《儀表與自動化》課程教學(xué)大綱

《儀表與自動化》課程教學(xué)大綱一、基本情況課程代碼：1031239101課程名稱（中/英文）：儀表與自動化/InstrumentalandAutomation課程類別：專業(yè)選修課開課學(xué)期：第七學(xué)期學(xué)分：1.5總學(xué)時：24學(xué)時理論學(xué)時：24學(xué)時實驗/實踐學(xué)時：0學(xué)時適用專業(yè)：環(huán)境工程適用對象：本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、電工與電子技術(shù)、大學(xué)物理開課學(xué)院：機(jī)械學(xué)院二、課程簡介儀表與自動化是環(huán)境工程的專業(yè)選修課，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解自動化儀表的基本知識和自動控制系統(tǒng)的基本組成原理，對過程自控系統(tǒng)及相應(yīng)的自動化儀表有一個全面的了解，掌握最基本的自動控制方面的知識和過程檢測儀表、控制儀表的工作原理和工作性能，從而便于在生產(chǎn)實踐中能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，為自動控制系統(tǒng)的設(shè)計提供合理的、準(zhǔn)確的工藝條件及數(shù)據(jù)。三、課程教學(xué)目標(biāo)1.課程對畢業(yè)要求的支撐2.課程教學(xué)目標(biāo)（1）了解自動化儀表、自動控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。（2）了解各種測控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。（3）掌握簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計、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：了解自動化儀表、自動控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。過程檢測和控制儀表工作原理和工作性能；化工儀表及自動化的應(yīng)用、作用及內(nèi)容；自動控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)；化工儀表及自動化所涉及的基本知識。1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.案例分享課4.動畫視頻目標(biāo)2：了解各種測控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。各種測控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；了解各種檢測儀表的結(jié)構(gòu)特點；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：掌握簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計、參數(shù)整定方法。簡單控制系統(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.動畫視頻3.主要教學(xué)內(nèi)容與課程教學(xué)目標(biāo)之間的對應(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)難點教學(xué)活動第一章自動控制系統(tǒng)基本概念了解化工儀表及自動化的應(yīng)用、以及自動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成結(jié)構(gòu)。1.1化工自動化的主要內(nèi)容1.2自動控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式1.4自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)了解化工儀表及自動化的應(yīng)用、作用；掌握化工儀表及自動化所涉及的基本知識和自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)?！颈菊轮攸c】自動控制系統(tǒng)的基本組成、品質(zhì)指標(biāo)?！颈菊码y點】管道及儀表流程圖。【課程介紹】本門課程的背景、目的、任務(wù)、意義和具體要求【課堂講授】化工自動化的基本內(nèi)容、自動控制系統(tǒng)的描述形式及過程響應(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)第二章過程特性及其數(shù)學(xué)模型掌握對象特性參數(shù)的定義、特點，了解對象數(shù)學(xué)模型的建立方法。2.1化工過程的特點及其描述方法2.2對象數(shù)學(xué)模型的建立2.3描述對象特性的參數(shù)重點學(xué)習(xí)對象特性參數(shù)的定義、特點，結(jié)合專業(yè)特點講授對象數(shù)學(xué)模型的建立方法?！颈菊轮攸c】化工過程的數(shù)學(xué)模型?！颈菊码y點】對象數(shù)學(xué)模型的建立。【課前預(yù)習(xí)】化工過程的數(shù)學(xué)建模方法。【課堂講授】化學(xué)過程的描述方法、過程建模的基本方式、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)第三章檢測儀表與傳感器掌握測量過程中的基本概念；掌握各種檢測儀表的工作原理、使用；了解各種檢測儀表的結(jié)構(gòu)特點。3.1概述3.2壓力檢測及儀表3.3流量檢測及儀表3.4物位檢測及儀表3.5溫度檢測及儀表掌握自動化儀表中檢測儀表的工作原理，了解其結(jié)構(gòu)特點，熟悉各種檢測儀表應(yīng)用范圍。【本章重點】各種檢測儀表的工作原理?！颈菊码y點】各種檢測儀表應(yīng)用選型?！菊n前預(yù)習(xí)】四大熱工檢測參量的基本檢測方法?！菊n堂講授】檢測儀表的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，以及相應(yīng)的檢測方法?！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)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響。4.1概述4.2基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響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)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響?！颈菊轮攸c】基本控制規(guī)律?！颈菊码y點】基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響?！菊n前預(yù)習(xí)】控制儀表的基本功能和其結(jié)構(gòu)特點?！菊n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?！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、電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與分類，閥門定位器的工作原理；掌握氣動執(zhí)行器的工作原理、控制閥的選擇。