《過程控制設計與實踐》教學大綱

第頁ADDINCNKISM.UserStyle《過程控制設計與實踐》教學大綱課程編號：13180336英文名稱：DesignandPracticeofProcessControl學分：2學時：總學時2周，其中實踐2周先修課程：自動控制原理，過程控制及儀表，PLC原理及應用課程類別：專業(yè)方向選修課程授課對象：自動化專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第7學期一、課程描述和目標《過程控制設計與實踐》為自動化專業(yè)重要的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)之一。本課程設計主要對學生進行控制系統(tǒng)設計的訓練。本課程是為自動化類專業(yè)的四年級學生開設的專業(yè)方向模塊課。通過設計過程的學習，進一步掌握過程控制系統(tǒng)的原理、組成、控制策略，了解過程控制系統(tǒng)設計的步驟、規(guī)范等，掌握簡單過程控制系統(tǒng)的開發(fā)。學生通過本實踐環(huán)節(jié)的學習，不僅能達到解決過程控制工程中的一般問題，而且具有分析與設計的初步能力，為今后從事工業(yè)控制系統(tǒng)的設計與改造打下一定的基礎。本課程擬達到的課程目標:課程目標1：具備運用控制理論抽象實際工程問題，并用系統(tǒng)框圖描述表達課程目標2：具備查找資料，總結(jié)歸類，根據(jù)系統(tǒng)要求，設計可行、合理、經(jīng)濟的控制方案課程目標3：具備分析設計控制系統(tǒng)的原理圖、電氣圖能力，掌握常用繪圖和設計軟件，掌握文檔編寫，排版等能力課程目標4：具備搭建集成實驗設備/裝置能力二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重對應關系2.4能應用自動化工程專業(yè)知識分析自動化系統(tǒng)中的復雜工程問題的影響因素，評價解決方案的合理性。課程目標11M3.2能識別并考慮設計任務所面臨的社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等制約因素。課程目標21L3.3能設計自動化工程項目的電子電氣原理圖、硬件配置和控制程序。課程目標31H4.3能選用或搭建實驗裝置，采用科學的實驗方法，安全地開展實驗。課程目標41L（H—高，M—中，L—低）三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配實訓時間為2周，10個教學工作日。序號教學內(nèi)容基本要求學時教學方式對應課程目標1分配任務，查找文獻資料教師提出課程設計任務以及任務要求，學生理解設計任務，查閱相關文獻。1天集中指導、自主練習12確定設計方案提出設計方案并論證比較，確定整體設計方案。2天小組討論、自主設計、個別答疑1,2,43控制系統(tǒng)設計與調(diào)試根據(jù)選題的設計要求，確定對應被控對象，擬定控制系統(tǒng)方案。設計方案經(jīng)指導教師審查通過后，學生即可向?qū)嶒炇翌I取所需元器件、設計工具等材料。根據(jù)設計方案搭建被控對象，構(gòu)架控制系統(tǒng)硬件，設計軟件控制算法，編寫上位機程序，完成硬件和軟件系統(tǒng)調(diào)試。5天小組討論、自主設計、個別答疑2,44撰寫總結(jié)報告總結(jié)報告是學生對設計過程的系統(tǒng)總結(jié)。學生應按規(guī)定的格式編寫設計說明書。主要內(nèi)容有：1）設計任務與主要技術指標；2）方案比較選擇，控制系統(tǒng)方框圖，電氣原理圖，軟件流程圖，上位機界面等，以及設計參數(shù)的計算等；3）控制系統(tǒng)的調(diào)試方法以及測試記錄。2天小組討論、自主實踐、個別答疑2,3,4合計10天四、課程教學方法1.教學方法以課程目標為導向，以實物制作調(diào)試為重點，采用自主練習、個別答疑、集中指導方式，要求學生按階段完成課程設計，最后需要集中進行現(xiàn)場驗收，要求每個人進行系統(tǒng)演示和口頭匯報。重點支持畢業(yè)要求指標點：2.4，3.2，3.4，4.3。實踐制作教學方法：多人分工合作，自主練習、自主設計、自主實踐。重點支持畢業(yè)要求指標點：2.4，3.2，3.4，4.3。課外學習方法：要求學生在實踐制作前根據(jù)題目要求自主查找文獻、了解課題的常用設計方案，并討論比較，優(yōu)化方案。