合化、模块化的设计方法，每个模块均采用了理论实践一体化的思路，力求体现“做中学”、“学中做”的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程的内容组织形式上强调学生的主体性，在每个模块实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意，利于学生在任务驱动下，自主学习、自我实践。

以化工生产过程为主，选择典型的仪表配置和控制方案。

通过学习该课程，了解化工生产过程常用的仪表的种类、结构和性能，掌握仪表流程图的绘制和仪表的配置，能为相关的行业进行生产过程的自动化控制构思和开发自动调节的方案。

三、课程目标

以职业能力培养为核心，确定课程的教学目标，强调理论和实际相结合，提高分析和解决工程实际问题的能力。

注重对学生理论知识、职业技能、职业素质的培养，培养学生具有运用基础理论来分析和解决化工生产中各种化工仪表及自动化设备故障及操作的能力。

学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，培养既懂化工机械与设备专业的理论知识,又具备操作技能的骨干技术人员。

1、理论知识目标

（1）了解化工自动化的主要内容。

（2）牚握自动调节系统的组成及自动调节系统方块图及其分类。

（3）掌握自动调节系统的过渡过程及品质指标。

（4）掌握测量各种参数仪表的性能和原理,如:

压力测量及变送，流量的测量及变送，液位的测量及变送，温度检测仪表及选用。

（5）了解自动电子电位差计和自动电子平衡电桥的作用原理。

（6）理解自动控制仪表基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。

（7）掌握气动执行器、电动执行器、电-气转换器及电-气阀门定位器的作用方式及其流量特性。

（8）掌握简单控制系统的设计原则及调节规律的选择原则和参数的整定方法。

（9）理解并掌握各种复杂控制系统的特点及应用,如:

串级控制系统，比值控制系统，分程控制系统，选择控制系统，前馈控制系统。

（10）掌握典型化工操作的控制方案,如流体输送设备的控制方案，传热设备的控制方案，锅炉设备的控制方案，化学反应器设备的控制方案，精馏塔设备的控制方案。

2、职业技能目标

（1）掌握常用工业过程控制系统的组成原理与性能特点，熟悉其适用场合。

理解被控参数、调节参数对系统性能的影响，掌握被控参数与调节参数的合理确定方法。

（2）掌握常用过程检测仪表的结构与测量原理；理解各种PID控制规律对系统的作用，并掌握其使用方法。

（3）掌握各种化工测量仪表的原理、结构、功能、进而会选用仪表。

（4）掌握自动控制系统的基本知识，包括系统的组成、控制规律、对象特性、简单控制系统及复杂控制系统。

能读懂简单自控方案图纸。

（5）掌握实现自动控制系统的控制仪表及装置的原理、结构、功能及如何选用。

（6）了解自控技术的新发展及新型的检测和控制装置。

3、职业素质目标

学生通过该课程的学习，对自动化系统及仪表在生产过程中的应用有正确的认识，为今后从事工艺生产操作，提高生产操作水平打下一定的基础。

当学生毕业后成为化工工艺专业技术操作人员时，能在生产控制、管理和调度中正确地选用和使用常见的测量仪表和控制装置，面对大量先进的自动化生产成套设备及装置，能在生产开、停车过程中了解自控系统的投运方法和参数整定，并对生产过程自动化及仪表的现状和发展有所认识，以促进生产操作水平的提高。

并了解化工厂常用的仪器的特性及使用性能，了解化工生产过程中各工段常用的自动化仪表的应用及控制方案，分析说明其生产过程中各种变量的检测和控制的依据，熟练掌握仪表代号，会看仪表图纸。