5.1氣動執(zhí)行器5.2電動執(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、電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與分類，閥門定位器的工作原理；掌握氣動執(zhí)行器的工作原理、控制閥的選擇【本章重點】氣動執(zhí)行器?！颈菊码y點】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、電動執(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?！玖?xí)題作業(yè)】P152，1、13、15【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第六章簡單控制系統(tǒng)了解簡單控制系統(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量元件特性的影響。6.1簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成6.2簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計6.3控制器參數(shù)的工程整定了解簡單控制系統(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量元件特性的影響。【本章重點】簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計?！颈菊码y點】被控變量的選擇、操縱變量的選擇。【課前預(yù)習(xí)】簡單控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。【課堂講授】簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，及其控制系統(tǒng)設(shè)計?！玖?xí)題作業(yè)】P169，1、4、10【教學(xué)方式】講授\案例教學(xué)第九章計算機(jī)控制系統(tǒng)了解計算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(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)場總線控制系統(tǒng)9.4網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)了解計算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(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】計算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理?！菊n前預(yù)習(xí)】計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成?！菊n堂講授】計算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(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)安排序號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時對應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點1第一章自動控制系統(tǒng)基本概念21、32第二章過程特性及其數(shù)學(xué)模型21、33第三章檢測儀表與傳感器81、24第四章自動控制儀表41、2、35第五章執(zhí)行器21、26第七章簡單控制系統(tǒng)41、2、37第九章計算機(jī)控制系統(tǒng)21、2合計24六、課內(nèi)實驗教學(xué)安排七、課程考核方式與評分標(biāo)準(zhǔn)1、考核方式教學(xué)目標(biāo)的考核方式序號教學(xué)目標(biāo)考核內(nèi)容考核方式1了解自動化儀表、自動控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。過程檢測和控制儀表工作原理和工作性能；化工儀表及自動化的應(yīng)用、作用及內(nèi)容；自動控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)；化工儀表及自動化所涉及的基本知識。課堂討論+習(xí)題作業(yè)+期末論文（或方案設(shè)計）2了解各種測控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。各種測控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；了解各種檢測儀表的結(jié)構(gòu)特點；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）3掌握簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計、參數(shù)整定方法。簡單控制系統(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）2、總成績構(gòu)成總成績構(gòu)成表序號教學(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)占總成績比例課堂討論+習(xí)題作業(yè)期末論文或方案設(shè)計1了解自動化儀表、自動控制系統(tǒng)的基本概念，組成、分類、工作原理及性能指標(biāo)。30%30%0.32了解各種測控儀表的基本工作原理和應(yīng)用；計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和典型應(yīng)用。30%30%0.33掌握簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計、參數(shù)整定方法。40%40%0.4考核方式占總成績比例40%60%100%3、評分標(biāo)準(zhǔn)1）、課堂討論評分標(biāo)準(zhǔn)課堂研討提問可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的專注度，采用現(xiàn)場記錄打分模式給出成績。預(yù)習(xí)和課堂研討評分標(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，并有自己獨到的見解積極參加課堂討論能夠主動參加課堂討論不能主動參加課堂討論2）、習(xí)題作業(yè)評分標(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)度提前完成按時完成延時完成沒有完成獨立完成情況獨立完成獨立完成基本獨立完成有抄襲現(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)范計算結(jié)果錯誤、流程不規(guī)范3）、期末論文或括方案設(shè)計評分標(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)度提前完成按時完成延時完成沒有完成完整性方案能夠覆蓋80%以上設(shè)計內(nèi)容方案能夠覆蓋60%以上設(shè)計內(nèi)容方案能夠覆蓋40%以上設(shè)計內(nèi)容方案能夠覆蓋40%以下設(shè)計內(nèi)容解決問題的方案合理性方案能夠解決80%以上的主要問題方案能夠解決60%以上的主要問題方案能夠解40%以上的主要問題不能制定方案八、教材、參考書目、重要文獻(xiàn)以及課程網(wǎng)絡(luò)資源建議教材：厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（化學(xué)工程與工藝專業(yè)適用）(第六版