适用对象：三年制化学工艺专业
化工仪表及自动化课程教学大纲
课程名称 中文：化工仪表及自动化 英文：Chemical measuring appliance and automation 一、课程的性质与任务 化工仪表自动化是化工专业的主要专业课程之一，是使学生对化工生产当中一些主要检 测仪表以及如何实现化工生产中自动控制有所了解。 该课程的主要教学任务是：通过本课程的学习，使学生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；能设计一些比较 简单的控制方案。 二、课程能力培养目标 1、掌握各种化工测量仪表的原理、结构、功能以及它们的优缺点。 2、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。 3、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。 4、了解自动控技术的新发展及新型的检测和控制装置 三、课程的教学内容 绪论（2学时） 对我国目前化工仪表的发展状况有所了解，知道在化工生产当中重要的检验参数有什么，建 立起自动化控制的初步概念。 第一章 检测仪表基本知识（2学时） 一、教学目标 了解检测仪表的常用参数的作用，理解不同的检测仪表各自的工作原理。 二、教学重、难点 误差产生的原因及分类，评价仪表品质指标好坏的依据。掌握仪表准确度的确定方法，掌握 相对百分误差与变差的区别。理解灵敏度、反映时间、线性度、重复性的概念。了解测量方法的 分类。 三、教学内容 掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。了解仪表的性能指标。 第一节测量过程与测量误差 第二节检测仪表的品质指标 第三节检测系统中的常见信号类型 第四节检测系统中信号的传递形式 第五节检测仪表与测量方法的分类 第六节化工检测的发展趋势 习题： 作业：1、仪表准确度等级的计算，2、仪表变差的计算,
第二章 压力检测（4学时）
一、教学目标
通过本章学习，了解有关于压力的知识以及一些常见的测压仪表，掌握弹性式压力计以及电 气式压力计的工作原理，牢记一些常见的弹性元件及其特点。压力仪表的安装常识。 二、教学重、难点
弹簧管压力表的构造及其测量原理，应变片式压力传感器的工作原理，仪表测量范围的确定， 仪表测压点的选取。 三、教学内容
第一节压力单位及测压仪表 第二节弹性式压力计 第三节电气式压力计 第四节智能式变送器 第五节压力计的选用及安装 习题：
作业：1、压力的概念，表压力、绝对压力、负压力之间的关系。2、感测压力的弹性元件有 哪几种？各有何特点？ 3、压力表的选取计算。
第三章 流量检测（6学时）
一、教学目标
通过本章学习，掌握差压式流量计和转子流量计的工作原理，了解旋涡流量计、质量流量计 和一些其他流量计的工作原理，掌握一些常见的节流装置的选用方法。 二、教学重、难点
1、掌握差压式流量计与转子式流量计在工作原理上的差异。 2、掌握靶式流量计与椭圆齿轮流量计在处理流体时的不同。 三、教学内容
第一节压差式流量计 第二节转子流量计 第三节旋涡流量计 第四节质量流量计
第五节其他流量计 习题：
作业：1、节流现象，2、补偿式质量流量计有哪几种方法。
第四章物位检测（4学时）
一、教学目标
了解物位检测的重要意义，了解几种常见的物位检测仪表。掌握差压式液位计的工作原理, 掌握电容式物位计的两种测量形式。 二、教学重、难点
1、零点迁移及迁移方向的判断 2、计算正负迁移量
3、称重式液罐计量仪的工作原理 第一节物位检测的意义及主要类型 第二节差压式液位计 第三节其他物位计 习题：
作业：1.常见的物位检测仪表的种类,2.迁移量的计算
第五章 温度检测（4学时）
一、教学目标
通过本章学习，了解一些常见的温标，温度检测的基本原理。掌握热电偶温度计和热电阻温 度计的测温原理。 二、教学重、难点
1、热电现象
2、插入第三种导体对热电偶整体的热电势有无影响 3、补偿导线的作用 三、教学内容
第一节概述
第二节热电偶温度计 第三节热电阻温度计 第四节温度变送器 习题：
作业：1.常见的温度检测仪表的类型2.测量温度的计算
第六章 显示仪表（4学时）
一、教学目标
通过本章学习，掌握模拟式显示仪表的工作原理及两种方式，了解数字式显示仪表的构造及 组成。
二、教学重、难点
1、自动平衡电子电位差计和电子自动平衡电桥在工作原理的区别。 2、A-D模数转换器的工作原理 三、教学内容
第一节模拟式显示仪表 第二节数字式显示仪表 第三节新型显示仪表 习题：
作业：1、桥路中电阻的计算
2、电子自动电位差计是如何实现对热电偶冷端温度自动补偿的
第七章自动控制系统概述（4学时）
一、教学目标
使学生对自动化控制有一个大体的概念，知道在自动控制系统中各个部分所起的作用是什 么，他们各自有什么特点，担负什么角色。 二、教学重、难点
自动控制系统的组成及各组成部分的作用以及相互影响和联系；自动控制系统中常用的各种 述语，方块图的意义及画法 三、教学内容
第一节自动控制系统的组成 第二节自动控制系统的方框图 第三节 过渡过程和品质指标 习题：
作业：1.自动化系统的组成2.最大偏差、超调量、余差、衰减比的计算
第八章 对象特性和建摸（2学时）
一、教学目标
让学生熟悉建立一些简单数学模型的方法，掌握影响被控对象的几个特征参数。 二、教学重、难点
机理建模；被控对象特性参数的物理意义及其对控制质量的影响；被控对象特性获取。 三、教学内容
第一节数学模型及描述方法 第二节数学模型的主要形式 第三节描述对象特性的参数 习题：
作业：反映对象特性的参数有哪些，物理意义是什么？
第九章基本控制规律（6学时）
一、教学目标
让学生对控制器如何对生产过程进行的情况有所了解。理解几种常见的控制规律，掌握其基 本控制特点。 二、教学重、难点
各种基本控制规律及其特点；比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响；DDZ-III型 控制器的特点和基本组成。 三、教学内容
第一节位式控制 第二节比例控制 第三节积分控制 第四节微分控制 习题：
作业：1、四种控制规律的特点及用途
第十章 自动控制仪表（2学时）
一、教学目标
让学生熟悉一些常见控制仪表，了解几种不同的控制仪表的划分方式，掌握气动单元组合仪 表和电动单元组合仪表各自的组成单元以及它们之间的不同。 二、教学重、难点
理解电动单元组合仪表和气动单元组合仪表它们各自的优缺点，理解模拟式控制仪表和数字 式控制仪表的工作原理。 三、教学内容
第一节控制仪表的作用与分类 第二节模拟式控制仪表 第三节数字式控制仪表 习题：
作业：什么叫单元组合式仪表和基地式控制仪表？各有什么特点?
