《化工儀表及自動(dòng)化》課程整體教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、《化工儀表及自動(dòng)化》課程整體教學(xué)設(shè)計(jì) （ 2012 - 2013 學(xué)年 第1學(xué)期） 一、管理信息 課程名稱：化工儀表及自動(dòng)化 課程代碼：N 學(xué)分： 4 學(xué)時(shí)： 48 課程類型： 核心課程 授課對(duì)象：3111 3112 3113 先修課程: 后修課程: 《化工生產(chǎn)仿真訓(xùn)練》、《頂崗實(shí)習(xí)》、《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(xùn)與測(cè)評(píng)評(píng)委會(huì)意見 分院評(píng)委(簽字): 分院蓋章 2013 年 月 日 二、課程設(shè)計(jì) 2.1課程目標(biāo) 2.1.1職業(yè)能力目標(biāo) 1能掌握化工儀表在煉油、化工生產(chǎn)中的重要地位。 2能根據(jù)化工工藝條件進(jìn)行常規(guī)儀表的選型。 3 能順利進(jìn)行化工儀表的使用與調(diào)校。 4能根據(jù)工藝條件進(jìn)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(jìn)行簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、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(jìn)行故障的分析、判斷并排故。 2.1.2知識(shí)目標(biāo) 1熟悉儀表在現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要地位。 2了解化工儀表的檢測(cè)原理、組成結(jié)構(gòu)、適用范圍、安裝注意事項(xiàng)與原理 3掌握化工自動(dòng)控制系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu) 4掌握自動(dòng)化基本控制規(guī)律對(duì)過渡過程的影響并掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組部成及設(shè)計(jì)要素。 5掌握?qǐng)?zhí)行器的結(jié)構(gòu)分類、適用范圍及安裝維護(hù)注意事項(xiàng)。 2.1.3素質(zhì)目標(biāo) 1 樹立安全生產(chǎn)意識(shí)，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(chǎng)操作人員的關(guān)系，解決生產(chǎn)中的問題。 3 能深入思考可能出現(xiàn)的

4、問題，正確應(yīng)對(duì)并迅速作出反應(yīng)，如不能解決及時(shí)匯報(bào)或報(bào)修。 2．2 課程教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì) 2．2．1課程內(nèi)容設(shè)計(jì) 序號(hào) 模塊（或項(xiàng)目）名稱 學(xué)時(shí) 1 化工儀表及自動(dòng)化在化工生產(chǎn)中的重要性與主要內(nèi)容 2 2 化工檢測(cè)儀表的基本知識(shí)、性能指標(biāo) 2 3 壓力檢測(cè)及儀表 6 4 流量檢測(cè)及儀表 8 5 物位檢測(cè)及儀表 4 6 溫度檢測(cè)及儀表 5 7 顯示儀表 2 8 化工自動(dòng)化基礎(chǔ) 6 9 數(shù)學(xué)建模概念 1 10 執(zhí)行器單元 6 11 控制儀表 6 合計(jì) 48 2．2．2能力訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì) 編號(hào) 能力訓(xùn)練 項(xiàng)目名稱

5、 學(xué)時(shí) 能力目標(biāo) 主要支撐知識(shí) 訓(xùn)練方式 地點(diǎn) 結(jié)果 （可展示） 1-1 化工儀表及自動(dòng)化緒論 2 了解化工儀表及自動(dòng)化過程控制在化工生產(chǎn)的重要地位及發(fā)展史 1、了解化工儀表及自動(dòng)化過程控制在化工生產(chǎn)的重要地位 2、了解自動(dòng)化過程的發(fā)展史 討論、敘述 2101 1-2 測(cè)量誤差與化工儀表的檢測(cè)特性 2 掌握儀表的檢測(cè)性能指標(biāo)，掌握國家的統(tǒng)一規(guī)定的精度等級(jí)，并能根據(jù)測(cè)量誤差確定儀表的精度等級(jí)，判斷儀表的合格是否，同時(shí)通過工藝的要求確定所需的儀表精度等級(jí)，會(huì)檢定壓力表 1、掌握儀表的檢測(cè)性能特性。 2、掌握儀表引用誤差、談判的計(jì)算，從而確定儀表的精度等級(jí)

