《工业过程控制智能仪表》课程单元教学设计

过程控制及仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本原理，掌握仪表的种类及其工作原理；2. 使学生能够运用所学知识，分析实际工业生产过程中存在的问题，并设计合理的控制方案；3. 培养学生对过程控制及仪表相关知识的综合运用能力。

技能目标：1. 培养学生具备操作和调试常见仪表的能力；2. 培养学生运用计算机及相关软件进行过程模拟和优化的能力；3. 培养学生团队协作，沟通协调和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制及仪表技术的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，提高学生的工程素养；3. 增强学生的环保意识，使其在设计和实施过程控制方案时，充分考虑节能、环保等因素。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，强调知识的应用性和实践性。

学生特点：学生具备一定的物理、数学和工程基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：结合课程特点和学生实际，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践操作能力。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 过程控制基本原理：包括过程控制的基本概念、分类、性能指标、控制系统数学模型等，对应教材第1章内容。

2. 常见仪表的种类及工作原理：涵盖压力、温度、流量、液位等传感器及执行器的工作原理和特性，对应教材第2章内容。

3. 控制器的设计与实现：介绍PID控制算法、控制器参数整定方法，结合实际案例进行讲解，对应教材第3章内容。

4. 计算机过程控制系统：包括集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统等，对应教材第4章内容。

5. 过程控制系统的仿真与优化：运用计算机及相关软件进行过程控制系统的建模、仿真和优化，对应教材第5章内容。

6. 实践教学环节：组织学生进行仪表操作、调试和过程控制系统的设计、实施，提高学生的实际操作能力。

教学内容安排和进度：1. 第1-2周：过程控制基本原理、常见仪表的种类及工作原理；2. 第3-4周：控制器的设计与实现；3. 第5-6周：计算机过程控制系统；4. 第7-8周：过程控制系统的仿真与优化；5. 第9-10周：实践教学环节。

过程控制与自动化仪表课程设计前言过程控制与自动化仪表课程是工程领域中非常重要的基础课程之一，它涉及到工程研发、生产运营以及企业管理等多个方面。

本文将介绍一种基于实践的课程设计方法，旨在让学生深入掌握过程控制与自动化仪表的基础知识。

设计目标•确定学生对过程控制与自动化仪表的基本概念和技术掌握程度。

•培养学生的设计和实验能力，让他们能够运用所学知识分别设计并完成过程控制实验和自动化仪表实验。

•提高学生的团队合作和沟通能力，通过设计项目的过程，激发学生的创新潜力。

设计内容过程控制实验设计实验一：温度控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。

通过调整控制器的参数，让温度快速稳定在设定值附近，并且能够在温度变化时快速响应和自适应调整。

实验二：流量控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于比例控制算法的流量控制系统。

通过调整控制器的参数，让流量在设定值附近稳定，并且能够在流量变化时快速响应和自适应调整。

自动化仪表实验设计实验三：温度传感器的实现在该实验中，学生需要实现一个基于热电偶的温度传感器。

通过校准测试，让学生了解测量误差来源和校准方法。

实验四：流量计的实现在该实验中，学生需要实现一个流量计，通过实验测试让学生了解其特性和测量误差来源。

设计方法阶段一：学习基础概念和技术在本阶段，学生需要学习过程控制和自动化仪表的基础概念和技术，包括控制系统、PID控制器、量程、精度等方面的知识。

阶段二：组建设计小组在本阶段，每个小组需要选择一个相对复杂的课程设计内容，进行深入的研究和讨论，拟定初步设计方案。

阶段三：设计与实现在本阶段，学生需要分成小组，负责具体的实验设计与实现。

在设计的过程中，需要充分考虑过程控制和自动化仪表的基本原理和设计要求。

在实现的过程中，需要用到软件工具和实验平台。

阶段四：实验测试与评价在本阶段，学生需要对实验设计进行测试，并记录数据处理结果。

测试过程中需要考虑实验中的各种随机与不确定因素。

目录•工业自动化仪表概述•过程控制基本原理•工业自动化仪表选型与安装调试•过程控制策略设计及优化方法•工业自动化仪表维护保养与故障排除•过程控制系统集成与智能化发展趋势工业自动化仪表概述分类根据测量原理、功能和应用领域等不同角度，工业自动化仪表可分为多种类型，如温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表、分析仪表等。