四、课程内容

根据化工机械与设备专业的培养目标对课程教学内容进行解构和重构，各部分知识内容要求及能力内容要求如下表所示。

项目

学习任务

知识目标

能力目标

理论论

学时时

实训学时

总学时

项目一

绪论

化工自动化的发展状况、意义及目的

了解化工自动化的发展状况、意义及目的

掌握化工仪表及自动化系统的分类

1

1

项目二

化工测量仪表

任务一

测量仪表的基础知识

了解测量过程与测量误差，仪表的性能指标及分类

掌握测量误差

5

5

任务二

压力测量

了解压力测量及变送

掌握压力检测仪表的性能和工作原理

4

4

任务三

流量测量

了解流量的测量及变送

掌握流量检测仪表的性能和工作原理

5

5

任务四

物位测量

了解物位的测量及变送

掌握差压式液位变送器的性能和工作原理

4

4

任务五

温度测量

了解温度检测仪表及选用

掌握热电偶温度计的性能和工作原理

5

5

任务六

显示仪表

了解自动电子电位差计的作用原理及自动电子平衡桥的作用原理及数字式显示仪表的特点及分类

掌握自动电子电位差计的测量桥路及数字式显示仪表的基本组成

2

2

项目三

自动成分分析仪

任务一

热导式气体分析器

了解热导式气体分析器的测量原理

掌握热导式H2分析器的结构

2

2

任务二

氧化锆分析仪

了解氧化锆分析仪的作用原理

掌握氧化锆分析仪的结构组成

1

1

任务三

原子吸收分光光度计

原子吸收分光光度法的概念、原子吸收光谱分析法的优点

掌握原子吸收分光光度计的结构及原理

2

2

任务四

傅里叶变换红外光谱仪

了解傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理

了解傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理

1

1

任务五

气相色谱分析仪

了解气相色谱分析仪的优点并掌握气相色谱分析中的一些基本知识

掌握气相色谱分析仪的组成及工艺流程

2

2

任务六

工业PH值酸度计

掌握PH计的测量原理

掌握电极的结构

1

1

任务七

微量水分析仪

掌握湿度的定义及表示方法

微量水分析仪的组成及使用

1

1

任务八

有害气体报警器

了解有害气体报警器分类及常用的检测器

有害气体报警器的结构及其选用

1

1

项目四

自动控制仪表

任务一

模拟式控制器

了解基型控制器的基本构成原理及部件

掌握DDZ型电动控制器

1

1

任务二

基本控制规律及其对系统过渡过程的影响

了解基本控制规律及其对系统过渡过程的影响

掌握双位控制、比例控制、积分控制、微分控制

5

5

任务三

单元组合仪表

了解单元组合仪表与自动控制系统

掌握DDZ-Ⅲ型仪表的分类、特点及命名

2

2

项目五

执行器

任务一

气动薄膜调节阀

了解气动执行器的结构与分类及作用方式

掌握气动执行器的结构及工作原理

2

2

4

任务二

阀门定位器

了解电－气转化换器及电－气阀门定位器的结构

了解电－气转化换器及电－气阀门定位器的作用方式及其流量特性

1

1

2

项目六

化工自动化基础

任务一

化工自动化的主要内容

了解化工自动化的主要内容

掌握化工自动化的主要内容

1

1

任务二

自动控制系统的组成及方块图及其分类

熟悉自动控制系统的组成，自动调节系统方块图及其分类

掌握自动控制系统的组成及方块图的表示法

1

1

任务三

自动控制系统的过渡过程和品质指标

了解自动控制系统的过渡过程和品质指标

掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标

2

2

4

任务四

简单控制系统的结构与组成

了解简单控制系统的结构与组成

掌握简单控制系统的结构与组成

1

1

2

任务六

控制器参数的工程整定

了解调节系统的投运及操作中常见问题。

掌握控制器参数的工程整定

1

1

任务七

串级控制系统

了解串级控制系统的特点及应用

掌握串级控制系统主副控制器正反作用的选择

1

1

任务八

均匀控制系统

了解均匀控制系统的特点

掌握均匀控制系统的特点、控制方案及应用

1

1

任务九

比值控制系统

了解比值控制系统的特点

掌握比值控制系统的特点、控制方案及应用

1

1

任务十

多冲量控制系统

多冲量控制系统的特点

多冲量控制系统的特点、控制方案及应用

1

1

任务十一

流体输送设备的控制方案

了解流体输送设备的控制方案

掌握离心泵、离心式压缩机的防喘控制

1

1

任务十二

传热设备的自动控制

了解并掌握传热设备的自动控制

掌握冷却剂进行汽化的冷却器自动控制

1

1

任务十三

精馏塔的自动控制

了解并掌握精馏塔的自动控制

掌握精馏塔的温差控制及双温差控制

1

1

任务十四

化学反应器的自动控制

了解并掌握化学反应器的自动控制

掌握釜式反应器的温度自动控制

1

1

项目七

集散控制系统与智能仪表

任务一

集散型控制系统的概述

了解集散型控制系统的基本概念、特点及发展概况

了解集散型控制系统的基本概念、特点及发展概况

1

1

任务二

集散型控制系统的体系结构

了解集散型控制系统的体系结构及其各层的功能

集散型控制系统的体系结构及其各层的功能

2

2

任务三

集散型控制系统的构成

了解DCS系统的构成和人-机接口的构成

DCS系统的构成和人-机接口的构成

1

2

3

任务四

集散型控制系统的组态

了解DCS型控制系统组态的过程

掌握组态的而设置及其运行测试

1

2

3

任务五

集散型控制系统的投用操作

了解DCS的投用操作流程

熟悉DCS的投用操作流程及数据记录

1

1

2

任务六

智能仪表

了解智能测量控制仪表、智能压力变送器

掌握智能测量控制仪表的组成、智能压力变送器各部分的作用

1

1

合计

69

11

80

5、实施建议

1、教学建议

（1）课程组织形式

在教学过程中，对于不同的教学内容，按递进关系和难度级别进行，以确保本课程教学目标的实现。

本课程从应用的角度出发，其过程采取“阶段性、梯次递进”、“由简到难”的原则，以项目为向导，以典型工作任务为主，设立课程教学项