重點支持畢業(yè)要求指標點：2.4，3.2。項目驗收方法：完成項目設計并提交設計報告后，集中進行現(xiàn)場驗收，要求每個人進行系統(tǒng)演示和口頭匯報。重點支持畢業(yè)要求指標點：3.4。2.實習形式（1）以理論設計和實物制作操作兩方面進行。（2）學生以班為單位，分成若干組，每組4～6人，每個指導老師一般帶1～4組。該課程設計與實踐參考課題由教師擬定，4~6個學生成組，選擇1個課題，在教師的指導下設計制作完，參考題目如下：1）溫度過程控制系統(tǒng)設計2）單容液位過程控制系統(tǒng)設計3）流量過程控制系統(tǒng)設計4）雙容液位過程控制系統(tǒng)設計5）液位前饋控制系統(tǒng)設計6）溫度復合控制系統(tǒng)設計7）溫度-流量串級控制系統(tǒng)設計（3）每組學生設計一個控制系統(tǒng)項目，要求每個學生均參與所有的設計環(huán)節(jié)。具體題目由設計指導教師提供，題目必須與過程控制相關，必須包含：變送器、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等硬件，軟件包含上位機、控制算法等。（4）為學生提供專用的硬件實驗室，提供全部器件。五、學業(yè)評價和課程考核1．考核方式考試（）考查（√）2．成績記載百分制（）五級分制（√）3.成績總評課程設計結(jié)束后采取現(xiàn)場答辯驗收的形式，指導教師依據(jù)以下幾個方面來評定成績：（1）設計方案的正確性與合理性，控制實際性能以及驗收答辯的表現(xiàn)；（2）設計過程中的學習態(tài)度，實驗動手能力，包括控制系統(tǒng)制作水平、調(diào)試中分析解決問題的能力及創(chuàng)新精神等；（3）設計工作量；（4）總結(jié)報告撰寫的格式規(guī)范性和內(nèi)容的完整性。成績評定為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五個等級。其中100-90分為優(yōu)，89-80分為良好，79-70分為中等，69-60分為及格，50分以下為不及格。4.考核方案（1）平時成績（20%），其考核方案參見表5-1。主要包括設計過程中的學習態(tài)度，實驗室簽到，以及設計過程中與指導教師的交流反饋情況。表5-1平時成績的考核方案序號教學目標考察點占比%得分1學習態(tài)度遵守紀律，按進度認真完成。402實驗室簽到無故缺席1天，扣1分，無故缺席實習3天及以上者，該項成績?yōu)椴患案瘛?03設計過程中與指導教師的交流反饋。提問交流。20（2）演示答辯（50%），其考核方案參見表5-2。設計實物演示答辯過程由實訓指導組教師組織，學生演示設計作品并進行匯報和答辯。每組學生由組長主答辯，介紹成員分功及貢獻率，每位同學答辯不少于1個問題，由答辯組教師根據(jù)每位同學具體答辯情況評分。演示答辯占50%，其考核方案參見表5-2。演示答辯按項直接給定得分，計入表5-2。表5-2演示答辯的考核方案序號教學目標考察點占比%得分1能搭建尺寸合理，傳感器、變送器等布局合理的被控對象。動手制作能力202能在性能、成本、可靠性、實現(xiàn)難易度之間進行合理取舍，確定性價比優(yōu)化的方案。設計方案使用303能實現(xiàn)系統(tǒng)要求的性能、功能要求。實測數(shù)據(jù)與功能實現(xiàn)情況204能對現(xiàn)有系統(tǒng)的特性進行研究，并提出改進的建議。局限性分析105外觀設計系統(tǒng)布局20（4）設計報告（20%），其考核方案參見表5-3?？偨Y(jié)報告撰寫的格式規(guī)范性和內(nèi)容的完整性。表5-3設計報告的考核方案序號教學目標考察點占比%得分1能掌握設計報告撰寫的格式規(guī)范和完整性。目錄、章節(jié)、圖表、字體、參考文獻302能分析比較方案，確定性價比優(yōu)化的方案。元器件選擇型號分析，總體方案分析與選擇303能實現(xiàn)系統(tǒng)要求的性能、功能要求，并能利用軟硬件仿真調(diào)試工具，對系統(tǒng)的原理進行模擬和仿真。系統(tǒng)測試調(diào)試過程分析304能對現(xiàn)有系統(tǒng)的特性進行研究，并提出改進的建議。系統(tǒng)局限分析與改進建議10六、教學反饋教學反饋包括課程設計過程中的設計方案確認、仿真結(jié)果確認，元器件選型審核、電路驗收答辯以及實驗報告驗收。個別反饋采用QQ個別反