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《化工仪表及自动化》课程教学大纲
主讲：武鹄
化工仪表及自动化课程教学大纲
一、 课程的基本信息
适应对象：本科、应用化学、制药工程
课程代码：
学时分配：72学时
赋予学分：3
先修课程：化工原理、化工热力学、无机化学、有机化学
后续课程：化工工艺学、反应工程
二、 课程性质与任务
该课程为应用化学和制药工程专业的必修考试课程。通过本课程的学习，应该使学生能够对自动控制原理以及自动检测仪表中温度、压力、物位和流量仪表的测量原理有较深入的认识，为学生在以后的工作中熟悉岗位操作，处理突发事故打下一定的基础。
三、教学目的与要求
通过本课程的考核，使学生深化化工生产中经常接触到的物位测量、流量测量、温度测量、压力测量等工艺参数的测量变送原理，自动化控制过程中控制器、执行器、操作对象的特性以及简单的自动控制系统的工程应用，从而使学生能初步建立自动化控制的概念、了解自动化控制的原理。
四、教学内容与安排
第一章：绪论
1、 化工自动化的定义
2、 化工自动化的目的
3、 化工自动化的发展
要求：掌握化工自动化对于生产的意义，初步了解化工自动化的发展方向。
第二章：自动控制系统基本概念
1、 化工自动化的主要内容
2、 自动控制系统的组成
3、 工艺管道及控制流程图
4、 自动控制系统方框图
5、 自动控制系统的分类
6、 自动控制系统的过渡过程和品质指标
要求：重点掌握化工自动化的主要内容、 自动控制系统的组成、自动控制系统方框图、自动控制系统的分类；理解掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标。
第三章：被控对象的数学模型
1、 化工对象的特点及描述方法
2、 对象数学模型的建立
3、 描述对象特性的参数
要求：重点掌握化工对象的特点及描述方法、描述对象特性的参数；理解掌握对象数学模型的建立。
第四章：测量仪表及传感器
1、 概述
2、 压力检测及仪表
3、 流量检测及仪表
4、 物位检测及仪表
5、 温度检测及仪表
要求：理解掌握压力检测仪表、 流量检测仪表、物位检测仪表、温度检测仪表的测量原理以及具体应用；重点掌握热电偶、热电阻、弹簧管式压力表、孔板和文丘里流量计、差压式液位计。
第五章：显示仪表
1、动圈式显示仪表
2、自动电子电位差计
3、自动电子平衡电桥
要求：重点掌握动圈式显示仪表、自动电子电位差计的原理；
第六章：自动控制仪表
1、 概述
2、 基本控制规律及其对过渡过程的影响
3、 模拟式控制器
要求：理解掌握双位控制、比例控制、积分控制、微分控制的基本特点、掌握各种控制规律的配合使用原则、掌握这些控制规律对过渡过程的影响。
第七章：执行器
1、 气动执行器
2、 电动执行器
要求：重点掌握气动执行器的组成、气开气关的组合方式和选择原则。
第八章：简单控制系统
1、 简单控制系统的结构与组成
2、 被控变量的选择
3、 操纵变量的选择
4、 测量元件特性的影响
5、 控制器控制规律的选择
6、 控制器参数的工程整定
重点掌握各个环节的变化和选择对于控制系统的过渡过程所产生的影响，熟悉简单的控制系统的工作原理。
课 内 学 时 分 配
序号
| 内 容
| 参考学时
|
1
| 第一章 绪论
| 2
|
2
| 第二章 自动控制系统基本概念
| 6
|
3
| 第三章 被控对象的数学模型
| 8
|
4
| 第四章 测量仪表及传感器
| 20
|
5
| 第五章 显示仪表
| 12
|
6
| 第六章 自动控制仪表
| 8
|
7
| 第七章 执行器
| 6
|
8
| 第八章 简单控制系统
| 10
|
五、教学设备和设施
使用多媒体教室进行教学
六、课程考核与评估
开卷考试
七、附录
教学参考文献目录：
1、 蒋维钧主编，《化工原理(下)》，清华大学出版社，2003年，ISBN 7-302-06102-5/TQ×11，定价41
2、 陈敏恒主编，《化工原理（下）》，化学工业出版社，ISBN 7-5025-2776-1，32元
3、 谭天恩主编，《过程工程原理》，化学工业出版社，45元；
4、 韩冬冰主编，《化工工艺学》，中国石化出版社，2003年，ISBN 7-80164-305-4，定价48元
《化工仪表及自动化》课程考核大纲
一、 适应对象
修读完本课程规定内容的应用化学、制药工程专业的本科学生；
