《儀表與自動(dòng)化》課程教學(xué)大綱

《儀表與自動(dòng)化》課程教學(xué)大綱一、基本情況課程代碼：1031239101課程名稱（中/英文）：儀表與自動(dòng)化/InstrumentalandAutomation課程類別：專業(yè)選修課開(kāi)課學(xué)期：第七學(xué)期學(xué)分：1.5總學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)適用專業(yè)：環(huán)境工程適用對(duì)象：本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、電工與電子技術(shù)、大學(xué)物理開(kāi)課學(xué)院：機(jī)械學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介儀表與自動(dòng)化是環(huán)境工程的專業(yè)選修課，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動(dòng)化儀表的基本知識(shí)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成原理，對(duì)過(guò)程自控系統(tǒng)及相應(yīng)的自動(dòng)化儀表有一個(gè)全面的了解，掌握最基本的自動(dòng)控制方面的知識(shí)和過(guò)程檢測(cè)儀表、控制儀表的工作原理和工作性能，從而便于在生產(chǎn)實(shí)踐中能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供合理的、準(zhǔn)確的工藝條件及數(shù)據(jù)。三、課程教學(xué)目標(biāo)1.課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐2.課程教學(xué)目標(biāo)（1）了解自動(dòng)化儀表、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。（2）了解各種測(cè)控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。（3）掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、參數(shù)整定方法。課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法目標(biāo)1：了解自動(dòng)化儀表、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。過(guò)程檢測(cè)和控制儀表工作原理和工作性能；化工儀表及自動(dòng)化的應(yīng)用、作用及內(nèi)容；自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)；化工儀表及自動(dòng)化所涉及的基本知識(shí)。1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.案例分享課4.動(dòng)畫(huà)視頻目標(biāo)2：了解各種測(cè)控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。各種測(cè)控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；了解各種檢測(cè)儀表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；模擬控制器工作原理，了解數(shù)字控制器及新型控制系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.案例分享課目標(biāo)3：掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、參數(shù)整定方法。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成；被控變量的選擇、操縱變量的選擇及測(cè)量元件特性的影響；控制器參數(shù)的工程整定。1.授課2.案例分析和討論3.動(dòng)畫(huà)視頻3.主要教學(xué)內(nèi)容與課程教學(xué)目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系四、教學(xué)內(nèi)容章節(jié)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)活動(dòng)第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念了解化工儀表及自動(dòng)化的應(yīng)用、以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成結(jié)構(gòu)。1.1化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容1.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)了解化工儀表及自動(dòng)化的應(yīng)用、作用；掌握化工儀表及自動(dòng)化所涉及的基本知識(shí)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)。【本章重點(diǎn)】自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成、品質(zhì)指標(biāo)?！颈菊码y點(diǎn)】管道及儀表流程圖?！菊n程介紹】本門課程的背景、目的、任務(wù)、意義和具體要求【課堂講授】化工自動(dòng)化的基本內(nèi)容、自動(dòng)控制系統(tǒng)的描述形式及過(guò)程響應(yīng)分析。【習(xí)題作業(yè)】P16，4、6、21【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第二章過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型掌握對(duì)象特性參數(shù)的定義、特點(diǎn)，了解對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立方法。2.1化工過(guò)程的特點(diǎn)及其描述方法2.2對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立2.3描述對(duì)象特性的參數(shù)重點(diǎn)學(xué)習(xí)對(duì)象特性參數(shù)的定義、特點(diǎn)，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)講授對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立方法?！颈菊轮攸c(diǎn)】化工過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。【本章難點(diǎn)】對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立?！菊n前預(yù)習(xí)】化工過(guò)程的數(shù)學(xué)建模方法?！菊n堂講授】化學(xué)過(guò)程的描述方法、過(guò)程建模的基本方式、以及特性參數(shù)?！玖?xí)題作業(yè)】P32，4，14【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第三章檢測(cè)儀表與傳感器掌握測(cè)量過(guò)程中的基本概念；掌握各種檢測(cè)儀表的工作原理、使用；了解各種檢測(cè)儀表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。3.1概述3.2壓力檢測(cè)及儀表3.3流量檢測(cè)及儀表3.4物位檢測(cè)及儀表3.5溫度檢測(cè)及儀表掌握自動(dòng)化儀表中檢測(cè)儀表的工作原理，了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熟悉各種檢測(cè)儀表應(yīng)用范圍?！颈菊轮攸c(diǎn)】各種檢測(cè)儀表的工作原理。【本章難點(diǎn)】各種檢測(cè)儀表應(yīng)用選型?！菊n前預(yù)習(xí)】四大熱工檢測(cè)參量的基本檢測(cè)方法?！菊n堂講授】檢測(cè)儀表的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及相應(yīng)的檢測(cè)方法?！玖?xí)題作業(yè)】P104，2、6、21、38、51、65【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第四章自動(dòng)控制儀表了解基本控制規(guī)律、模擬控制器工作原理、數(shù)字控制器及新型控制系統(tǒng)；掌握基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響。4.1概述4.2基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響4.3數(shù)字式控制器4.4可編程序控制器了解模擬控制器工作原理、數(shù)字控制器及新型控制系統(tǒng)；掌握基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響?！颈菊轮攸c(diǎn)】基本控制規(guī)律?！颈菊码y點(diǎn)】基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響?！菊n前預(yù)習(xí)】控制儀表的基本功能和其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。【課堂講授】基本控制規(guī)律、數(shù)字控制器和可編程控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?！