定义工业自动化仪表是指在工业生产过程中，用于对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表。

定义与分类发展历程及趋势发展历程工业自动化仪表经历了从机械化、电气化到数字化、智能化的发展历程，不断推动着工业生产的自动化和智能化水平提升。

发展趋势未来工业自动化仪表将更加注重高精度、高可靠性、低功耗、多功能集成和智能化发展，同时随着物联网、大数据等技术的融合应用，工业自动化仪表将实现更加广泛的互联互通和智能化应用。

应用领域与市场需求应用领域工业自动化仪表广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织等各个工业领域，是实现工业生产自动化和智能化的重要基础。

市场需求随着工业生产的不断发展和技术进步，工业自动化仪表市场需求不断增长。

未来市场将更加注重产品品质、技术创新和服务质量等方面的竞争。

同时，随着国家对于环保和节能减排政策的不断加强，工业自动化仪表在环保监测和能源计量等领域的需求也将不断增长。

过程控制基本原理过程控制概念及目标过程控制定义过程控制是对工业生产过程中的各种工艺参数进行实时检测、调节和控制，以确保生产过程的稳定、高效和安全。

过程控制目标实现生产过程的自动化、智能化和优化，提高产品质量、降低能耗和减少环境污染。

被控对象指需要控制的工艺参数或设备，如温度、压力、流量等。

测量变送器将被控对象的参数转换为标准信号，如温度变送器、压力变送器等。

控制器接收测量变送器的信号，根据设定的控制规律进行计算，并输出控制信号。

执行器接收控制器的输出信号，对被控对象进行调节或控制，如阀门、电动机等。

过程控制系统组成要素过程控制性能指标评价方法01静态性能指标包括稳态误差、静态精度等，反映系统稳态性能的好坏。

过程控制与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握仪表的种类、工作原理及其在工业中的应用。

2. 使学生掌握过程控制系统的数学模型，了解被控对象、控制器、执行器等组成部分的特性。

3. 让学生了解过程参数的检测与变送原理，掌握各类传感器的使用方法和调试技巧。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、解决实际过程控制问题的能力，能设计简单的过程控制系统。

2. 培养学生动手操作仪表，进行系统调试、故障排除的能力。

3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，能在小组合作中发挥各自优势，共同完成过程控制系统的设计与优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制与仪表领域的兴趣，激发学生主动学习的积极性。

2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合，提高学生的工程素养。

3. 引导学生关注过程控制技术在实际生产中的应用，认识到学习本课程的实际意义，增强学生的社会责任感。

课程性质：本课程为专业技术课程，旨在使学生掌握过程控制与仪表的基本理论、方法和技术，培养学生的实际操作能力和工程素养。

学生特点：高二年级学生，已具备一定的物理、数学基础，对工程技术有一定了解，具备初步的分析问题和动手能力。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化学生的实际操作能力，提高学生解决实际问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统的分类、性能指标、稳定性与可控性。