6、。 討論、敘述，作業(yè) 2101 作業(yè) 1-3 壓力檢測(cè)及儀表 6 會(huì)根據(jù)測(cè)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(hào)及相應(yīng)精度等級(jí)的壓力計(jì)。能根據(jù)被測(cè)工藝介質(zhì)的不同確定大致取壓口。會(huì)正確鋪設(shè)導(dǎo)壓管、正確安裝壓力計(jì)及隔離罐。 1、強(qiáng)調(diào)工程上的壓力概念及有關(guān)術(shù)語。 2、掌握各種壓力計(jì)的測(cè)壓原理，重點(diǎn)是彈簧力壓力計(jì)與電容式壓力變送器。 3、掌握壓力計(jì)的選用原則、壓力計(jì)安裝注意事項(xiàng)。 4、了解彈簧管壓力表的一些型號(hào)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(xiàng)。 討論、敘述，動(dòng)畫，作業(yè)

7、2101 作業(yè) 1-4 流量檢測(cè)及儀表 8 對(duì)流量計(jì)有感性及理性的認(rèn)識(shí)。能根據(jù)被測(cè)工藝介質(zhì)不同確定大致設(shè)計(jì)取壓口，會(huì)正確鋪設(shè)導(dǎo)壓管、及設(shè)計(jì)安裝其中的各種附件。會(huì)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(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)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(jì)。 1、了解流量的基本概念及分類。 2、掌握差壓式流計(jì)的測(cè)量原理、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的類型及取壓方法、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。 3、掌握引起差壓流量計(jì)的測(cè)量誤差的幾點(diǎn)原因， 4、明確流量計(jì)正確安裝及正確使用方法。 5、掌握橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理及使用特點(diǎn)。 6、了解其它流量計(jì)的測(cè)量原理

8、及使用特點(diǎn)。 討論、敘述、作業(yè) 2101 作業(yè) 1-5 物位檢測(cè)及儀表 4 對(duì)液位計(jì)有感性及理性的認(rèn)識(shí)。會(huì)根據(jù)工藝條件計(jì)算測(cè)量范圍，并根據(jù)測(cè)量范圍選擇量程范圍。會(huì)根據(jù)安裝特點(diǎn)計(jì)算零點(diǎn)遷移，并能通過零點(diǎn)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(cè)量原理。及由于工藝需要及安裝引起零點(diǎn)遷移問題及調(diào)整方法。 3、了解變浮力式與恒浮力式液位計(jì)的測(cè)量原理及應(yīng)用場(chǎng)合。 4、掌握電容式物位計(jì)的測(cè)量原理、及相應(yīng)的液位與料位的測(cè)量方法及影響此類儀表靈敏度的因素及應(yīng)用特點(diǎn)。 5、其它液位計(jì)、液位控制開關(guān)的測(cè)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(cè)及儀表 5 會(huì)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)及被測(cè)溫度選用合適的溫度計(jì)。 會(huì)根據(jù)學(xué)到的理論知識(shí)正確選用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線、正確接入熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線及第三導(dǎo)體。會(huì)正確修正由于熱電偶熱電偶冷端溫度而引起的測(cè)量誤差。會(huì)準(zhǔn)確安裝測(cè)溫元件及變送器。并會(huì)根據(jù)故障表象判斷故障原因。 1、常用溫度計(jì)的種類及特點(diǎn)。 2、掌握雙金屬溫度計(jì)的工作原理及在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍。 3．掌握熱電偶溫度計(jì)的測(cè)量原理、常用熱電偶的種類、結(jié)構(gòu)及使用范圍。掌握?qǐng)?zhí)電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的選用原則及正確安裝方法。掌握關(guān)于熱電偶冷端溫度被償?shù)膸追N方法。 4、掌握熱電阻的測(cè)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(yīng)用場(chǎng)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(gòu)成。 6、掌握測(cè)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(huì)根據(jù)測(cè)溫一次元件的型號(hào)選用顯示儀表。會(huì)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(dòng)圈式儀表 2、掌握自動(dòng)電子電位差計(jì)的工作原理了解典型XW系列電位差計(jì)測(cè)量橋路的原理圖，。 3、掌握自動(dòng)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(dòng)電子電位差計(jì)的比較。 5、了解數(shù)顯儀表及無紙記錄儀的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。 討論

