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1、《化工儀表及自動化》課程整體教學設計 （ 2012 - 2013 學年 第1學期） 一、管理信息 課程名稱：化工儀表及自動化 課程代碼：N 學分： 4 學時： 48 課程類型： 核心課程 授課對象：3111 3112 3113 先修課程: 后修課程: 《化工生產仿真訓練》、《頂崗實習》、《化工主控操作》等 課程組成員簽名： 陳亞東、李勇、何明紅 2013 年 9 月 02 日 專業(yè)（教研室）意見 同意 專業(yè)主任(簽字):

2、 2013 年 月 日 分院職教能力培訓與測評評委會意見 分院評委(簽字): 分院蓋章 2013 年 月 日 二、課程設計 2.1課程目標 2.1.1職業(yè)能力目標 1能掌握化工儀表在煉油、化工生產中的重要地位。 2能根據(jù)化工工藝條件進行常規(guī)儀表的選型。 3 能順利進行化工儀表的使用與調校。 4能根據(jù)工藝條件進行常規(guī)儀表的安裝。 5能根據(jù)

3、工藝參數(shù)、工藝條件進行簡單控制系統(tǒng)的設計、控制規(guī)律的選擇及參數(shù)的整定 6能根據(jù)儀表的表象進行故障的分析、判斷并排故。 2.1.2知識目標 1熟悉儀表在現(xiàn)代化生產的重要地位。 2了解化工儀表的檢測原理、組成結構、適用范圍、安裝注意事項與原理 3掌握化工自動控制系統(tǒng)組成與結構 4掌握自動化基本控制規(guī)律對過渡過程的影響并掌握簡單控制系統(tǒng)的結構組部成及設計要素。 5掌握執(zhí)行器的結構分類、適用范圍及安裝維護注意事項。 2.1.3素質目標 1 樹立安全生產意識，建立正確防火、防爆、防毒。 2明確本崗位與其它工序操作人員及現(xiàn)場操作人員的關系，解決生產中的問題。 3 能深入思考可能出現(xiàn)的

4、問題，正確應對并迅速作出反應，如不能解決及時匯報或報修。 2．2 課程教學活動設計 2．2．1課程內容設計 序號 模塊（或項目）名稱 學時 1 化工儀表及自動化在化工生產中的重要性與主要內容 2 2 化工檢測儀表的基本知識、性能指標 2 3 壓力檢測及儀表 6 4 流量檢測及儀表 8 5 物位檢測及儀表 4 6 溫度檢測及儀表 5 7 顯示儀表 2 8 化工自動化基礎 6 9 數(shù)學建模概念 1 10 執(zhí)行器單元 6 11 控制儀表 6 合計 48 2．2．2能力訓練項目設計 編號 能力訓練 項目名稱

5、 學時 能力目標 主要支撐知識 訓練方式 地點 結果 （可展示） 1-1 化工儀表及自動化緒論 2 了解化工儀表及自動化過程控制在化工生產的重要地位及發(fā)展史 1、了解化工儀表及自動化過程控制在化工生產的重要地位 2、了解自動化過程的發(fā)展史 討論、敘述 2101 1-2 測量誤差與化工儀表的檢測特性 2 掌握儀表的檢測性能指標，掌握國家的統(tǒng)一規(guī)定的精度等級，并能根據(jù)測量誤差確定儀表的精度等級，判斷儀表的合格是否，同時通過工藝的要求確定所需的儀表精度等級，會檢定壓力表 1、掌握儀表的檢測性能特性。 2、掌握儀表引用誤差、談判的計算，從而確定儀表的精度等級

6、。 討論、敘述，作業(yè) 2101 作業(yè) 1-3 壓力檢測及儀表 6 會根據(jù)測量判斷被檢儀表是否合格。能根據(jù)工藝需求及提供的附表正確選用不同型號及相應精度等級的壓力計。能根據(jù)被測工藝介質的不同確定大致取壓口。會正確鋪設導壓管、正確安裝壓力計及隔離罐。 1、強調工程上的壓力概念及有關術語。 2、掌握各種壓力計的測壓原理，重點是彈簧力壓力計與電容式壓力變送器。 3、掌握壓力計的選用原則、壓力計安裝注意事項。 4、了解彈簧管壓力表的一些型號代表的意思，包括軸向、徑向、浸油、表面直徑、有邊、無邊等等。 5、了解彈簧管壓力表的檢定步驟及注意事項。 討論、敘述，動畫，作業(yè)