2. 仪表及传感器：仪表的分类及工作原理，常见传感器（如温度、压力、流量传感器）的原理与应用。

3. 过程控制系统的数学模型：被控对象、控制器、执行器的数学描述，传递函数与方框图。

4. 控制器设计：PID控制算法，参数整定方法，串、并联控制系统的设计与分析。

5. 过程参数检测与变送：检测原理，变送器的种类及特性，信号处理与传输。

6. 过程控制系统的实现：控制系统硬件、软件组成，系统调试与优化。

《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。

输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。

闭环控制又称为反馈控制。

如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。

控制系统中一般采用负反馈方式。

输入量与反馈量之差称为偏差信号。

系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。

案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。

（2）被控对象复杂多样，通用控制系统难以设计。

（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高。

（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制。

（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。

开环和闭环的特点。

80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。

（1）被控对象：又称为被控过程。

它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。

（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。

（3）控制器：又称为调节器。

其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。

（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。

系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。

（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。

程控制与仪表课程设计一、教学目标本课程的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

1.知识目标：学生需要掌握过程控制与仪表的基本理论、基本知识和基本方法，了解过程控制系统的原理和应用，熟悉常见仪表的构造、原理和应用。

2.技能目标：学生能够运用所学的理论知识分析和解决实际问题，具备过程控制与仪表的基本设计和调试能力，能够熟练操作和维护常见的仪表和控制系统。

3.情感态度价值观目标：培养学生对过程控制与仪表学科的兴趣和热情，使其认识到过程控制与仪表在现代工业中的重要地位，培养学生的创新意识和团队合作精神。

二、教学内容本课程的教学内容分为七个部分：绪论、过程控制基础、过程检测与显示、控制算法、仪表与执行器、过程控制系统的设计与实施、案例分析。

1.绪论：介绍过程控制与仪表的发展历程、现状和未来趋势，明确本课程的研究对象和内容。

2.过程控制基础：讲解过程控制的基本概念、分类和原理，包括线性系统和非线性系统、定态和动态、开环和闭环控制等。

3.过程检测与显示：介绍常见的过程检测方法，如压力、温度、流量、液位等，以及显示技术的原理和应用。

4.控制算法：讲解常见的过程控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，分析其优缺点和适用场合。

5.仪表与执行器：介绍常见仪表的构造、原理和应用，如压力表、温度计、流量计、液位计等，以及执行器的原理和分类。

6.过程控制系统的设计与实施：讲解过程控制系统的设计方法，包括硬件选型、软件编程、系统调试等，以及实施过程中的注意事项。

7.案例分析：分析实际的过程控制与仪表应用案例，使学生能够将所学知识运用到实际工程中。

三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握过程控制与仪表的基本理论和知识。

2.讨论法：学生就某一问题进行讨论，激发学生的思考，培养学生的创新意识和团队合作精神。

3.案例分析法：分析实际案例，使学生能够将所学知识运用到实际工程中。

工业仪表课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握工业仪表的基本原理、结构和应用，培养学生具备工业仪表的选型、安装、调试和维护能力。

具体来说，知识目标包括：了解工业仪表的分类、工作原理和性能指标；掌握工业仪表的安装、调试和维护方法。

技能目标包括：能够根据实际需要选择合适的工业仪表；能够进行工业仪表的安装、调试和维护。

情感态度价值观目标包括：培养学生对工业仪表行业的兴趣和热情；培养学生严谨、细致的工作态度，提高学生的职业素养。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括工业仪表的基本原理、结构和应用。

具体包括以下几个方面：1.工业仪表的分类和工作原理：包括压力仪表、流量仪表、温度仪表、液位仪表等，以及它们的工作原理。

2.工业仪表的性能指标：包括精度、灵敏度、稳定性、响应时间等，以及如何根据实际需要选择合适的工业仪表。

3.工业仪表的安装、调试和维护：包括安装位置的选择、安装方式、调试方法以及维护注意事项。

4.工业仪表在实际工程中的应用案例：通过案例分析，使学生更好地理解工业仪表在实际工程中的应用。

三、教学方法为了提高教学效果，本节课采用多种教学方法相结合的方式，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过讲解工业仪表的基本原理、结构和应用，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得，互相提问解答，提高学生的思维能力和解决问题的能力。

3.案例分析法：通过分析实际工程中的案例，使学生更好地理解工业仪表的应用。

4.实验法：安排实验室实践活动，使学生亲自动手操作，加深对工业仪表的认识。

四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的工业仪表教材，为学生提供系统的理论知识。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，生动展示工业仪表的原理和应用。

4.实验设备：准备工业仪表实验设备，为学生提供实践操作的机会。

过程控制与自动化仪表教学设计背景介绍过程控制与自动化仪表主要用于工业领域中的自动化生产控制过程中，通过仪表测量和控制来实现生产自动化管理。

因此该领域的人才非常稀缺，且在目前的技术变革中，亟需培养更多实践操作的专业人才。

据此，我们开始进行过程控制与自动化仪表课程设计。

教学目标•理解过程控制的基本概念和原理；•掌握自动化仪表的结构和原理；•学习使用自动化仪表的技术方法和步骤；•培养学生自我学习和实践操作的能力。

课程内容•过程控制基础知识介绍：包括过程控制定义、分类、控制对象、控制系统、反馈控制等基础知识；•仪表基础知识介绍：包括仪表的分类、特点、结构、使用说明以及校验方法等基础知识；•传感器与执行机构：包括传感器原理、类型、特点以及执行机构原理、构造和使用等；•仪表信号处理技术：涵盖传感器输出信号处理、信号调理与放大、数字化技术原理以及信号调制和变换等；•自动化控制：详细介绍闭环控制、开环控制、PID控制、自适应控制等方法和工业控制的核心技术。

