1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、。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
8、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
9、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项目二化工测量仪表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
10、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项目三自动成分分析仪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、
11、比例控制、积分控制、微分控制5 5项目四自动控制仪表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-型仪表的分类、特点及命名2 2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项目五执行器 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任务一化工自动化的主要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内容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
12、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项目六化工自动化基础任务八均匀控制了解均匀控制系统的特点掌握均匀控制系统的特点、 1 1系统 控制方案及应用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
13、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项目七集散控制系统与智能仪表 任务二 了解集散
14、型控制系统 集散型控制系 2 2集散型控制系统的体系结构的体系结构及其各层的功能统的体系结构及其各层的功能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 11 805、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，设立课程教学项目，通过教师指导学生展开自主学习完成工作任务或项目，实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验，从而形成职业岗位能力。