玖?xí)題作業(yè)】P140，3、10、22【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第五章執(zhí)行器了解氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與分類，閥門定位器的工作原理；掌握氣動(dòng)執(zhí)行器的工作原理、控制閥的選擇。5.1氣動(dòng)執(zhí)行器5.2電動(dòng)執(zhí)行器5.3電-氣轉(zhuǎn)換器及電-氣閥門定位器5.4數(shù)字閥與智能控制閥了解氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與分類，閥門定位器的工作原理；掌握氣動(dòng)執(zhí)行器的工作原理、控制閥的選擇【本章重點(diǎn)】氣動(dòng)執(zhí)行器?！颈菊码y點(diǎn)】電-氣轉(zhuǎn)換器及電-氣閥門定位器的應(yīng)用?！菊n前預(yù)習(xí)】執(zhí)行器的基本功能?！菊n堂講授】氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)、工作原理；電-氣閥門定位器的應(yīng)用案例、智能控制閥的基本工作原理。【習(xí)題作業(yè)】P152，1、13、15【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)了解簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成；基本掌握被控變量的選擇、操縱變量的選擇及測(cè)量元件特性的影響。6.1簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成6.2簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.3控制器參數(shù)的工程整定了解簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成；基本掌握被控變量的選擇、操縱變量的選擇及測(cè)量元件特性的影響?！颈菊轮攸c(diǎn)】簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?！颈菊码y點(diǎn)】被控變量的選擇、操縱變量的選擇。【課前預(yù)習(xí)】簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)?！菊n堂講授】簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)?！玖?xí)題作業(yè)】P169，1、4、10【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第九章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。9.1概述9.2集散控制系統(tǒng)9.3現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)9.4網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理?！颈菊轮攸c(diǎn)】計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理?！菊n前預(yù)習(xí)】計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成。【課堂講授】計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理?！玖?xí)題作業(yè)】【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)五、教學(xué)安排序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念21、32第二章過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型21、33第三章檢測(cè)儀表與傳感器81、24第四章自動(dòng)控制儀表41、2、35第五章執(zhí)行器21、26第七章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)41、2、37第九章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)21、2合計(jì)24六、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排七、課程考核方式與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1、考核方式教學(xué)目標(biāo)的考核方式序號(hào)教學(xué)目標(biāo)考核內(nèi)容考核方式1了解自動(dòng)化儀表、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。過(guò)程檢測(cè)和控制儀表工作原理和工作性能；化工儀表及自動(dòng)化的應(yīng)用、作用及內(nèi)容；自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)；化工儀表及自動(dòng)化所涉及的基本知識(shí)。課堂討論+習(xí)題作業(yè)+期末論文（或方案設(shè)計(jì)）2了解各種測(cè)控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。各種測(cè)控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；了解各種檢測(cè)儀表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；模擬控制器工作原理，了解數(shù)字控制器及新型控制系統(tǒng)。課堂討論+習(xí)期末論文（或方案設(shè)計(jì)）3掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、參數(shù)整定方法。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成；被控變量的選擇、操縱變量的選擇及測(cè)量元件特性的影響；控制器參數(shù)的工程整定。課堂討論+習(xí)題作業(yè)+期末論文（或方案設(shè)計(jì)）2、總成績(jī)構(gòu)成總成績(jī)構(gòu)成表序號(hào)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)在各考核方式中的比例教學(xué)目標(biāo)占總成績(jī)比例課堂討論+習(xí)題作業(yè)期末論文或方案設(shè)計(jì)1了解自動(dòng)化儀表、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。30%30%0.32了解各種測(cè)控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。30%30%0.33掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、參數(shù)整定方法。40%40%0.4考核方式占總成績(jī)比例40%60%100%3、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1）、課堂討論評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課堂研討提問(wèn)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的專注度，采用現(xiàn)場(chǎng)記錄打分模式給出成績(jī)。預(yù)習(xí)和課堂研討評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：考核內(nèi)容90-100分75-89分60-75分小于60分課堂討論積極參加課堂討論，并有自己獨(dú)到的見(jiàn)解積極參加課堂討論能夠主動(dòng)參加課堂討論不能主動(dòng)參加課堂討論2）、習(xí)題作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)嚴(yán)格杜絕相互抄襲及資料原樣抄襲，要求根據(jù)自己的理解，參考一些文獻(xiàn)進(jìn)行回答。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：考核內(nèi)容90-100分75-89分60-75分小于60分作業(yè)完成進(jìn)度提前完成按時(shí)完成延時(shí)完成沒(méi)有完成獨(dú)立完成情況獨(dú)立完成獨(dú)立完成基本獨(dú)立完成有抄襲現(xiàn)象基本概念掌握程度80%以上的概念清晰60%以上的概念清晰40%以上的概念清晰40%以下的概念清晰計(jì)算流程的規(guī)范和準(zhǔn)確性完全正確、規(guī)范基本正確、規(guī)范大部分正確、規(guī)范計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤、流程不規(guī)范3）、期末論文或括方案設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：考核內(nèi)容90-100分75-89分60-75分小于60分完成進(jìn)度提前完成按時(shí)完成延時(shí)完成沒(méi)有完成完整性方案能夠覆蓋80%以上設(shè)計(jì)內(nèi)容方案能夠覆蓋60%以上設(shè)計(jì)內(nèi)容方案能夠覆蓋40%以上設(shè)計(jì)內(nèi)容方案能夠覆蓋40%以下設(shè)計(jì)內(nèi)容解決問(wèn)題的方案合理性方案能夠解決80%以上的主要問(wèn)題方案能夠解決60%以上的主要問(wèn)題方案能夠解40%以上的主要問(wèn)題不能制定方案八、教材、參考書(shū)目、重要文獻(xiàn)以及課程網(wǎng)絡(luò)資源建議教材：厲玉鳴主編.化工儀表及自動(dòng)化（化學(xué)工程與工藝專業(yè)適用）(第六版