教学方式本课程采取“理论学习+实验操作”相结合的教学方式，前期讲授理论知识，后期进行实验操作。

特别是在实验操作中，通过让学生使用仪器设备进行实际工作，提高学生的实践操作能力、分析问题的能力和创新思维。

课程评估方式•实验报告，记录实验操作过程中发现的问题和解决方案；•课堂小测验，测试学生对理论知识的掌握程度；•过程考核，考核学生对自动化仪表的掌握程度；•期末成绩，由理论考试和实验操作综合评估得出。

总结过程控制与自动化仪表已经成为现代工业生产的重要组成部分，通过本课程培养出高素质、应用型人才至关重要。

因此我们将不断完善课程内容和教学方法，全面提升学生成为实践操作的掌握者和优秀的自动化生产专业人才。

《工业自动化仪表与过程控制》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：AU3062、课程名称（中/英文）：自动化仪表及DCSAutomation Instrument and DCS3、学时/学分：36学时/2学分4、先修课程：检测技术5、面向对象：本科三年级学生6、开课院（系）、教研室：自动控制教研室7、教材、教学参考书：自动化仪表与过程控制、施仁、电子工业出版社、2003.03二、本课程的性质和任务自动化仪表与过程控制课程是电气自动化专业的一门专业技术课程，是一门与实践联系密切的课程之一。

本课程的任务是使考生明白仪表是实现生产过程自动化的重要技术工具，从而使考生获得自动化仪表与过程控制的基本知识、基本理论和分析使用方法，初步具有调节系统、复杂调节系统的结构选型以及自动调节系统的设计，分析能力。

三、本课程教学内容和基本要求第一章讲述电动单元组合仪表的分类、自动化仪表的基本技术指标，掌握各种自动化仪表工作原理。

第二章讲述调节器的结构和工作原理，PID调节器的阶跃响应和频率特性。

第三章讲述执行器的组成和功能及防爆栅的基本工作原理。

第四章讲述集散控制系统的发展及组成、内部仪表简介和缓冲罐选择控制组态。

第七章讲述各种复杂调节系统的设计。

第八章讲述自动调节系统在生产过程中的应用举例。

四、实验（上机）内容和基本要求本学期未安排实验，拟组织一次公司展示和参观讲解(ABB)。

安排一次校内实验演示。

五、对学生能力培养的要求掌握检测仪表、调节器、执行器及防爆栅的组成，工作原理、性能特点和使用方法。

掌握调节对象的动特性、测试方法和数据处理技术。

在了解对象特性基础上，根据过程控制系统设计要求，选择相应检测仪表、调节器、执行器组成一个单元组合仪表的控制系统。

掌握过程控制系统的设计方法和系统参数整定方法。

六、其它说明起草者：王林审阅者：田作华。

《过程控制与自动化仪表》课程标准招生对象：教学时数：学历层次：课程代码：修业年限：学分数：适用专业：制订人：一、课程概述1．课程定位“过程控制与自动化仪表”是电气自动化技术专业的核心课程，是针对电气自动化设备装配调试岗位的典型工作任务而设置的课程。

通过本课程学习,使学生掌握过程控制基本知识和常用变送器、控制器、执行器的基本应用，熟悉常用生产过程自动化设备和典型过程控制系统，具有过程控制系统的集成、组装、调试、运行、维护、管理等职业能力。

本课程的前导课程有“电子技术”、“电机与电气控制”、“PLC控制技术”等，后续主要是“岗位综合实训”、“顶岗实习”等实践教学环节。

2．设计思路（1）内容设计根据电气设备装配调试员岗位中的仪表校准与参数调整、过程控制系统装配与调试等典型工作任务，选择来源于企业且涵盖温度、流量、压力、物位等参量控制的典型过程控制系统，结合行业标准，选取液位定值控制系统、温度定值控制系统等真实产品作为课程教学项目。