第十一章 执行器（2学时）
一、教学目标
了解执行器在自动化系统当中所起到的主要作用是，能够在不同的条件下合理的选择不同的 执行器。
二、教学重、难点
控制阀的流量特性和意义；气动执行器的气开、气关形式及其选择原则；电动执行器的基 本原理。 三、教学内容
第一节气动执行器
第二节 阀门定位器与电-气转换器 第三节电动执行器 习题：
作业：1.试说明不同结构的控制阀的使用场合。
2.什么叫等百分比特性，与线形特性比较有什么特点。
第十二章简单控制系统（4学时）
一、教学目标
了解简单控制系统在实际生产当中的应用及重要作用，能够分析自动控制系统方框图，能够 利用简单控制系统解决一些小问题。 二、教学重、难点
控制器正、反作用确定，对被控变量的选择，对控制规律的选择。 三、教学内容
第一节概述
第二节被控变量的选择 第三节操纵变量的选择
第四节控制器控制规律的选择及参数整定 第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题 习题：
作业：1.确定示意图中的被控对象、被控变量、和操纵变量。
2.确定被控变量的原则是什么。
第十三章 典型化工单元的控制方案（2学时）
一、教学目标
了解在化工生产当中一些简单的控制方案，对一些比较典型的化工设备能够知道可以选用的 自动控制方案有那几中，能够根据不同的场合选用不同的方案。 二、教学重、难点
掌握离心泵和往复泵控制方案的特点；掌握传热设备控制的一般方法；精馏塔提馏段温控与 精馏段温控的特点与方法。 三、教学内容
第一节 流体输送设备的自动控制 传热设备的自动控制方案 精馏塔的自动控制 化学反映第二节 器的自动控制 习题：
第三节 作业：1.离心泵的控制方案的有哪几种？各有什么优缺点? 第四节 四、课时安排
章序 理论学时 实践学时| 理论学时 48 总学时
五、实训内容与学时分配 六、教材及参考书目 （一）教材
《化工仪表及自动化》主编：厉玉鸣化学工业出版社 （二）参考书目
《化工仪表及自动化例题习题集》主编：厉玉鸣化学工业出版社 七、考试与成绩评定 （一）考试形式
1、个人技能考试（考核）安排在平时分段进行，主要考核学生的实际操作能力，采取实验操作 的方式。
2、期末课程结束时集中进行综合考试，采用闭卷笔试方式。 （二）成绩评定
1、学生必须独立完成规定的技能考试（考核），并达到规定的考核标准，否则不得参加期末综合 考试。 绪论 2 1 2 | 2 4 | 3 6 | 4 5 6 4 |
| 7 4 | 8 2 | 9 6 |
10 11 12 13 2 | 2 | 4 2 4 4 |
2.两侧均无相变化的换热器常采用哪几种控制方案?
实践学时 0 机动 8
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2、期末考试成绩60分或以上为合格。 八、其他说明（课程教学建议） （一）教学组织 本课程的专业性、技能性很强，教学中应以教师为主导，学生为主体，注意产学结合，采用多种 教学组织形式（班级授课、分组实训、集中实验、个别辅导）授课。 （二）教学方法 在教学方法和手段上，要充分利用各种教学媒体，应用现场教学等教学方法，调动学生的积极性， 培养学生独立解决问题的能力。 （三）实践教学 本课程的实践性教学可采用随堂练习、综合课业、实习实验、等多种形式进行，并注意紧密结合 专业工作实际。 （四）教学评价 化工仪表及自动化课程是应用化工专业的基础课程，在教学中应针对专业特点，加强职业道德的 培养；不断拓宽学生对化工仪表的认知面；不断改进学生专业技能与理论知识的考核力度及方式 方法，提高教学水平。
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