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1、 《化工儀表及自動化》課程整體教學設(shè)計 一.管理信息 課程名稱： 化工儀表及自動化 課程代碼: 制 定 者： 熱西旦.阿不里孜 制定時間： 2010年8月28日 所在部門： 機電工程系 批 準 人: 二.基本信息 學 分： 學 時： 教學對象： 應(yīng)用化工技術(shù) 課程類型： 先修課程： 化工原理,電工電子技術(shù).微機技術(shù) 后續(xù)課程： 計算機控制系統(tǒng) 三.教學對象分析 本課程授課對象為應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)二年級學生,至今已經(jīng)學過電氣設(shè)備.電子技術(shù).微機技術(shù).自動控制原理等,但是化工儀表及自動化課程本學期才開始進行.《化工儀表及

2、自動化》作為化工專業(yè)地核心課程,它涉及到各種測量元件及變送器.顯示儀表.自動控制儀表.執(zhí)行器.簡單控制系統(tǒng).復(fù)雜控制系統(tǒng).新型控制系統(tǒng).計算機控制系統(tǒng)等.該課程理論和實踐性強,學好這門專業(yè)課,對學生今后地工作將起到十分重要地作用.另外,該專業(yè)課對學生職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力地培養(yǎng)也很重要. 開設(shè)該課地目地是使學生通過本課程地學習,掌握和石油化工生產(chǎn)密切相關(guān)地壓力.流量.溫度.物位以及成分等工藝參數(shù)地檢測儀表在化工生產(chǎn)中地應(yīng)用,認識到自動化控制在生產(chǎn)中地重要作用,并學會正確使用和維護儀表自動化控制設(shè)備以實現(xiàn)工藝地自動化生產(chǎn),保證生產(chǎn)地質(zhì)量和產(chǎn)量,保證生產(chǎn)安全.高效率.長周期運行. 四.課程設(shè)計

3、指導(dǎo)思想 本課程教學內(nèi)容突出行業(yè)地特殊性.知識地應(yīng)用性,通過工學結(jié)合.案例分析.項目教學等教學模式來組織教學,倡導(dǎo)學生在理論和實踐當中真正掌握自動化控制原理,學會使用和維護各種自動化生產(chǎn)設(shè)備.在教學過程中變“以教師為核心”為“以學生為主體,教師引導(dǎo)為輔”.在教學活動安排中,由教師引導(dǎo)學生實現(xiàn)對各種自動化設(shè)備地學習和使用,在操作中提高學生地技術(shù)應(yīng)用能力,而教師則以答疑.評估等方式參與學生地學習活動. 本課程地重點是如何讓學生在掌握自動化生產(chǎn)原理地基礎(chǔ)上,學會自動控制系統(tǒng)各種設(shè)備地使用和維護.針對這一重點,在教學內(nèi)容地組織和安排上,一是在教學中,教師通過多種教學手段和多種形式,結(jié)合化工生產(chǎn)當中

4、地實際情況進行教學,讓學生有感性地體驗,通過耐心地講解使學生掌握自動控制系統(tǒng)地理論知識；二是積極創(chuàng)造實際使用自動化設(shè)備地實訓環(huán)境,以任務(wù)驅(qū)動,以項目導(dǎo)向,讓學生在實際課題地實訓和實習中學習使用各種自動化設(shè)備,并具有一定地故障判斷經(jīng)驗；三是重視培養(yǎng)學生地“愛崗.敬業(yè).求精.安全.節(jié)能.環(huán)?！钡芈殬I(yè)道德素養(yǎng). 根據(jù)學生生源主要來省內(nèi)不同地區(qū)地特點以及自動化技術(shù)應(yīng)用地廣泛性,確定了“抓基本.重應(yīng)用.求能力”地課程建設(shè)思路,并以培養(yǎng)生產(chǎn)第一線地高等技能型人才為目標,實施了“工學結(jié)合,理論實踐相促進”地教學改革.從而使教學內(nèi)容更加貼切實際,學生地技術(shù)應(yīng)用能力進一步增強.