遵循学生认知规律，按照由浅入深、由简单到复杂的原则，进行项目序化，将自动控制系统的建模、自动控制系统的分析及校正无缝融合到项目教学过程中。

按控制系统建模、分析及校正、变送器类型与选择、执行器设计与选型、控制器方案设计与调试等系统调试与运行维护的工作过程，组织精选教学内容。

（2）教学设计项目教学以教师为主导、学生为主体，采用“理论+实践”的方法组织实施。

教学过程采用多媒体教学法、实践操作法等教学方法相结合，在课堂教学、仿真教学与实验操作教学等多种教学手段的配合下，经过理论考核、综合平时表现及实验考核对学生进行综合评价，以实现本课程教学。

二、课程目标1.掌握典型控制系统建模、性能分析及校正的方法；2.具备常用带控制点工艺流程图的识图与制图能力；3.具备根据工艺与控制要求，合理选择变送器、执行器的选型及调试能力；4.具备根据工艺和控制要求，合理整定智能PID控制器参数能力；5.掌握DCS和FCS控制系统安装与调试方法；6.具有技术资料编写能力；7.具有一定的沟通能力和团结协作精神。

智能仪表课程设计430一、教学目标本课程的教学目标旨在让学生掌握智能仪表的基本原理、结构和应用，培养学生的实际操作能力和创新意识。

具体分为以下三个维度：1.知识目标：通过本课程的学习，学生需要了解智能仪表的定义、分类、基本组成、工作原理及其在工业、农业、医疗等领域的应用。

2.技能目标：学生能够运用所学知识对智能仪表进行选型、安装、调试和维护，具备解决实际问题的能力。

3.情感态度价值观目标：培养学生对智能仪表行业的兴趣，增强其职业规划意识和责任感，树立正确的价值观。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.智能仪表的基本概念、分类和特点2.智能仪表的组成及其功能3.各类智能仪表的工作原理及其应用4.智能仪表的选型、安装、调试和维护方法5.智能仪表在工业、农业、医疗等领域的应用案例三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如：1.讲授法：通过讲解使学生掌握智能仪表的基本概念、原理和应用。

2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解智能仪表在各个领域的应用。

3.实验法：学生进行实验操作，培养学生的动手能力和实际问题解决能力。

4.讨论法：分组讨论，引导学生主动思考、交流和分享，提高学生的沟通能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的知识体系。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识视野。

3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。

4.实验设备：准备充足的实验设备，确保每位学生都能动手实践。

5.在线资源：引导学生利用互联网资源，了解智能仪表的最新发展动态。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化评价方式，全面、客观地评价学生的学习成果。

具体包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等，以了解学生的学习态度和实际能力。

2.作业：布置适量的作业，评估学生的知识掌握程度和解决问题的能力。

工业自动化仪表与过程控制教学设计引言工业自动化仪表和过程控制是现代制造业不可或缺的重要组成部分，它通常被用来实现生产过程的自动化控制、监测、调节与优化。

本文将介绍一种基于实践教育模式的工业自动化仪表与过程控制教学设计，旨在更好地促进学生对于该领域的理解和实践能力的提升。

设计目标本科生工业自动化仪表与过程控制实践课程的课程设计目标包括：1.让学生学习掌握传感器、执行器等自动控制元件的基本原理和工作机理；2.让学生了解自动控制技术的基本理论，包括反馈控制、模糊控制、神经网络、PID控制等；3.提高学生的自动控制设计与调试能力，了解系统的工作过程，包括温度、液位、流量控制等；4.增强学生的团队协作能力和工程实践能力。

