《過程控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)踐》教學(xué)大綱

《過程控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)踐》教學(xué)大綱課程編號：13220331英文名稱：DesignProjectsofProcessControlSystem學(xué)分：2學(xué)時：總學(xué)時2周，其中實(shí)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(yīng)用,單片機(jī)原理及應(yīng)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(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第7學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程是自動化專業(yè)的一門重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。課程以溫度、液位、流量、壓力等作為被控制參數(shù)，選擇合適被控制對象、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制單元和變送器等組成過程控制系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生具備工程設(shè)計、項目研究和管理工作等方面能力，具備方案論證、實(shí)施調(diào)試等實(shí)踐技能和綜合應(yīng)用能力。根據(jù)課程體系要求以及對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，本課程的目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1：能夠分析過程控制系統(tǒng)的特性,獲取被控對象的特征,建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,評價控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性（如調(diào)整時間、超調(diào)量等參數(shù)）。課程目標(biāo)2：能夠應(yīng)用控制理論方法，確定合理的工藝參數(shù)建立過程控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，選擇合理的系統(tǒng)組件，比較分析優(yōu)化控制方案，設(shè)計完成滿足指標(biāo)要求的過程控制系統(tǒng)，并能夠分析系統(tǒng)的局限性。課程目標(biāo)3：能夠評估過程控制系統(tǒng)設(shè)計中可能存在的環(huán)境安全問題，并提出合理的解決策略，能夠比較不同控制方案的經(jīng)濟(jì)性，選擇節(jié)能效果好，能耗低的控制方案。課程目標(biāo)4：能夠有效組織團(tuán)隊，團(tuán)隊成員分工明確，任務(wù)清晰，溝通交流順暢，有效完成課程設(shè)計任務(wù)。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重4.4能夠運(yùn)用統(tǒng)計分析、時頻域分析或其他相關(guān)方法，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，合理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1M5.3能夠針對包含具體檢測、控制對象在內(nèi)的自動化系統(tǒng)工程問題，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬、預(yù)測自動化相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)問題，并能夠分析其局限性。課程目標(biāo)2H7.2能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考自動化相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評價產(chǎn)品周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。課程目標(biāo)3L9.1理解多學(xué)科背景下團(tuán)隊合作的重要性，能夠與其他成員有效溝通，合作共事。；課程目標(biāo)4H三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1任務(wù)講解：項目設(shè)計流程講解、任務(wù)講解與小組分配基本要求：了解工程項目設(shè)計流程，根據(jù)任務(wù)查閱資料，并進(jìn)行分析總結(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)：項目設(shè)計方法的掌握與靈活應(yīng)用德育要求：團(tuán)隊合作1天集中講授文獻(xiàn)查找課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)42方案論證：根據(jù)指標(biāo)要求，論證最優(yōu)方案基本要求：能從可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)施難度、成本、社會影響、環(huán)境安全等方面綜合考慮，確定最優(yōu)方案與原理圖。重點(diǎn)難點(diǎn)：方案的設(shè)計與優(yōu)化德育要求：創(chuàng)新驅(qū)動2天集中講授課堂演示課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)43硬件設(shè)計：確定硬件系統(tǒng)，包括原理圖繪制、PCB制作、參數(shù)計算、元件選型與硬件連接等基本要求：能根據(jù)設(shè)計方案完成硬件設(shè)計、原理圖繪制、PCB制作實(shí)現(xiàn)以及焊接調(diào)試，具備安全開展工程實(shí)踐的意識與能力重點(diǎn)難點(diǎn)：系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)與安全規(guī)范德育要求：社會責(zé)任4天自主設(shè)計個別答疑課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)44軟件調(diào)試:完成過程控制系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