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27056 化工仪表及自动化
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南京工业大学编 （高纲号 0734）
一、课程设置目的与要求
（一）课程设置目的
使工科非电气信息类专业学生了解包括检测技术、控制仪表和各种控制系统在内的过程自动化的基本知识，能根据工艺的需要，独立或与自动化专业人员共同提出合理的自动控制方案。
（二）本课程的基本要求
通过本课程的学习，应考者应能够了解主要工艺参数的测量方法和仪表的工作原理及特点；能根据工艺要求，初步掌握常用的测量仪表及调节仪表的选用；能了解过程自动化初步知识，理解基本调节规律，懂得调节器参数对调节质量的影响；基本掌握自动化系统的投运和参数整定。
二、课程内容与考核目标
第一章 控制系统概述
1. 概述
基本要求：
掌握自动控制的基本概念；熟悉自动控制系统的组成、分类；了解自动控制发展简史。
重 点：
自动控制系统的反馈原理及分类。
难 点：
自动控制系统的反馈原理。
第二章 控制系统分析方法（2学时）
基本要求：
掌握简单控制系统方块图的基本组成、各环节的作用，能根据工艺流程图画出系统方块图；了解对象数学模型的建立方法，明确过程特性参数K、T、t的物理意义；了解瞬态响应分析方法，掌握系统过渡品质指标的基本概念。
重 点：
控制系统方块图的组成及各环节的作用；过程特性参数K、T、t的物理意义；系统过渡过程品质指标。
难 点：
控制系统方块图的画法；K、T、t的物理意义的理解；过渡过程品质指标的求法。
第三章 简单控制系统 (4学时)
1、简单控制系统组成原理及分析
2、简单控制系统设计
3、简单控制系统的投运及参数整定
基本要求：
掌握简单控制系统的组成及分析方法、设计方法；了解简单控制系统的投运及参数方法。
重 点：
简单控制系统的组成及分析方法；简单控制系统的设计方法。
难 点：
简单控制系统设计中调节器调节规律、正反作用的选择，调节阀气开气关型式的选择；控制系统控制过程的分析。
第四章 复杂控制系统（8学时）
1、串级控制系统
2、均匀控制系统
3、比值控制系统
4、分程控制系统
5、选择性控制系统
6、前馈控制系统
基本要求：
掌握各复杂控制系统的组成、特点及应用场合。
重 点：
串级控制系统的组成、特点、副回路的选择，主副调节器正反作用的选择，的工程整定。
难 点：
串级控制系统的优点，副回路的确定原则，主副调节器正反作用的选择。
第五章 检测元件及变送器（10学时）
1、测量误差和测量仪表的性能指标
2、温度的检测及变送
3、压力的检测及变送
4、流量的检测及变送
5、物位的检测及变送
6、显示仪表
基本要求：
理解测量误差的基本概念；熟悉工业仪表的各项性能指标，掌握各测量仪表及变送器工作原理和使用。掌握电子电位差计、电子平衡电桥的工作原理及桥路各电阻的作用。
重 点：
测量仪表性能指标，热电偶温度计，电动温度变送器，弹性式压力计，压力计的选用差压式流量计及转子式流量计，差压式液位变送器。电子电位差计、电子平衡电桥的工作原理及其与相应的热电偶、热电阻的配用。
难 点：
热电偶温度计的工作原理及冷端温度补偿原理；差压式流量计测量原理及影响因素；差压式液位变送器零点迁移问题。电子电位差计的测量桥路及其与热电偶的配套使用。
第六章 调节器（6学时）
1、电动控制仪表概述
2、调节器的调节规律
3、模拟式调节器
4、数字式调节器
基本要求：
了解几种常用调节规律，掌握P、PI、PID调节的特点、使用及比例度、，积分时间和微分时间对调节过程的影响，熟悉DDZ-Ⅱ型电动调节器和DDZ-Ⅲ型电动调节器的构成、功能及使用。
重 点：
调节器的调节规律；DDZ-Ⅱ型电动调节器和DDZ-Ⅲ型电动调节器的使用。
难 点：
比例度、积分时间和微分时间对调节器输出的影响。