为了达到以上目标，设计了以下课程内容。

课程内容课程前期在课程前期，学生需要通过课程的自学和答疑，掌握自动控制理论和工作原理，以便更好地理解下一步的实践课程。

课程前期通过教学视频、教学材料等方式进行自主学习，建议学生在学习过程中积极思考，参与探讨或在线答疑。

课程中期在课程中期，学生将进入实践教学环节，主要包括：1.意识系统的控制需求，实验室内进行基础的控制电路组装与调试。

2.通过实验的过程，学生能够了解系统的工作原理，理解控制过程中的各项参数，包括组态软件使用、调试、控制循环的设计、采集和控制循环的实现等。

3.在这个阶段，学生通过自学和小组合作完成小型自动化项目，如温度、液位、流量等的控制实践。

通过项目实践，逐步提高学生的实践技能和团队协作能力。

课程后期在课程后期，学生将实施自主开发项目，如基于PLC控制系统的流水线自动化控制系统的设计，以及相关控制系统的维护与调试等。

该阶段强化了团队合作的重要性，有助于学生更好地将所学应用到实际中，提高工程实践能力和综合素质。

教学模式本课程采用基于理论和实践相结合的教育方法，“教师-学生参与式互动教学法”，即教师既是知识传授者，还是学生探究者培养者。

教师会把最基础的工业自动化仪表原理讲解给学生，鼓励学生自学和自我实践探索，同时对学生提出问题和疑惑，鼓励学生进行交流和讨论，并在此基础上，提出新的问题和疑惑。

智能仪表技术课程设计一、教学目标通过本节课的学习，学生需要掌握智能仪表技术的基本概念、原理和应用。

具体目标如下：1.了解智能仪表的定义、分类和特点。

2.掌握智能仪表的硬件组成和软件原理。

3.了解智能仪表在各个领域的应用。

4.能够分析智能仪表的电路结构和功能。

5.能够使用编程语言进行简单的智能仪表软件开发。

6.能够进行智能仪表的调试和维护。

情感态度价值观目标：1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心。

2.培养学生具备创新意识和团队合作精神。

3.培养学生对智能仪表技术在实际应用中的认识和责任感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.智能仪表概述：介绍智能仪表的定义、分类和特点，以及智能仪表在各个领域的应用。

2.智能仪表的硬件组成：讲解智能仪表的处理器、传感器、显示器等硬件组件的功能和工作原理。

3.智能仪表的软件原理：介绍智能仪表的操作系统、编程语言和软件开发过程。

4.智能仪表的调试和维护：讲解如何对智能仪表进行调试和维护，以确保其正常运行。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法：1.讲授法：教师讲解智能仪表的基本概念、原理和应用。

2.讨论法：学生分组讨论智能仪表的硬件组成和软件原理，分享自己的理解和观点。

3.案例分析法：分析具体的智能仪表应用案例，让学生了解智能仪表在实际中的作用。

4.实验法：学生动手进行智能仪表的组装、编程和调试，提高实践操作能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的智能仪表技术教材，为学生提供系统性的知识学习。

2.参考书：提供相关的技术手册、论文等参考资料，帮助学生深入理解智能仪表技术。

3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和直观性。

4.实验设备：准备智能仪表实验套件，让学生能够亲自动手进行实验操作，提高实践能力。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和理解程度。

《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。

输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。

闭环控制又称为反馈控制。

如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。

控制系统中一般采用负反馈方式。

输入量与反馈量之差称为偏差信号。

系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。

案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。

（2）被控对象复杂多样，通用控制系统难以设计。

（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高。

（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制。

（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。

开环和闭环的特点。

80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。

（1）被控对象：又称为被控过程。

它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。

（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。

（3）控制器：又称为调节器。

其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。

（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。

系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。

（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。

摘要过程控制技术近年来发展迅速，特别是在计算机，网络通信和先进控制理论的带动下，过程控制的检测，执行仪表及控制系统日益向智能化方向发展。

自动控制的核心是反馈，过程控制也不例外。

一个典型的过程控制系统一般由控制器，执行器，被控过程和测量变送等4个部分组成，也称为单回路控制系统。

前馈控制属于开环控制，所以单纯的前馈控制方案一般不宜采用。

在实际的生产过程中，往往同时存在着若干扰动。

若全部采用前馈控制，则需要对每一个扰动都要使用一套测量変送仪表，这些因素均限制了前馈控制的应用范围。

认知被控对象，设计控制方案，选择控制规律1.1 设计目的根据设定的液位对象和其他配置，运用计算机和组态王6.53组态软件以及过程仪表、通信模块等器件，来设计一套液位监控系统，并通过调试和控制规律使得水箱液位维持恒定或保持恒定或者让其保持在一定误差范围内。

1.2 控制要求在工业过程控制中，实现前馈-反馈复合控制。

前馈控制的基本思想就是根据进入过程的扰动量（包括外界扰动和设定值变化），产生合适的控制作用，使被控量不发生偏差；而反馈控制是在系统受到扰动，被控量发生偏差后再进行控制。