提出并获准免修本课程、申请进行课程水平考核的生物技术专业的本科学生；
提出并获准副修第二专业、申请进行课程水平考核的非应用化学专业的本科学生。
二、考核目的
通过本课程的考核，使学生深化化工生产中经常接触到的物位测量、流量测量、温度测量、压力测量等工艺参数的测量变送原理，自动化控制过程中控制器、执行器、操作对象的特性以及简单的自动控制系统的工程应用，从而使学生能初步建立自动化控制的概念、了解自动化控制的原理。
三、考核形式与方法
闭卷考试
四、课程考核成绩构成
平时成绩30%（作业20%，出勤10%），期终考核70%
五、考核内容与要求
序号
| 内 容
| 分数分布
|
1
| 第一章 绪论
| 3~5
|
2
| 第二章 自动控制系统基本概念
| 5~8
|
3
| 第三章 被控对象的数学模型
| 10~12
|
4
| 第四章 测量仪表及传感器
| 30~35
|
5
| 第五章 显示仪表
| 5~8
|
6
| 第六章 自动控制仪表
| 8~12
|
7
| 第七章 执行器
| 5~8
|
8
| 第八章 简单控制系统
| 10~20
|
六、样卷
化工仪表及自动化试卷
时间（120分钟）
一 填空题（每空1分，共40分）
1化工过程自动化包括＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿四方面的内容。
2弹性式压力计其弹性元件主要有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿其中＿＿＿＿＿＿经常用于测量较高压力，其测压上限可达＿＿＿＿＿＿。
3所谓温标，是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。我们常用的几种温标有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。
4对于如何评价一个自动控制系统的控制质量，我们习惯上采用以下几个指标＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。
5热电偶温度计包括＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿三个组成部分。其感温元件是由＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿四个部分构成的。
6在工程上所测的压力我们称之为＿＿＿、它可以表示为＿＿＿和＿＿＿之差。
7现在工业上定型生产的热电阻温度计主要有两种，即＿＿＿电阻温度计和＿＿＿电阻温度计。
8.一般说来，自动控制系统在阶跃干扰下的过渡过程有以下几种形式＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。其中＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿我们认为是稳定过程，而＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿我们认为是不稳定过程。
二 名词解释（每题5分，共20分）
1热电效应：
2节流现象：
3补偿导线：
4自动控制系统方框图：
三 简答（每题5分，共15分）
1为什么说转子流量计是一种非标准化的流量仪表？
2简述称重式液罐计量仪的工作原理并阐明其在生产中被采用的意义。
3在研究某环节的特性时，我们常选用阶跃信号作为该环节的输入，为什么？
四计算题（10分）
对于下图的测温回路，请算出其所示温度值。已知：
E（400,0）=16.4mv E（300,0）=12.21mv E（685,0）=28.61mv
E（60,0）=2.43mv E（700,0）=29.13mv E（100,0）=4.10mv
E（112,0）=6.62mv E（40,0）=1.66mv E（102,0）=4.19mv
A C
60℃
B
A
A B B A
400℃ 300℃
五 下图为加热炉出口温度控制系统示意图，其燃料为柴油。用一个气动薄膜调节阀控制其流量，以达到控制物料反应温度的目的。（15分）
1试简述该控制系统的工作原理，指出系统中的被控变量、操纵变量、被控对象、调节剂。
2画出该控制系统的方框图，并确定阀门的气开气关形式及控制器的作用方向（注：反应器不允许超温）
温度控制器
物料
柴油
反应器
