1、 化工仪表及自动化 课程整体教学设计 （ 2012 - 2013 学年 第 1 学期） 一、管理信息 课程名称： 化工仪表及自动化 课程代码： N201478 学分： 4 学时： 48 课程类型： 核心课程 授课对象： 3111 3112 3113 先修课程 : 后修课程 : 化工生产仿真训练、顶岗实习 、化工主控操作 等 课程组成员签名： 陈亚东、 李勇、 何明红 2013 年 9 月 02 日 专业（教研室）意见 同意 专业主任 (签字 ): 2013 年 月 日 分院职教能力培训与测评评委会意见 分院评委 (签字 ): 分院盖章 2013 年 月 日 二、课程设计 2.1 课程目标 2.
2、1.1 职业能力目标 1 能 掌握化工仪表在炼油、化工生产中的重要地位。 2 能根据化工工艺条件进行常规仪表的选型 。 3 能顺利进行化工仪表的使用与调校 。 4 能根据工艺条件进行常规仪表的安装。 5 能根据工艺参数、工艺条件进行 简单控制系统的设计、 控制规律的 选择及参数的整定 6 能根据仪表的表象进行故障的分析、判断并排故。 2.1.2 知识目标 1 熟悉仪表在现代化生产的重要地位。 2 了解化工仪表的 检测原理、组成 结构 、适用范围、安装注意事项 与原理 3 掌握化工自动控制系统组成与结构 4 掌握自动化基本控制规律对过渡过程的影响并掌握简单控制系统的结构组部成及设计要素。 5 掌
3、握 执行器的结构分类、 适用范围及安装维护注意事项。 2.1.3 素质目标 1 树立 安全 生产意识 ， 建立 正确防火、防爆、防毒 。 2 明确本岗位 与其它工序操作人员 及现场操作人员的关系 ，解决生产中的问题 。 3 能 深入思考可能出现的问题， 正确应对并 迅速作出反应，如不能解决及时汇报或报修 。 2 2 课程教学活动设计 2 2 1 课程内容设计 序号 模块（或项目）名称 学时 1 化工 仪表及自动化 在化工生产中的重要性 与主要内容 2 2 化工检测仪表的基本知识、性能指标 2 3 压力检测及仪表 6 4 流量检测及仪表 8 5 物位 检测及仪表 4 6 温度检测及仪表 5 7
4、显示仪表 2 8 化工自动化基础 6 9 数学建模概念 1 10 执行器单元 6 11 控制仪表 6 合计 48 2 2 2 能力训练项目设计 编号 能力训练 项目名称 学时 能力目标 主要支撑知识 训练方式 地点 结果 （可展示） 1-1 化工仪表及自动化绪论 2 了解化工仪表及自动化过程控制在化工生产的重要地位及发展史 1、 了解化工仪表及自动化过程控制在化工生产的重要地位 2、 了解自动化过程的发展史 讨论、叙述 2101 1-2 测量误差与化工仪表 的检测特性 2 掌握仪表的检测性能指标，掌握国家的统一规定的精度等级，并能根据测量误差确定仪表的精度等级，判断仪表的合格 是否 ，同时通过
5、工艺的要求确定所需的仪表精度等级 ，会检定压力表 1、 掌握仪表的检测性能特性 。 2、 掌握 仪表引用误差、谈判的计算，从而确定仪表的精度等级。 讨 论 、 叙述， 作业 2101 作业 1-3 压力检测及仪表 6 会根据测量判断被检仪1、 强调工程上的压力概念及有关讨 论 、 叙述， 动画，2101 作业 表是否合格。能根据工艺需求及提供的附表正确选用不同型号及相应精度等级的压力计。能根据被测工艺介质的不同确定大致取压口。会正确铺设导压管、正确安装压力计及隔 离罐。 术语 。 2、掌握各种压力计的测压原理，重点是弹簧力压力计与电容式压力变送器。 3、掌握压力计的选用原则、压力计 安 装 注
6、 意 事项。 4、了解弹簧管压力表的一些型号代表的意思，包括轴向、径向、浸油、表面直径、有边、无边等等。 5、了解弹簧管压力表的检定步骤及注意事项。 作业 1-4 流量检测及仪表 8 对流量计有感性及理性的认识。能根据被测工艺介质不同确定大致设计取压口，会正确铺设导压管、及设计安装其中的各种附件。会根据示值误差判断故障原1、了解流量的基本概念及分类。 2、 掌握差压式流计的测量原理、标准节流装置的类 型 及 取 压 方法、标准节流装置的优缺点及应用场合。 3、 掌握引起差压流量计的测量误讨 论 、 叙述、 作业 2101 作业 因 。 ）能正确确启用、停用差压变送器。会对转子流量计进行示值修正