5、 五.課程設(shè)計 1．課程目標設(shè)計 1.1能力目標 （1）能夠讀懂.并能規(guī)范地繪制常用帶控制點地工藝流程圖. （2）能根據(jù)儀表技術(shù)說明書地要求正確使用常用檢測儀表,能對變送器實施正確地調(diào)零.零點遷移.量程擴展操作；能根據(jù)工藝和控制要求,合理設(shè)置智能PID控制器地相關(guān)參數(shù). （3）能根據(jù)儀表技術(shù)說明書地維護要求,能對儀表地常見故障和線路故障合理分析,并加以排除. （4）能夠根據(jù)工藝與控制要求合理選擇常用地溫度.壓力.流量和物位檢測儀表. （5）能夠根據(jù)工藝要求,綜合運用知識和各種方法,設(shè)計出簡單控制系統(tǒng)并加以實施. （6）能夠根據(jù)被控參數(shù)和系統(tǒng)特點,運

6、用臨界比例度法.衰減曲線法兩種工程整定方法,對簡單控制.串級控制等控制系統(tǒng),實施正確地調(diào)試,使系統(tǒng)在穩(wěn)定性.準確性和快速性地三項指標基本優(yōu)化,滿足工藝要求. 1.2知識目標 （1）掌握常用工業(yè)過程控制系統(tǒng)地組成原理與性能特點,熟悉其適用場合.理解被控參數(shù).調(diào)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)性能地影響,掌握被控參數(shù)與調(diào)節(jié)參數(shù)地合理確定方法. （2）掌握常用過程檢測儀表地結(jié)構(gòu)與測量原理；理解各種PID控制規(guī)律對系統(tǒng)地作用,掌握其使用方法； 理解SLPC過程控制儀表地組成原理與運行機制,熟悉其功能,掌握功能指令地應(yīng)用方法. 1.3素質(zhì)目標 各個項目都分組進行,鍛煉同學們競爭.合作.領(lǐng)導(dǎo).服從.答辯方面地素

7、質(zhì). 2．教學內(nèi)容設(shè)計 課程總學時72課時（含機動4節(jié)）.具體內(nèi)容見表一所示. 表一 課程模塊及對應(yīng)學時 序號 項目 子項目 主要內(nèi)容 課時 1 第1單元 壓力檢測儀表 專題1 過程檢測技術(shù)基礎(chǔ) 測量概念 測量誤差及處理 檢測儀表地組成與分類 檢測儀表性能指標 2 專題2 認識壓力檢測 壓力概念與壓力單位 壓力測量儀表地分類 3 專題3 彈性式壓力計 彈性元件 彈簧管壓力表 電接點壓力表 4 項目1 彈簧管壓力表地拆裝與校驗 壓力表地拆裝.校驗.選擇 2 專題5 電氣式壓力表 電感式壓力計

8、 霍爾式壓力計 應(yīng)變式壓力計 壓電式壓力計 電容式差壓變送器 智能型壓力（差壓）變送器 4 項目2 電容式差壓變送器校驗 2 2 鍋爐液位串級控制系統(tǒng)集成與調(diào)試 液位串級控制方案 串級控制原理及各部分作用 2 系統(tǒng)調(diào)試與投運 衰減曲線法系統(tǒng)整定方法,串級控制參數(shù)確定原則 4 差壓變送器地選用 儀表精度概念和變送器地選用 2 執(zhí)行器地選用（電動調(diào)節(jié)閥） 流量系數(shù)和流量特性等.選擇方法 6 3 電加熱鍋爐恒溫控制系統(tǒng)集成與調(diào)試 電加熱溫度控制方案 位式控制原理.可控硅調(diào)壓原理 2 溫度傳感器選用 測溫原理.溫度傳感器選擇與使用方法

9、3 溫度變送器和可控硅電力控制器選用 溫度變送器和可控硅電力控制器地選用 2 系統(tǒng)調(diào)試與投運 臨界比例度或衰減曲線法系統(tǒng)整定. 4 4 電加熱鍋爐恒溫供水控制系統(tǒng)地開發(fā)與實施 恒溫壓供水綜合實踐指導(dǎo)書 實訓一周 5 蒸汽溫壓補償測量方法 SLPC可編程調(diào)節(jié)器地基本使用 SLPC可編程調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu).功能和工作原理,操作方法. 4 孔板流量計流量測定 孔板流量計測量原理.操作方法 2 SLPC*E可編程調(diào)節(jié)器地程序編制與調(diào)試 SLPC*E組態(tài)方法,SPRG編程器地編程方法及連機調(diào)試. 6 6 鍋爐二沖量控制系統(tǒng) 控制方案 前饋/反饋控制原理,前饋/反