但在实际工程上，扰动量变化频繁且幅值较大，单靠反馈校正作用，被控过程可能会出现不允许的动态偏差。

因此，通常考虑采用前馈控制加以补偿。

前馈控制器的控制规律取决于被控对象的特性，按被控对象既定控制规律;反馈控制的控制规律采用PID规律。

将前馈与反馈有效地结合，运用前馈控制在扰动发生后，及时抑制由主要扰动引起的被控量所产生的偏差；同时运用反馈控制，消除多种扰动对被控量的影响。

1.3 系统结构设计1.3.1 认知被控对象该控制系统是基于组态软件的前馈反馈液位过程控制系统，该系统中控制器是液位控制器，执行器是电动调节阀，被控对象是液槽，被控参数是液槽液位，测量変送环节是液位变送器，前馈控制器是流量传感器。

1.3.2 控制方案设计本设计通过前馈反馈控制系统实现对液位的控制。

《工业自动化仪表与过程控制》教学计划书教学计划说明一、课程的目的与任务《自动化仪表及过程控制》是自动化专业的重要专业课。

本课程在系统简明的阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上，同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。

识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。

二、课程的基本要求本课程的理论性与实践性都很强，因此，在教学方法上采用课堂讲授、课后自学、课堂讨论等方式。

教师在课堂上应对基本原理概念等进行必要的讲授，并对其中的重点难点做较详细的论述。

讲课中应当理论联系实际，以加深学生对有关概念、理论和方法的理解。

中应当理论联系实际，以加深学生对有关概念、理论和方法的理解。

三、与其他课程的联系与分工四、课程的内容与学时分配序号序号 章节内容章节内容总学时数总学时数课堂讲授课堂讲授 学时数学时数 实训时数实训时数一 绪论2 2 0 二 第1章 检测技术的基本知识 8 8 0 三 第2章 检测仪表 8 8 0 四 第3章 显示仪表 6 6 0 五 第4章 自动调节仪表 8 8 0 六 第5章 执行器5 5 0 七 第6章 自动控制系统的基本概念 8 8 0 八 第7章 简单过程控制系统5 5 0 九 第8章 复杂过程控制系统6 6 0 十第9章 典型工业生产过程控制系统6 6 0 五、本课程的性质及适应对象教学计划一 绪论（绪论（绪论（22课时）课时）应知：应知：1.1.1.自动化仪表的概念及其发展。