11、、敘述、作業(yè) 2101 作業(yè) 1-8 化工自動(dòng)化基礎(chǔ) 6 根據(jù)簡(jiǎn)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(duì)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(huì)計(jì)算最大偏差、衰減比、余差及過渡時(shí)間，并明確衰減比的范圍。 1、掌握化工自動(dòng)化主要內(nèi)容。 2、掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成、方塊圖表示方法。及各個(gè)環(huán)節(jié)在整個(gè)控制系統(tǒng)的作用。 3、熟悉控制系統(tǒng)的分類。 4、掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的四個(gè)基本過渡過程及控制系統(tǒng)的幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)。 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(diǎn) 1、研究對(duì)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(duì)象特性的參數(shù)。 討論、敘述 2101 1-10 執(zhí)行器 6 感性認(rèn)識(shí)各種閥門。會(huì)根據(jù)工藝條件正確選用控制閥特別是氣開閥、氣關(guān)閥。具備氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝及維護(hù)的相關(guān)知識(shí)。具備電-氣閥門定位調(diào)整的相關(guān)知識(shí)。 1、掌握?qǐng)?zhí)行器在整個(gè)控制系統(tǒng)中的作用。 2、掌握氣動(dòng)執(zhí)行器的組成、結(jié)構(gòu)與分類。重點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)的正作用、反作用及適用場(chǎng)合。 3、掌握控制閥的四個(gè)基本流量特性，成因原因及適用的工藝場(chǎng)合，了解在實(shí)際生產(chǎn)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(guān)的選用。 5、掌握氣動(dòng)執(zhí)行器的安裝和維護(hù)注意事項(xiàng)。 6、了解電動(dòng)執(zhí)行器的組成及工業(yè)生產(chǎn)中使用的優(yōu)缺點(diǎn)。 7、了解電—?dú)廪D(zhuǎn)換器、閥門定位器的工作原理及其在執(zhí)行器動(dòng)作中的重要作用。 討論、敘述、仿真演示 2101 1-10 自動(dòng)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(shè)置過大、積分時(shí)間過小、微分時(shí)間太長等。會(huì)通過P、I參數(shù)的調(diào)整得到理想的控制曲線，從而加深對(duì)控制規(guī)律的進(jìn)一步了解。 1、掌握控制器在整個(gè)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(diǎn)是P、PI、PID控

14、制。明確放大倍數(shù)、比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間所代表的具體意義及在控制中各自的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)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(xué)進(jìn)度表 序號(hào) 周次 學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題 主要教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)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(dòng)化的重要性及主要內(nèi)容 儀表的性能指標(biāo) 講解、描述、討論 查閱資料 2 2 3 儀表特性參數(shù) 壓力檢測(cè)及儀表 儀表的性能指標(biāo) 工程壓力概念及各彈簧管壓力表的檢測(cè)原理 講解、描述 書面習(xí)題 3 3 3

15、 壓力檢測(cè)及儀表 彈簧管式壓力表的選型原則 電容式壓力表的檢測(cè)原理及選型導(dǎo)壓管及附件安裝要求與原因 講解、描述、討論 書面習(xí)題查閱資料 4 4 3 壓力檢測(cè)及儀表 流量檢測(cè)及儀表 其他壓力表的檢測(cè)原理 流量的概念、流量計(jì)的分類 講解、描述、、討論 書面習(xí)題 5 5 3 流量檢測(cè)及儀表 差壓流量計(jì)的原理及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、差壓流量計(jì)的安裝要求 講解、描述 查閱資料 6 6 3 流量檢測(cè)及儀表 其它流量計(jì)的檢測(cè)原理及應(yīng)用場(chǎng)合 講解、描述、討論 書面習(xí)題 7 7 3 物位檢測(cè)及儀表 物位的概念及各物位計(jì)的分類；差壓式物位計(jì)的工作原理