7、2101 作業(yè) 1-4 流量檢測及儀表 8 對流量計有感性及理性的認識。能根據(jù)被測工藝介質不同確定大致設計取壓口，會正確鋪設導壓管、及設計安裝其中的各種附件。會根據(jù)示值誤差判斷故障原因。）能正確確啟用、停用差壓變送器。會對轉子流量計進行示值修正。（6）能根據(jù)不同的流體狀態(tài)選用合適的流量計。 1、了解流量的基本概念及分類。 2、掌握差壓式流計的測量原理、標準節(jié)流裝置的類型及取壓方法、標準節(jié)流裝置的優(yōu)缺點及應用場合。 3、掌握引起差壓流量計的測量誤差的幾點原因， 4、明確流量計正確安裝及正確使用方法。 5、掌握橢圓齒輪流量計的工作原理及使用特點。 6、了解其它流量計的測量原理

8、及使用特點。 討論、敘述、作業(yè) 2101 作業(yè) 1-5 物位檢測及儀表 4 對液位計有感性及理性的認識。會根據(jù)工藝條件計算測量范圍，并根據(jù)測量范圍選擇量程范圍。會根據(jù)安裝特點計算零點遷移，并能通過零點遷移提高儀表的靈敏度及精確度。 1、物位的基本概念及分類。 2、掌握差壓式液位變送器的測量原理。及由于工藝需要及安裝引起零點遷移問題及調整方法。 3、了解變浮力式與恒浮力式液位計的測量原理及應用場合。 4、掌握電容式物位計的測量原理、及相應的液位與料位的測量方法及影響此類儀表靈敏度的因素及應用特點。 5、其它液位計、液位控制開關的測量原理及經(jīng)典線路。 討論、敘述、作業(yè)

9、 2101 作業(yè) 1-6 溫度檢測及儀表 5 會根據(jù)被測介質及被測溫度選用合適的溫度計。 會根據(jù)學到的理論知識正確選用熱電偶補償導線、正確接入熱電偶補償導線及第三導體。會正確修正由于熱電偶熱電偶冷端溫度而引起的測量誤差。會準確安裝測溫元件及變送器。并會根據(jù)故障表象判斷故障原因。 1、常用溫度計的種類及特點。 2、掌握雙金屬溫度計的工作原理及在化工生產中的應用范圍。 3．掌握熱電偶溫度計的測量原理、常用熱電偶的種類、結構及使用范圍。掌握執(zhí)電偶補償導線的選用原則及正確安裝方法。掌握關于熱電偶冷端溫度被償?shù)膸追N方法。 4、掌握熱電阻的測量原理、及與熱電偶的最大區(qū)別。掌握工業(yè)中常

10、用熱電阻的種類及應用場合,特別提出熱電阻的引線方法及如此引線的原因。 5、了解熱電偶、熱電阻溫度變送器的電路構成。 6、掌握測溫元件的正確安裝方法及具體布線要求。 討論、敘述、作業(yè) 2101 作業(yè) 1-7 顯示儀表 2 會根據(jù)測溫一次元件的型號選用顯示儀表。會根據(jù)故障現(xiàn)象判斷顯示器可能存在的故障原因。了解各橋臂電阻的作用。 1、了解動圈式儀表 2、掌握自動電子電位差計的工作原理了解典型XW系列電位差計測量橋路的原理圖，。 3、掌握自動平衡電橋的工作原理及典型線路。 4、掌握電子平衡電橋與自動電子電位差計的比較。 5、了解數(shù)顯儀表及無紙記錄儀的結構與特點。 討論