自动化仪表的概念及其发展。

自动化仪表的概念及其发展。

应会：应会：1.1.1.自动化仪表的基本性能指标。

自动化仪表的基本性能指标。

自动化仪表的基本性能指标。

二、（8 8 课时）课时）课时）应知：应知：1.1. 检测仪表的分类与组成检测仪表的分类与组成 2. 检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标 3. 测量误差及误差分析测量误差及误差分析 4. 测量结果的数据处理测量结果的数据处理 应会：应会：1.1. 系统误差的消除方法系统误差的消除方法 2. 2. 检测仪表的分类与组成检测仪表的分类与组成检测仪表的分类与组成3. 绝对误差、相对误差、剩余误差绝对误差、相对误差、剩余误差 三、（8 8 课时）课时）课时）应知：应知：1.1. 温度检测及仪表温度检测及仪表 2. 压力检测及仪表压力检测及仪表 3. 流量检测及仪表流量检测及仪表 4. 物位检测及仪表物位检测及仪表 应会：应会：1.1. 温度测量仪表的种类及适用场合温度测量仪表的种类及适用场合2. 常用的热电偶以及所配用的补偿导线常用的热电偶以及所配用的补偿导线3. 热电偶测温时要进行冷端温度补偿热电偶测温时要进行冷端温度补偿4. 测压仪表的类型及原理测压仪表的类型及原理5. 物位测量的意义物位测量的意义四、（6课时）课时）应知：应知：1.1. 模拟式显示仪表模拟式显示仪表 2. 数字式显示仪表数字式显示仪表 应会：应会：1.1. 动圈式显示仪表的工作原理动圈式显示仪表的工作原理2. 自动平衡式显示与记录仪表在测量上的区别3. 逐次逼近型A/D 转换器的工作原理转换器的工作原理 五、（8课时）课时）应知：应知：1.1. 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 2. 模拟式控制器模拟式控制器 3. 数字式控制器数字式控制器 应会：应会：1.1. 控制器的控制规律控制器的控制规律2. 双位控制规律的优缺点双位控制规律的优缺点3. 比例、积分、微分控制规律各自的特点4. 可编程序调节器的功能与特点可编程序调节器的功能与特点5. DDZ-DDZ-Ⅲ型基型控制器的组成及各部分的作用Ⅲ型基型控制器的组成及各部分的作用 六、（5课时）课时）应知：应知：1.1. 气动执行器气动执行器 2. 电动执行器电动执行器3. 电-气转换器及电气转换器及电--气阀门定位器气阀门定位器应会：应会：1.1. 气动执行器的组成及各部分作用气动执行器的组成及各部分作用 2. 常用的控制阀理想流量特性常用的控制阀理想流量特性 3. 控制阀的结构及适用场合控制阀的结构及适用场合4. 电-气转换器的用途与工作原理气转换器的用途与工作原理 七、（8课时）课时）应知：应知：1.1. 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 2. 工业自动化的主要内容工业自动化的主要内容 3. 自动控制系统的方框图4. 自动控制的过渡过程和品质指标自动控制的过渡过程和品质指标 应会：应会：1.1. 会画自动控制系统的方框图会画自动控制系统的方框图2. 测量变送器、控制器、执行器的作用测量变送器、控制器、执行器的作用3. 自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标 八、（5课时）课时）应知：应知：1.1. 简单控制系统的结构与组成简单控制系统的结构与组成 2. 被控变量、操纵变量的选择被控变量、操纵变量的选择 3. 测量元件特性的影响测量元件特性的影响 4. 控制器参数的工程整定控制器参数的工程整定 应会：应会：1.1. 会画简单控制系统的方框图会画简单控制系统的方框图 2. 被控变量的选用原则被控变量的选用原则 3. 控制器的作用方向、怎么选择控制器的作用方向、怎么选择 4. 操纵变量的选用原则操纵变量的选用原则 九、（6课时）课时）应知：应知：1.1. 串级控制系统串级控制系统 2. 比值控制系统比值控制系统 3. 前馈控制系统前馈控制系统 4. 多冲量控制系统多冲量控制系统 应会：应会：1.1. 会画一般串级控制系统的典型方框图会画一般串级控制系统的典型方框图 2. 串级控制系统中主、副变量的选择串级控制系统中主、副变量的选择 3. 前馈前馈--反馈控制系统的适用场合反馈控制系统的适用场合十、（6课时）课时）应知：应知：1.1. 传热设备的控制传热设备的控制 2. 精馏过程的控制精馏过程的控制3. 流体输送设备的控制流体输送设备的控制4. 化学反应器的控制化学反应器的控制 应会：应会：1.1. 加热炉的控制方案加热炉的控制方案2. 离心泵的流量控制方案离心泵的流量控制方案化学反应器对自动控制的基本要求3.化学反应器对自动控制的基本要求纸料配浆比值控制方案4.纸料配浆比值控制方案建议选用教材和参考书目，电子工业出版社。

《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾过程控制系统变送器、执行器相关内容，进行复习提问。

80 分钟一、相关知识过程控制系统工艺流程图是用图示的方法把流程工业生产的工艺流程和所需的设备、管道、阀门、管件、管道附件及仪表控制点表示出来的一种图样，是设备布置和管道布置设计的依据，也是施工、操作、运行及检修的指南。

工艺流程图可分为工艺方案流程图、物料流程图和施工流程图二、设备的画法及标注1．设备的画法及标注（大屏幕投影）逐一解说设备的画法，案例分析让学生加深印象。

2．工艺流程线的画法及标注3．管件的画法及标注（大屏幕投影）逐一解说管线的画法，案例分析让学生加深印象。

4．仪表的画法及标注仪表的位号由字母代号和数字编号两部分组成，其中字母代号写在仪表圆圈的上半部，数字编号写上圆圈的下半部。

被测变量和仪表功能的字母代号字母第一位字母被测变量修饰词A C D E F I J K L M P Q R S T V W X Z 分析电导率密度或比重电压流量电流功率时间或时间程序物位水份或湿度压力或真空数量或件数放射性速度或频率温度黏度重量或力未分类参数位置差比扫描积分、累计安全安全（大屏幕投影）重点解说仪表的画法及标注，案例分析让学生加深印象。

5. 脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例逐一解说通过让学生动手练习加深印象。

5分钟小结。

作业：思考题与习题5.1。

对课程内容进行总结，加深学生的印象。