7、。（ 6）能根据不同的流体状态选用合适的流量计。 差的几点原因， 4、 明确流量计正确安装及正确使用方法。 5、掌握椭圆齿轮流量计的工作原理及使用特点。 6、了解其它流量计的测量原理及使用特点。 1-5 物位检测及仪表 4 对液位计有感性及理性的认识。会根据工艺条 件计算测量范围，并根据测量范围选择量程范围。会根据安装特点计算零点迁移，并能通过零点迁移提高仪表的灵敏度及精确度。 1、物位的基本概念及分类。 2、 掌握差压式液位变送器的测量原理。及由于工艺需要及安装引起零点迁移问题及调整方法。 3、了解变浮力式与恒浮力式液位计的测量原理及应用场合。 4、 掌握电容式物位 计 的 测 量 原理、及
8、相应的液位与料位的测量方法及影响此类仪表灵敏度的因素及应用特点。 5、其它液位计、讨 论 、 叙述、 作业 2101 作业 液位控制开关的测量原理及经典线路。 1-6 温度检测及仪表 5 会根据被 测介质及被测温度选用合适的温度计。 会根据学到的理论知识正确选用热电偶补偿导线、正确接入热电偶补偿导线及第三导体。会正确修正由于热电偶热电偶冷端温度而引起的测量误差。 会准确安装测温元件及变送器。并会根据故障表象判断故障原因。 1、 常用温度计的种类及特点。 2、 掌握双金属温度计的工作原理及在化工生产中的应用范围。 3掌握热电偶温度 计 的 测 量 原理、常用热电偶的种类、结构及使用范围。掌握执电
9、偶补偿导线的选用原则及正确安装方法。掌握关于热电偶冷端温度被偿的几种方法。 4、 掌握热电阻的测量原理、及与热电偶的最大区别。 掌握工业中常用热电阻的种类及应用场合 ,特别提出热电阻的引线方法及如此引线的原因。 讨 论 、 叙述、 作业 2101 作业 5、了解热电偶、热电阻温度变送器的电路构成。 6、掌握测温元件的正确安装方法及 具 体 布 线 要求。 1-7 显示仪表 2 会根据测温一次元件的型号选用显示仪表。会根据故障现象判断显示器可能存在的故障原因。了解各桥臂电阻的作用。 1、了解动圈式仪表 2、 掌握自动电子电位差计的工作原 理 了 解 典 型XW 系列电位差计测量桥路的原理图，。
10、3、掌握自动平衡电桥的工作原理及典型线路。 4、 掌握电子平衡电桥与自动 电子电 位 差 计 的 比较。 5、了解数显仪表及无纸记录仪的结构与特点。 讨 论 、 叙述、 作业 2101 作业 1-8 化工自动化基础 6 根据 简单工艺流程图绘制控制系统方框图。根据工艺流程图明确被控对象、操纵变量、控制变量1、 掌握化工自动化主要内容。 2、 掌握自动控制系 统 的 基 本 组讨 论 、 叙述、 仿真演示 2101、 4408 作业 及干拢因素。能 根据过渡过程曲线，图判断控制系统的优劣。会计算最大偏差、衰减比、余差及过渡时间，并明确衰减比的范围。 成、方块图表示方法。及各个环节在整个控制系统的
11、作用。 3、 熟悉控制系统的分类。 4、掌握自动控制系统的四个基本过渡过程及控 制系统的几个质量指标。 1-9 过程建模 1 能 描 述压力、温度、液位、流量的特性参数特点 1、研究对象特性及系统建模的重要性。 2、 了解建模的几种方法。 3、掌握描述对象特性的参数。 讨论、叙述 2101 1-10 执行器 6 感性认识各种阀门。会根据工艺条件正确选用控制阀特别是气开阀、气关阀。具备气动调节阀安装及维护的相关知识。具备电 -气阀门定位调整的相关知识。 1、 掌握执行器在整个控制系统中的作用。 2、 掌握气动执行器的组成、结构与分类。重点是执行机构、控制机构的正作用、反作用及适用场合。 3、掌握
12、控制阀的讨 论 、 叙述、仿真演示 2101 四个基本流量特性，成因原因及适 用 的 工 艺 场合，了解在实际生产中发生的畸变及使用原则。 4、掌握控制阀的选用原则特别是气开、气关的选用。 5、掌握气动执行器的安装和维护注意事项。 6、了解电动执行器的组成及工业生产中使用的优缺点。 7、了解电 气转换器、阀门定位器的工作原理及其在执行器动作中的重要作用。 1-10 自动控制仪表 6 画出各控制规律作用下，在阶跃干扰下的控制器开环特性图。根据过渡过程的曲线图指出引成 此曲线图的原因比如：比例度设置过大、1、 掌握控制器在整个控制系统中的作用。 2、 掌握基本控制及其中系统过渡过程的影响，重点是