11、、敘述、作業(yè) 2101 作業(yè) 1-8 化工自動化基礎 6 根據(jù)簡單工藝流程圖繪制控制系統(tǒng)方框圖。根據(jù)工藝流程圖明確被控對象、操縱變量、控制變量及干攏因素。能根據(jù)過渡過程曲線，圖判斷控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。會計算最大偏差、衰減比、余差及過渡時間，并明確衰減比的范圍。 1、掌握化工自動化主要內容。 2、掌握自動控制系統(tǒng)的基本組成、方塊圖表示方法。及各個環(huán)節(jié)在整個控制系統(tǒng)的作用。 3、熟悉控制系統(tǒng)的分類。 4、掌握自動控制系統(tǒng)的四個基本過渡過程及控制系統(tǒng)的幾個質量指標。 討論、敘述、仿真演示 2101、4408 作業(yè) 1-9 過程建模 1 能描述壓力、溫度、液位、流量的

12、特性參數(shù)特點 1、研究對象特性及系統(tǒng)建模的重要性。 2、了解建模的幾種方法。 3、掌握描述對象特性的參數(shù)。 討論、敘述 2101 1-10 執(zhí)行器 6 感性認識各種閥門。會根據(jù)工藝條件正確選用控制閥特別是氣開閥、氣關閥。具備氣動調節(jié)閥安裝及維護的相關知識。具備電-氣閥門定位調整的相關知識。 1、掌握執(zhí)行器在整個控制系統(tǒng)中的作用。 2、掌握氣動執(zhí)行器的組成、結構與分類。重點是執(zhí)行機構、控制機構的正作用、反作用及適用場合。 3、掌握控制閥的四個基本流量特性，成因原因及適用的工藝場合，了解在實際生產中發(fā)生的畸變及使用原則。 4、掌握控制閥的選用原則特別是氣開

13、、氣關的選用。 5、掌握氣動執(zhí)行器的安裝和維護注意事項。 6、了解電動執(zhí)行器的組成及工業(yè)生產中使用的優(yōu)缺點。 7、了解電—氣轉換器、閥門定位器的工作原理及其在執(zhí)行器動作中的重要作用。 討論、敘述、仿真演示 2101 1-10 自動控制儀表 6 畫出各控制規(guī)律作用下，在階躍干擾下的控制器開環(huán)特性圖。根據(jù)過渡過程的曲線圖指出引成此曲線圖的原因比如：比例度設置過大、積分時間過小、微分時間太長等。會通過P、I參數(shù)的調整得到理想的控制曲線，從而加深對控制規(guī)律的進一步了解。 1、掌握控制器在整個控制系統(tǒng)中的作用。 2、掌握基本控制及其中系統(tǒng)過渡過程的影響，重點是P、PI、PID控

14、制。明確放大倍數(shù)、比例度、積分時間、微分時間所代表的具體意義及在控制中各自的優(yōu)缺點及使用場合。 3、引入控制器的正、反作用，無干擾切換等概念 討論、敘述、仿真演示及操作 2101、4408 仿真操作 2．2．3教學進度表 序號 周次 學時 單元標題 主要教學內容 教學組織形式 作業(yè)形式 1 1 3 緒論 儀表特性參數(shù) 化工自動化的重要性及主要內容 儀表的性能指標 講解、描述、討論 查閱資料 2 2 3 儀表特性參數(shù) 壓力檢測及儀表 儀表的性能指標 工程壓力概念及各彈簧管壓力表的檢測原理 講解、描述 書面習題 3 3 3

15、 壓力檢測及儀表 彈簧管式壓力表的選型原則 電容式壓力表的檢測原理及選型導壓管及附件安裝要求與原因 講解、描述、討論 書面習題查閱資料 4 4 3 壓力檢測及儀表 流量檢測及儀表 其他壓力表的檢測原理 流量的概念、流量計的分類 講解、描述、、討論 書面習題 5 5 3 流量檢測及儀表 差壓流量計的原理及相關標準節(jié)流裝置、差壓流量計的安裝要求 講解、描述 查閱資料 6 6 3 流量檢測及儀表 其它流量計的檢測原理及應用場合 講解、描述、討論 書面習題 7 7 3 物位檢測及儀表 物位的概念及各物位計的分類；差壓式物位計的工作原理