16、及零點(diǎn)遷移的計(jì)算及應(yīng)用。 講解、描述、討論 書面習(xí)題 8 8 3 物位檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)及儀表 其他物位檢測(cè)儀表的檢測(cè)原理及適用場(chǎng)合 溫度檢測(cè)的重要性及檢測(cè)方法及儀表分類、簡(jiǎn)單溫度計(jì)的介紹 熱電偶溫度計(jì)的工作原理、種類應(yīng)用場(chǎng)合 講解、描述、討論 書面習(xí)題查閱資料 9 9 3 溫度檢測(cè)及儀表 幾個(gè)熱電偶定律及有關(guān)溫度補(bǔ)償方法；正確查讀分度表 熱電阻工作原理種類應(yīng)用場(chǎng)合及具體接線方法對(duì)測(cè)量誤差的影響。測(cè)溫元件的安裝事項(xiàng)及原因 講解、描述、查表 書面習(xí)題 10 10 3 顯示儀表 自動(dòng)控制基礎(chǔ) 自動(dòng)電子電位差計(jì)、自動(dòng)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(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的內(nèi)容、組成 講解、描述、討論 查閱資料 11 11 3 自動(dòng)控制基礎(chǔ) 自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖；自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類；自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程 講解、描述 書面習(xí)題查閱資料 12 12 3 自動(dòng)控制基礎(chǔ) 過程建模 自動(dòng)控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)好壞的主要因素 研究對(duì)象特性及系統(tǒng)建模的重要性及方法。描述對(duì)象特性的幾個(gè)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(rèn)識(shí)、氣動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)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(hù)；電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；電氣閥門定位器的結(jié)構(gòu)與作用 講解、描述、、討論 書面作業(yè)查閱資料 15 15 3 自動(dòng)控制儀表 概述、基本控制規(guī)律及其對(duì)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(dòng)控制儀表 基本控制規(guī)律對(duì)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(shí)驗(yàn) 三、教學(xué)材料 教材: 《化工儀表及自動(dòng)化》厲玉鳴 化學(xué)工業(yè)出版社 參考資料:《集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用》常慧玲 化學(xué)工業(yè)出版社 《化工仿真操作

19、實(shí)訓(xùn)》陳群 化學(xué)工業(yè)出版社 儀器設(shè)備：在教學(xué)過程中，應(yīng)用多媒體、投影儀等教學(xué)資源輔助教學(xué)及仿真軟件。 四、教學(xué)組織形式 1．在教學(xué)過程中的第一學(xué)期教學(xué)內(nèi)容主要以理論知識(shí)為主，配要仿真操作，從操作中加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。為 2．在教學(xué)過程中，實(shí)行理論實(shí)踐一體化教學(xué)，廣泛應(yīng)用圖片、動(dòng)畫等教學(xué)資源輔助教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的成就動(dòng)機(jī)。 3．教學(xué)過程中采用討論、提問、及小組個(gè)人訓(xùn)練等形式，強(qiáng)化學(xué)生思考和分析解決問題的能力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，同時(shí)強(qiáng)化安全教育，提高安全意識(shí)。 4、強(qiáng)化化工生產(chǎn)中各儀表的應(yīng)用范圍及安裝維護(hù)注意事項(xiàng)，為日后的崗位訓(xùn)練打下一定的基礎(chǔ)。 五、考核方案 平時(shí)成績(jī)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(nèi)容的處理說明： 本課程為基于典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程主控操作的課程，現(xiàn)有的《化工儀表與自動(dòng)化》、《化工仿真操作實(shí)訓(xùn)》等教材不能滿足本課程教學(xué)的需要，因此在教學(xué)過程中，加入大量的目前化工生產(chǎn)實(shí)際使用的各類儀表的檢測(cè)原理、結(jié)構(gòu)、適用范圍、選型及安裝注意事項(xiàng)等等，以增進(jìn)學(xué)生的知識(shí)面，切實(shí)與實(shí)際生產(chǎn)接軌。