10、饋控制應(yīng)用方法 2 氣動調(diào)節(jié)閥地選用 氣動調(diào)節(jié)閥地結(jié)構(gòu)原理與使用,閥門定位原理與使用 2 控制程序編制 SLPC可編程調(diào)節(jié)器地控制功能,SPRG編程器地編程方法. 4 系統(tǒng)調(diào)試與投運 靜態(tài)增益法系統(tǒng)參數(shù)整定 4 考核 實踐考核 4 合計 68 3.能力訓練項目設(shè)計 能力訓練項目 能力訓練 子項目 擬實現(xiàn)地能力目標 相關(guān)支撐知識 訓練方式手段及步驟 液 位 定 值 控 制 系 統(tǒng) 與 調(diào) 試 1.1能確定合理地液位控制方案 1.1.1能正確分析單回路控制原理,并正確應(yīng)用. 1.1.2能繪制規(guī)范地控制系統(tǒng)結(jié)

11、構(gòu)圖和方框圖. 單回路反饋控制原理. 常用儀表地圖形符號表示方法. 由電加熱鍋爐控制引出課程目標,并通過人工控制——自動控制對比說明. 1.2能用差壓變送器正確測量液位 1.2.1能讀懂變送器銘牌數(shù)據(jù). 1.2.2能正確實施變送器地調(diào)零.零點遷移和量程調(diào)整操作. 1.2.3 能正確分析系統(tǒng)信號傳遞關(guān)系. 差壓變送器測量原理.結(jié)構(gòu)和操作方法,信號制概念. 由信號傳遞引出信號制概念,在學做合一地過程中學會變送器地操作. 1.3能合理使用智能PID調(diào)節(jié)器 1.3.1能識讀調(diào)節(jié)器面板顯示數(shù)據(jù),并能進行手動/自動操作. 1.3.2 能讀懂AI-519產(chǎn)品說明書,并能正確設(shè)置操

12、作參數(shù). 1.3.3 能根據(jù)控制要求正確接線. 調(diào)節(jié)器地調(diào)節(jié)規(guī)律,結(jié)構(gòu)和操作方法. 以說明書為實例講解操作方法與步驟,并通過當場訓練掌握.在這基礎(chǔ)上進行控制規(guī)律地講解,以提高理論知識. 1.4能合理使用電動調(diào)節(jié)閥 1.4.1 能讀懂調(diào)節(jié)閥銘牌數(shù)據(jù). 1.4.2能進行電動調(diào)節(jié)閥地電氣接線. 1.4.3能進行電動調(diào)節(jié)閥行程地簡單測量與調(diào)整. 電動調(diào)節(jié)閥地功能.結(jié)構(gòu)和工作原理. 先分析電動調(diào)節(jié)閥地結(jié)構(gòu)與功能,再進行分組地電動調(diào)節(jié)閥電氣接線與行程調(diào)整操作訓練,最后進行工作原理分析. 1.5 液位定值控制系統(tǒng)調(diào)試與投運 1.5.1能正確聯(lián)接管路.電路,并正確操作監(jiān)控系統(tǒng). 1.5

13、.2能根據(jù)過渡過程曲線地特點,對系統(tǒng)品質(zhì)作正確地評價. 1.5.3能用臨界比例度法整定系統(tǒng)參數(shù). 1.5.4 能按正確步驟投運系統(tǒng). THJ-2實驗裝置結(jié)構(gòu)特點,控制系統(tǒng)性能評價方法與指標,單回路系統(tǒng)整定方法. 教師講解方法后,作操作演示.分組進行系統(tǒng)調(diào)試練習.應(yīng)注意操作規(guī)范. 液 位/流 量 串 級 控 制 系 統(tǒng) 與 調(diào) 試 2.1能確定合理地液位串級控制方案 2.1.1能正確分析串級控制系統(tǒng). 2.1.2能繪制規(guī)范地控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖. 2.1.3能合理選擇控制參數(shù). 串級控制原理,串級控制參數(shù)確定原則,常用儀表地圖形符號表示方法. 先體驗

14、單回路控制系統(tǒng)加入流量干擾結(jié)果,并努力由學生處理,在這基礎(chǔ)上集中討論串級控制原理. 2.2串級控制系統(tǒng)調(diào)試與投運 2.2.1 能正確聯(lián)接管路.電路,并熟練操作監(jiān)控系統(tǒng). 2.2.2能熟練使用差壓變送器和智能PID調(diào)節(jié)器. 2.2.3能按衰減曲線法整定系統(tǒng)參數(shù). 2.2.4 能按正確步驟投運系統(tǒng). 串級控制原理,衰減曲線法參數(shù)整定方法. 教師講解方法后,作操作演示.分組進行系統(tǒng)調(diào)試練習.應(yīng)注意操作規(guī)范. 2.3差壓變送器和調(diào)節(jié)器地選用 2.3.1能讀懂差壓變送器和智能調(diào)節(jié)器地產(chǎn)品說明書. 2.3.2能根據(jù)儀表地檢測數(shù)據(jù)對儀表地品質(zhì)作合理評價. 2.3.3能根據(jù)工藝特點與要求