)程序編制與調(diào)試基本要求：能實(shí)現(xiàn)過程控制系統(tǒng)軟件設(shè)計（包括下位機(jī)和上位機(jī)軟件），并通過軟件仿真、模擬等方式優(yōu)化實(shí)施方案和控制參數(shù)，并分析其效果重點(diǎn)難點(diǎn)：軟件安全與規(guī)范德育要求：職業(yè)規(guī)范2天自主設(shè)計個別答疑課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)45匯報演示：撰寫項目說明書，并文字或口頭匯報演示功能基本要求：能文字或口頭匯報項目工作，分析項目對可持續(xù)發(fā)展影響、管理/經(jīng)濟(jì)決策方法及其應(yīng)用方式重點(diǎn)難點(diǎn)：項目社會影響，管理與經(jīng)濟(jì)決策分析德育要求：工匠精神1天集中講授現(xiàn)場匯報課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4合計10天（2周）四、課程教學(xué)方法實(shí)踐環(huán)節(jié)以半開放的形式組織，學(xué)生在規(guī)定的時間和地點(diǎn)完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)，教師為學(xué)生提供答疑等技術(shù)支持。學(xué)生以小組的形式組織完成設(shè)計任務(wù)，每組2人以上，組內(nèi)成員進(jìn)行具體任務(wù)分配，各有側(cè)重，共同完成設(shè)計任務(wù)。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核分兩個部分，其一是作品驗(yàn)收答辯，包含：作品制作水平（20%）、作品演示達(dá)標(biāo)程度（20%）和現(xiàn)場答辯情況（30%），此部分成績以小組的形式給出，然后根據(jù)小組成員的貢獻(xiàn)程度給出系數(shù)（0~1）；其二是作品設(shè)計報告（30%），每位同學(xué)獨(dú)立完成，并單獨(dú)給出成績。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）課程目標(biāo)4（分值）合計1作品制作水平5555202作品演示達(dá)標(biāo)成度51005203現(xiàn)場答辯情況510510304設(shè)計報告51051030課程目標(biāo)對應(yīng)分值20351530100（二）考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作品制作水平設(shè)計方案合理，研究方法和技術(shù)線路正確，團(tuán)隊分工合理，能從環(huán)境安全、功耗、實(shí)用等角度選擇正確元件和控制策略，作品布局走線合理美觀。設(shè)計方案總體合理，研究方法和技術(shù)線路正確，有從環(huán)境安全、功耗、實(shí)用等角度考慮系統(tǒng)方案，作品布局走線較合理。設(shè)計方案基本合理，研究方法和技術(shù)線路基本正確，有從環(huán)境安全、功耗、實(shí)用等若干角度考慮系統(tǒng)方案，作品布軍基本合理。設(shè)計方案不可行或不夠合理，研究方法和技術(shù)線路存在偏差，流程安排不合理，沒有能從安全、功耗、實(shí)用等角度考慮方案合理性。作品演示達(dá)標(biāo)程度能從安全、功耗、成本和管理等方面選型，性能指標(biāo)達(dá)到任務(wù)要求，在用電保護(hù)、節(jié)能降耗等方面效果達(dá)標(biāo)性能指標(biāo)達(dá)到任務(wù)要求，但沒有在保護(hù)、節(jié)能、降耗等方面進(jìn)行選型和管理優(yōu)化。50%以上的性能指標(biāo)達(dá)到任務(wù)要求，未做到選型和管理優(yōu)化。50%以上的性能指標(biāo)不合格，沒有從安全、功耗、成本和管理等方面進(jìn)行選型和管理優(yōu)化?，F(xiàn)場答辯情況能從設(shè)計開發(fā)流程、影響因素分析及其克服辦法、系統(tǒng)環(huán)境影響、項目管理和成本控制方面準(zhǔn)確分析和闡述項目方案和實(shí)施效果能從設(shè)計開發(fā)流程、影響因素分析及其克服辦法、系統(tǒng)環(huán)境影響、項目管理和成本控制方面基本準(zhǔn)確分析和闡述項目方案和實(shí)施效果在項目方案闡述和現(xiàn)場提問過程中總體現(xiàn)開發(fā)流程、影響因素、項目管理和成本控制等方面的考慮和理解項目方案闡述不清，無法從項目管理、影響因素分析與克服、成本控制等方面回答現(xiàn)場提問設(shè)計報告設(shè)計報告結(jié)構(gòu)合理，文字通順。對系統(tǒng)設(shè)計要求、系統(tǒng)整體方案、硬件設(shè)計及參數(shù)計算準(zhǔn)確、軟件流程清晰、作品測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、誤差分析完善、圖表設(shè)計合理美觀、附錄內(nèi)容充實(shí)。報告中充分體現(xiàn)了集體協(xié)作過程，對方案、性能效果、項目安排、管理和成本控制、項目社會影響等方面進(jìn)行了準(zhǔn)確描述和合理討論。設(shè)計報告結(jié)構(gòu)合理，文字通順。對系統(tǒng)設(shè)計要求、系統(tǒng)整體方案、硬件設(shè)計及參數(shù)計算準(zhǔn)確、軟件流程清晰、作品測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、誤差分析完善、圖表設(shè)計合理美觀、附錄內(nèi)容充實(shí)。報告中充分體現(xiàn)了集體協(xié)作過程，對方案、性能效果、項目安排、管理和成本控制、項目社會影響等方面進(jìn)行了準(zhǔn)確描述和合理討論。設(shè)計報告結(jié)構(gòu)基本合理，文字基本通順。能針對系統(tǒng)設(shè)計要求和系統(tǒng)方案進(jìn)行較為準(zhǔn)確的闡述，能對主要的硬件設(shè)計進(jìn)行準(zhǔn)確的參數(shù)計算、軟件流程基本清晰、作品測試數(shù)據(jù)基本準(zhǔn)確、進(jìn)行了誤差分析、圖表設(shè)計基本合理、有基本的附錄內(nèi)容。能體現(xiàn)集體協(xié)作過程，對選型方案、性能效果、項目安排、管理和成本控制、項目社會影響等方面進(jìn)行了基本的討論。設(shè)計報告結(jié)構(gòu)內(nèi)容不合理或有抄襲現(xiàn)象。不能夠?qū)ο到y(tǒng)設(shè)計要求、系統(tǒng)整體方案、硬件設(shè)計及參數(shù)、軟件流程、作品測試數(shù)據(jù)、誤差分析等準(zhǔn)確描述。報告中