13、P、 PI、 PID讨 论 、 叙述、 仿真演示及 操作 2101、 4408 仿真操作 积分时间过小、微分时间太长等。会通过 P、 I 参数的调整得到理想的控制曲线，从而加深对控制规律的进一步了解。 控制。明确放大倍数、比例度、积分时间、微分时间所代表的具体意义及在控制中各自的优缺点及使用场合。 3、引入控制器的正、反作用，无干扰切换等概念 2 2 3 教学进度表 序号 周次 学时 单元标题 主要教学 内容 教学组织形式 作业形式 1 1 3 绪论 仪表特性参数 化工自动化的重要性及主要内容 仪表的性能指标 讲解、描述 、讨论 查阅资料 2 2 3 仪表特性参数 压力检测及仪表 仪表的性能指
14、标 工程压力概念及各弹簧管压力表的检测原理 讲解、描述 书面习题 3 3 3 压力检测及仪表 弹簧管式压力表的选型原则 电容式压力表的检测原理及选型导压管及附件安装要求与原因 讲解、描述、讨论 书面习题查阅资料 4 4 3 压力检测及仪表 流量检测及仪表 其他压力表的检测原理 流量的概念、流量计的分类 讲解、描 述、讨论 书面习题 5 5 3 流量检测及仪表 差压流量计的原理及相关标准节流装置、差压流量计的安装要求 讲解、描述 查阅资料 6 6 3 流量检测及仪表 其它流量计的检测原理及应用场合 讲解、描述、讨论 书面习题 7 7 3 物位检测及仪表 物位的概念及各物位计的分类；差压式物位计的
15、工作原理及零点迁移的计算及应用。 讲解、描述、讨论 书面习题 8 8 3 物位检测及仪表温度检测及仪表 其他物位检测仪表的检测原理及适用场合 温度检测的重要性及检测方法及仪表分类、简单温度计的介绍 热电偶温度计的工作 原理、种类应用场合 讲解、描述 、讨论 书面习题查阅资料 9 9 3 温度检测及仪表 几个热电偶定律及有关温度补偿方法；正确查读分度表 热电阻工作原理种类 应用场合 及具体接线方法对测量误差的影响。测温元件的安装事项及原因 讲解、描述、查表 书面习题 10 10 3 显示仪表 自动电子电位差计、自动平衡电桥的工作原理、新 型 显 示 仪表及其它显示仪表的基本知识 自动控讲解、描述
16、 、讨论 查 阅 资料 自动控制基础 制系统的内容、组成 11 11 3 自动控制基础 自动控制系统方框图；自动控制系统的分类 ； 自动控制系 统的过渡过程的静态与动态 ； 自动控制系统的过渡过程 讲解、描述 书面习题查阅资料 12 12 3 自动控制 基础 过程建模 自动控制系统 过渡 过程 品质 好坏的主要因素 研究对象特性及系统建模的重要性及方法。描述对象特性的几个重要性 讲解、描述、仿真演示 书面作业 13 13 3 执行器 各种阀门的认识、气动执行器的结构与分类、控制阀的流量特性 讲解、描述、演示 书面作业查阅资料 14 14 3 执行器 控制阀的选择、安装和维护；电动执行器的结构与
17、应用；电气阀门定位器的结构与作用 讲解、描述、 、讨论 书面 作业查阅资料 15 15 3 自动控制仪表 概述、基本控制规律及其对系统过渡过程的影响，双位控制、比例控制、积分控制 讲解、描述、演示 书面作业查阅资料 16 16 3 自动控制仪表 基本控制规律对过渡过程的影响，仿真操作 ；模拟控制器、数字控制器 讲解、操练 、讨论 操作 、实验 三、 教学材料 教材 : 化工仪表及自动化 厉玉鸣 化学工业 出版社 参考资 料 :集散控制系统的应用常慧玲 化学工业 出版社 化工仿真操作 实训 陈群 化学工业 出版社 仪器设备： 在教学过程中，应用多媒体、投影仪等教学资源辅助教学 及仿真软件 。 四
18、、 教学组织形式 1 在教学过程中 的第一学期教学内容主要以理论知识为主 ， 配要仿真操作，从操作中加强学生对理论知识的理解。 为 2 在教学过程中， 实行理论实践一体化教学 ， 广泛应用图片、动画等教学资源辅助教学， 提高学生学习兴趣，激发学生的成就动机 。 3 教学过程中 采用讨论、提问、及小组个人训练等形式 ， 强 化学生思考 和 分析解决问题的能力， 严谨的工作态度 ，同时 强 化 安全教育，提高安全意识。 4、强化化工生产中各仪表的应用范围及安装维护注意事项，为日后的岗位训练打下一定的基础。 五、考核方案 平时成绩 30%：其中出勤 10%，课堂 讨论 、 提问 、操作占 20%， 作业 30%； 期末考试 40%： 闭 卷考 90 分钟 六、需要说明的其他问题 教材内容的处理 说明： 本课程为基于典型化工产品生产过程 主控操作 的课程，现有的 化工 仪表与自动化 、 化工 仿真 操作实 训等教材 不能满足本课程教学的需要 ，因此在教学过程中 ， 加入大量的目前化工生产实际使用的各类仪表的检测原理、结构、适用范围、选型及安装注意事项等等，以增进学生的知识面，切实与实际生产接轨。