15、正確填寫差壓變送器和智能調(diào)節(jié)器地產(chǎn)品購置單. 2.3.4能根據(jù)工藝特點與控制要求合理選擇儀表型號. 儀表地品質(zhì)指標,儀表選用原則和方法. 先分析儀表地品質(zhì)指標,再以廠家產(chǎn)品實例說明選用方法. 2.4 執(zhí)行器地選用 2.4.1能讀懂執(zhí)行器產(chǎn)品說明書. 2.4.2能正確填寫執(zhí)行器地產(chǎn)品訂購單. 2.4.3能根據(jù)工藝特點與要求進行在線地調(diào)節(jié)閥選擇計算. 流量系數(shù)和流量特性意義及確定方法. 執(zhí)行器選用方法與步驟,執(zhí)行器作用方式.開度和可調(diào)比概念與方法. 先討論基本概念與方法,再通過在線地調(diào)節(jié)閥選擇計算及實際地產(chǎn)品訂購單填寫加以掌握. 電 加 熱 溫 度 控 制 系

16、 統(tǒng) 與 調(diào) 試 3.1能確定合理地溫度控制方案 3.1.1 能根據(jù)工藝特點與要求,用雙位式和三位式控制器組成合理地溫度控制系統(tǒng). 3.1.2 能根據(jù)工藝特點與要求,用可控硅電力控制器等自動化儀表組成合理地溫度定值控制系統(tǒng). 位式控制規(guī)律與性能特點.可控硅電力控制器地工作原理,單回路控制原理. 教師講解原理后,提問檢查. 3.2溫度檢測儀表地選用 3.2.1 能讀懂產(chǎn)品說明書. 3.2.2 能正確工藝特點與控制要求選擇熱電偶與熱電阻傳感器型號與結(jié)構(gòu). 溫度測量原理.分類與選擇方法. 教師講解基本概念后,以實際地產(chǎn)品選型表為例介紹儀表地選用知識 3.3能合理選用溫度變

17、送器和可控硅電力控制器 3.3.1能讀懂溫度變送器和晶閘管調(diào)整器地產(chǎn)品說明書. 3.3.2能根據(jù)工藝特點與控制要求正確選擇溫度變送器和晶閘管調(diào)整器地結(jié)構(gòu)與型號. 溫度變送器和晶閘管調(diào)整器地工作原理與結(jié)構(gòu). 教師在介紹基本功能后,以實際地產(chǎn)品選型表為例介紹儀表地選用知識 3.4溫度控制系統(tǒng)調(diào)試與投運 3.4.1能用常用儀表組成合理地溫度位式控制系統(tǒng),并根據(jù)工藝要求調(diào)試好系統(tǒng). 3.4.2能用控制儀表組成溫度定值控制系統(tǒng),并用相關(guān)地參數(shù)整定方法調(diào)試好系統(tǒng),使系統(tǒng)地品質(zhì)指標最佳. 位式控制規(guī)律和系統(tǒng)結(jié)構(gòu),可控硅電力控制器地工作原理與使用方法,單回路系統(tǒng)調(diào)試技術(shù). 由學生根據(jù)控制

18、任務(wù),小組獨立完成整個實驗過程.注意操作規(guī)范. 蒸 汽 流 量 溫 壓 補 償 測 量 5.1能正確操作SLPC可編程調(diào)節(jié)器 5.1.1能識讀面板顯示信息. 5.1.2能對SLPC*E實施基本操作（設(shè)定值.手動/自動.作用方式.PID控制參數(shù)等）. SLPC可編程調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu).功能和工作原理,操作方法. 教師以實物作操作演示與說明,各組根據(jù)要求,寫出操作方法與步驟,確認后上機練習.注意操作規(guī)范. 5.2能正確使用孔板流量計測量流量 5.2.1能識讀孔板流量計技術(shù)說明書. 5.2.2 能正確操作三閥組,使差壓計投入正常運行. 5.2.3 能排除泄漏等常見故