16、及零點遷移的計算及應用。 講解、描述、討論 書面習題 8 8 3 物位檢測及儀表溫度檢測及儀表 其他物位檢測儀表的檢測原理及適用場合 溫度檢測的重要性及檢測方法及儀表分類、簡單溫度計的介紹 熱電偶溫度計的工作原理、種類應用場合 講解、描述、討論 書面習題查閱資料 9 9 3 溫度檢測及儀表 幾個熱電偶定律及有關溫度補償方法；正確查讀分度表 熱電阻工作原理種類應用場合及具體接線方法對測量誤差的影響。測溫元件的安裝事項及原因 講解、描述、查表 書面習題 10 10 3 顯示儀表 自動控制基礎 自動電子電位差計、自動平衡電橋的工作原理

17、、新型顯示儀表及其它顯示儀表的基本知識自動控制系統(tǒng)的內容、組成 講解、描述、討論 查閱資料 11 11 3 自動控制基礎 自動控制系統(tǒng)方框圖；自動控制系統(tǒng)的分類；自動控制系統(tǒng)的過渡過程的靜態(tài)與動態(tài)；自動控制系統(tǒng)的過渡過程 講解、描述 書面習題查閱資料 12 12 3 自動控制基礎 過程建模 自動控制系統(tǒng)過渡過程品質好壞的主要因素 研究對象特性及系統(tǒng)建模的重要性及方法。描述對象特性的幾個重要性 講解、描述、仿真演示 書面作業(yè) 13 13 3 執(zhí)行器 各種閥門的認識、氣動執(zhí)行器的結構與分類、控制閥的流量特性 講解、描述、演示 書面作業(yè)查

18、閱資料 14 14 3 執(zhí)行器 控制閥的選擇、安裝和維護；電動執(zhí)行器的結構與應用；電氣閥門定位器的結構與作用 講解、描述、、討論 書面作業(yè)查閱資料 15 15 3 自動控制儀表 概述、基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響，雙位控制、比例控制、積分控制 講解、描述、演示 書面作業(yè)查閱資料 16 16 3 自動控制儀表 基本控制規(guī)律對過渡過程的影響，仿真操作；模擬控制器、數(shù)字控制器 講解、操練、討論 操作、實驗 三、教學材料 教材: 《化工儀表及自動化》厲玉鳴 化學工業(yè)出版社 參考資料:《集散控制系統(tǒng)的應用》?；哿?化學工業(yè)出版社 《化工仿真操作

19、實訓》陳群 化學工業(yè)出版社 儀器設備：在教學過程中，應用多媒體、投影儀等教學資源輔助教學及仿真軟件。 四、教學組織形式 1．在教學過程中的第一學期教學內容主要以理論知識為主，配要仿真操作，從操作中加強學生對理論知識的理解。為 2．在教學過程中，實行理論實踐一體化教學，廣泛應用圖片、動畫等教學資源輔助教學，提高學生學習興趣，激發(fā)學生的成就動機。 3．教學過程中采用討論、提問、及小組個人訓練等形式，強化學生思考和分析解決問題的能力，嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，同時強化安全教育，提高安全意識。 4、強化化工生產中各儀表的應用范圍及安裝維護注意事項，為日后的崗位訓練打下一定的基礎。 五、考核方案 平時成績30%：其中出勤10%，課堂討論、提問、操作占20%， 作業(yè)30%； 期末考試40%：閉卷考90分鐘 六、需要說明的其他問題 教材內容的處理說明： 本課程為基于典型化工產品生產過程主控操作的課程，現(xiàn)有的《化工儀表與自動化》、《化工仿真操作實訓》等教材不能滿足本課程教學的需要，因此在教學過程中，加入大量的目前化工生產實際使用的各類儀表的檢測原理、結構、適用范圍、選型及安裝注意事項等等，以增進學生的知識面，切實與實際生產接軌。