第七章 执行器（2学时）
1、气动薄膜调节阀
2、电动执行器
3、电-气转换器及电-气阀门定位器
基本要求：
明确执行器在系统中的地位，掌握气开气关阀的选用原则，了解流量特性的影响，了解电动执行器、电-气转换器、电-气阀门定位器的工作原理。
重 点：
气动调节阀气开气关的选择；调节阀的流量特性。
难 点：
气动调节阀气开气关的选择。
第八章 计算机控制（2学时）
1、计算机控制概述
2、DCS与PLC
3、现场总线技术
基本要求：
了解计算机控制系统组成，了解DCS体系结构及应用，了解PLC组成原理及应用、了解现场总线技术对控制系统的影响。
重 点：
了解各类计算机控制系统的组成原理。
难 点：
比较各类计算机控制系统的优势、应用特色及发展前景。
实验
1、电子电位差计校验 验证性实验
基本要求：
了解电子电位差计的构造，掌握其使用与校验方法。
重 点：
电子电位差计的校验方法。
难 点：
电子电位差计零点的校验及校验数据的处理。
2、电子平衡电桥检定 验证性实验
基本要求：
了解电子平衡电桥的结构，掌握其使用与检定方法。
重 点：
电子平衡电桥的检定方法与全行程时间的测定。
难 点：
电子平衡电桥检定数据的处理。
3、电动调节器性能试验 验证性实验
基本要求：
了解电动调节器的构造，使用与试验方法。
重 点：
电动调节器的调校。
难 点：
电动调节器比例度，积分时间，微分时间的测试。
4、DDZ—Ⅲ型温度变送器调校实验 验证性实验
基本要求：
掌握DDZ—Ⅲ型温度变送器的结构和工作原理；熟悉并掌握温度变送器使用中的不同接法。
重 点：
热电偶及热电阻温度变送器的调校。
难 点：
基本误差及变差的校验。
5、自动控制系统实验 综合性实验
基本要求：
掌握测取压力或温度对象动态特性的方法和自动调节系统的投运方法，了解简单和串级系统调节器参数的工程整定方法。
重 点：
自动调节系统的投运方法。
难 点：
系统投运过程中比例度，积分时间和微分时间对过渡过程的影响。
参考教材：
《过程控制》，林锦国主编，东南大学出版社，2006年。
一、课程设置目的与要求
（一）课程设置目的
使工科非电气信息类专业学生了解包括检测技术、控制仪表和各种控制系统在内的过程自动化的基本知识，能根据工艺的需要，独立或与自动化专业人员共同提出合理的自动控制方案。
（二）本课程的基本要求
通过本课程的学习，应考者应能够了解主要工艺参数的测量方法和仪表的工作原理及特点；能根据工艺要求，初步掌握常用的测量仪表及调节仪表的选用；能了解过程自动化初步知识，理解基本调节规律，懂得调节器参数对调节质量的影响；基本掌握自动化系统的投运和参数整定。
二、课程内容与考核目标
第一章 控制系统概述
1. 概述
基本要求：
掌握自动控制的基本概念；熟悉自动控制系统的组成、分类；了解自动控制发展简史。
重 点：
自动控制系统的反馈原理及分类。
难 点：
自动控制系统的反馈原理。
第二章 控制系统分析方法（2学时）
基本要求：
掌握简单控制系统方块图的基本组成、各环节的作用，能根据工艺流程图画出系统方块图；了解对象数学模型的建立方法，明确过程特性参数K、T、t的物理意义；了解瞬态响应分析方法，掌握系统过渡品质指标的基本概念。
重 点：
控制系统方块图的组成及各环节的作用；过程特性参数K、T、t的物理意义；系统过渡过程品质指标。
难 点：
控制系统方块图的画法；K、T、t的物理意义的理解；过渡过程品质指标的求法。
第三章 简单控制系统 (4学时)
1、简单控制系统组成原理及分析
2、简单控制系统设计
3、简单控制系统的投运及参数整定
基本要求：
掌握简单控制系统的组成及分析方法、设计方法；了解简单控制系统的投运及参数方法。
重 点：
简单控制系统的组成及分析方法；简单控制系统的设计方法。
难 点：
简单控制系统设计中调节器调节规律、正反作用的选择，调节阀气开气关型式的选择；控制系统控制过程的分析。
第四章 复杂控制系统（8学时）