19、障. 孔板流量計測量原理.操作方法. 教師講解方法后,分組練習. 5.3能編制和調(diào)試程序 5.3.1 能用編程器編制程序. 5.3.2 能調(diào)試程序,并下載到SLPC可編程調(diào)節(jié)器內(nèi). 5.3.3 能組成合理地測量系統(tǒng),并正確調(diào)試系統(tǒng). SLPC*E組態(tài)方法,SPRG編程器操作方法. 教師操作演示后,分組練習.教師應(yīng)積極指導(dǎo). 鍋 爐 二 沖 量 控 制 系 統(tǒng) 開 發(fā) 與 實 施 6.1能確定合理地鍋爐液位控制方案 6.1.1能正確分析前饋/反饋控制原理,并正確應(yīng)用. 6.1.2能繪制規(guī)范地控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖. 前饋/反饋控制原理,前饋

20、/反饋控制應(yīng)用方法. 觀察單回路控制系統(tǒng)加入流量干擾結(jié)果,引出前饋/反饋控制原理.并比較與串級控制差別. 6.2氣動調(diào)節(jié)閥地選用 6.2.1能讀懂產(chǎn)品說明書,并正確選用氣動調(diào)節(jié)閥及輔助機構(gòu). 6.2.2能正確使用氣動調(diào)節(jié)閥.電氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器. 氣動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理,電氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器地功能與結(jié)構(gòu)原理 以實際地廠家產(chǎn)品實例介紹其結(jié)構(gòu)原理與選用方法. 6.3 能編制合理地控制程序 6.3.1 能根據(jù)工藝和控制要求,正確應(yīng)用控制模塊. 6.3.2 能編制合理地控制程序. 控制模塊地功能與設(shè)置方法,程序編制與調(diào)試方法. 教師講解方法后,分組練習.教師應(yīng)積極指導(dǎo). 6.4

21、控制系統(tǒng)調(diào)試與投運 6.4.1能正確聯(lián)接水.電管路,組成合理地控制系統(tǒng). 6.4.2 能用靜態(tài)增益法整定系統(tǒng). 6.4.3 能按正確步驟投運系統(tǒng). 前饋/反饋控制原理,靜態(tài)增益法地參數(shù)整定方法. 教師操作演示后,分組進行系統(tǒng)調(diào)試練習.注意操作規(guī)范. 6.5 技能考核 6.5.1能根據(jù)控制要求組成合理地控制系統(tǒng) 6.5.2 能正確操作自動化儀表,并完成必要地儀表校驗工作. 6.5.3 能根據(jù)系統(tǒng)特點正確地整定系統(tǒng)參數(shù),并合理地投運系統(tǒng). 除儀表選擇知識之外,本課程所有地單回路控制技術(shù). 隨堂2人一組組合,根據(jù)題目要求在規(guī)定時間內(nèi)完成相應(yīng)地任務(wù). 5.第一次課設(shè)計梗

22、概 六.考核方案設(shè)計 考試成績由平時成績30%.期末成績70%兩部分組成.平時成績是對學生時課堂表現(xiàn).課后作業(yè)完成情況.學習主動性等方面地綜合考核；理論成績是對基礎(chǔ)理論理解水平.分析問題地能力地綜合評價,用平時.期末考試地方式進行.理論考試為閉卷考試,由填空.選擇.判斷.綜合分析四種題型構(gòu)成. 七.教材及參考資料 教材 厲玉鳴主編,《化工儀表及自動化》,化學工業(yè)出版社,2005年. 參考資料 [1] 高志宏主編,《過程控制與自動化儀表》,浙江大學出版社,2006年 [2] 厲玉鳴主編,《化工儀表及自動化》,化學工業(yè)出版社,2004年. [3] 王森等主編,《儀表工試題

23、集》,化學工業(yè)出版社,2003年第二版. [4] 解懷仁.楊彬彥主編,《石油化工儀表控制系統(tǒng)選用手冊》,北京,中國石化出版,2004年 [5] 吳勤勤主編,《控制儀表及裝置》,化學工業(yè)出版社,2002年第二版.  課程單元教學設(shè)計 一、 總體設(shè)計 本次課題目：項目一：自動控制系統(tǒng)概述 專業(yè)班級 上課時間 學時 10 學時 上課地點 教學目標 能力（技能）目標 知識目標 掌握自動控制系統(tǒng)地分析能力；掌握識別生產(chǎn)中儀表及管道符號技能；熟悉一般控制規(guī)律對控制過程地影響. 通過講授,使學生

24、掌握關(guān)于自動控制系統(tǒng)組成和特性分析地基本知識,了解自動控制系統(tǒng)地基本特征 能力訓練任務(wù)及案例 參考資料 二、 教學設(shè)計 步驟 教學內(nèi)容 教學方法 教學手段 學生活動 時間分配 備 注

25、

26、 步驟 教學內(nèi)容 教學方法 教學手段 學生活動 時間分配