1、串级控制系统
2、均匀控制系统
3、比值控制系统
4、分程控制系统
5、选择性控制系统
6、前馈控制系统
基本要求：
掌握各复杂控制系统的组成、特点及应用场合。
重 点：
串级控制系统的组成、特点、副回路的选择，主副调节器正反作用的选择，的工程整定。
难 点：
串级控制系统的优点，副回路的确定原则，主副调节器正反作用的选择。
第五章 检测元件及变送器（10学时）
1、测量误差和测量仪表的性能指标
2、温度的检测及变送
3、压力的检测及变送
4、流量的检测及变送
5、物位的检测及变送
6、显示仪表
基本要求：
理解测量误差的基本概念；熟悉工业仪表的各项性能指标，掌握各测量仪表及变送器工作原理和使用。掌握电子电位差计、电子平衡电桥的工作原理及桥路各电阻的作用。
重 点：
测量仪表性能指标，热电偶温度计，电动温度变送器，弹性式压力计，压力计的选用差压式流量计及转子式流量计，差压式液位变送器。电子电位差计、电子平衡电桥的工作原理及其与相应的热电偶、热电阻的配用。
难 点：
热电偶温度计的工作原理及冷端温度补偿原理；差压式流量计测量原理及影响因素；差压式液位变送器零点迁移问题。电子电位差计的测量桥路及其与热电偶的配套使用。
第六章 调节器（6学时）
1、电动控制仪表概述
2、调节器的调节规律
3、模拟式调节器
4、数字式调节器
基本要求：
了解几种常用调节规律，掌握P、PI、PID调节的特点、使用及比例度、，积分时间和微分时间对调节过程的影响，熟悉DDZ-Ⅱ型电动调节器和DDZ-Ⅲ型电动调节器的构成、功能及使用。
重 点：
调节器的调节规律；DDZ-Ⅱ型电动调节器和DDZ-Ⅲ型电动调节器的使用。
难 点：
比例度、积分时间和微分时间对调节器输出的影响。
第七章 执行器（2学时）
1、气动薄膜调节阀
2、电动执行器
3、电-气转换器及电-气阀门定位器
基本要求：
明确执行器在系统中的地位，掌握气开气关阀的选用原则，了解流量特性的影响，了解电动执行器、电-气转换器、电-气阀门定位器的工作原理。
重 点：
气动调节阀气开气关的选择；调节阀的流量特性。
难 点：
气动调节阀气开气关的选择。
第八章 计算机控制（2学时）
1、计算机控制概述
2、DCS与PLC
3、现场总线技术
基本要求：
了解计算机控制系统组成，了解DCS体系结构及应用，了解PLC组成原理及应用、了解现场总线技术对控制系统的影响。
重 点：
了解各类计算机控制系统的组成原理。
难 点：
比较各类计算机控制系统的优势、应用特色及发展前景。
实验
1、电子电位差计校验 验证性实验
基本要求：
了解电子电位差计的构造，掌握其使用与校验方法。
重 点：
电子电位差计的校验方法。
难 点：
电子电位差计零点的校验及校验数据的处理。
2、电子平衡电桥检定 验证性实验
基本要求：
了解电子平衡电桥的结构，掌握其使用与检定方法。
重 点：
电子平衡电桥的检定方法与全行程时间的测定。
难 点：
电子平衡电桥检定数据的处理。
3、电动调节器性能试验 验证性实验
基本要求：
了解电动调节器的构造，使用与试验方法。
重 点：
电动调节器的调校。
难 点：
电动调节器比例度，积分时间，微分时间的测试。
4、DDZ—Ⅲ型温度变送器调校实验 验证性实验
基本要求：
掌握DDZ—Ⅲ型温度变送器的结构和工作原理；熟悉并掌握温度变送器使用中的不同接法。
重 点：
热电偶及热电阻温度变送器的调校。
难 点：
基本误差及变差的校验。
5、自动控制系统实验 综合性实验
基本要求：
掌握测取压力或温度对象动态特性的方法和自动调节系统的投运方法，了解简单和串级系统调节器参数的工程整定方法。
重 点：
自动调节系统的投运方法。
难 点：
系统投运过程中比例度，积分时间和微分时间对过渡过程的影响。
参考教材：
《过程控制》，林锦国主编，东南大学出版社，2006年。
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