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工仪表及自动化 (自制课后答案终极版)1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？答： 化工自动化是化工、 炼油、 食品、 轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上， 配备上一些自动化装置， 代替操作人员的部份直接劳动， 使生产在不同程度上自动地进行， 这 种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。
它的重要意义如下加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。
减轻劳动强度、改善劳动条件。
能够保证生产安全，防止事故发生或者扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人 身安全的目的。
生产过程自动化的实现， 能根本改变劳动方式， 提高工人文化技术水平， 以适应当代信息技术 革命和信息产业革命的需要。
2.化工自动化主要包括哪些内容？答： ①自动检测系统， 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、 指示或者记录的部份 ②自动信号和联锁保护系统， 对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置， 是生产过程中的 一种安全装置③自动控制及自动开停车系统 自动控制系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行 某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或者 自动停车。
④自动控制系统 对生产中某些关键性参数进行自动控制 ,使它们在受到外界干扰的影响而偏 离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。
3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况， 也不能判断控制变量的校正作用是否 适合实际需要。
也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。
开环系统中， 被控变量是不反 馈到输入端的。
闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况， 有针对性的根据被控变量的变化 情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或者接近与所希翼的状态。
4. 自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器 、自动控制器、执行器、被控对象组成。
《化工仪表及自动化》课程标准一、课程基本信息1.课程名称：化工仪表及自动化2.课程编码：3.适用专业：应用化工技术、煤化工技术4.课程学时：345.所属教学单位：化工学院二、课程性质与定位本课程是应用化工技术专业的专业基础课程，属于必修课程。
在整个专业人才培养方案中起到重要的基础和支撑作用，是帮助学生掌握生产工艺及设备控制操作的基础。
该课程从自动控制系统的基本概念入手，讲述自动控制系统的各个基本环节，包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪表、自动控制仪表、执行器等；最后结合化工生产过程讲述几种典型常用仪表的使用与安装。
通过对本门课程的学习，应能了解化工仪表及自动控制的基本知识，理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用；能根据工艺要求，能了解化工对象的基本特性及其对控制过程的影响；能了解基本控制规律及其控制其参数与被控过程的控制质量之间的关系；能了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的基本测量方法和仪表的工作原理及其特点；在生产控制、管理和调度中，能正确地选用和使用常用的测量仪表和控制装置，使它们充分发挥作用；能在生产开停过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定；能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，以便提出正确的解决方法。
通过本门课程及其先修课程的学习，取得化工总控工以及燃料检验工的相应技能证书，具备从事应用化工技术职业岗位的基本职业能力。
三、课程目标四、课程内容及学习任务设计1.课程整体设计五、考核与评价六、教学实施条件1.教学团队配备专兼职教师5人，其中双师型教师3 名，企业兼职教师2名，职称结构合理，分别负责依托校内实训室的理论实践教学，以及依托企业的实际工程案例教学，互补性强。
2.实践教学条件本课程采用“教、学、做”一体的教学方式，因此教室也是实训室，要求具有常用传感器、相应电子元件，电源、检测设备、并能容纳40人同时学习和实训的场地。
3.教材及主要参考文献高职高专规划教材《化工仪表及自动化》（第三版，厉玉鸣主编）4.其他条件《化工仪表及自动化》网络课程资源，包括电子教案、课件、部分教学视频、案例库、习题库等相关参考资料。
《化工仪表及自动化》第五版厉玉鸣主编习题与思考题答案山东轻工业学院化学与制药过程学院应用化工技术专业叶宝庆第一章自动控制系统基本概念1.什么是化工自动化？它有什么重要意义？答:在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。
实现化工自动化，能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
2.化工自动化主要包括哪些内容？答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答：自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。
闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
如图1-1 ( a)即是一个闭环自动控制。
图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号，并与设定值相比较得到偏差信号，再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，使热物料出口温度回到设定值上。
从图1-1, (b)所示的控制系统方块图可以清楚看出，操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量，而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。
从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路（a）（b）图1-1 闭环自动控制基本结构开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。
即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。
从信号传递关系上看，未构成闭合回路。
开环控制系统分为两种，一种按设定值进行控制，如图1-2 (a)所示。
这种控制方式的操纵变量(蒸汽流量)与设定值保持一定的函数关系，当设定值变化时，操纵变量随其变化进而改变被控变量。
另一种是按扰动进行控制，即所谓前馈控制系统，如图1-2 (b)所示。
《化工自动化及仪表》补充习题与答案1. 某物料加热后与添加料混合，工艺要求混合时物料温度θo 稳定，工艺采用改变换热器蒸汽流量Qs 来稳定罐内温度θo 。
影响θo 的因素有：阀前蒸汽压力Ps ，冷物料流量Qi 和温度θi ，环境温度θc 等。
1）画出温度控制系统的方块图；2）指出该控制系统的被控变量、操纵变量、被控对象及扰动； 3）若蒸汽阀前压力Ps 突然变大时，简述该系统的控制过程。
解：添加剂1）略2）罐内温度θo ；蒸汽流量Qs ；混合罐；阀前蒸汽压力Ps ，冷物料流量Qi 和温度θi ，环境温度θc3）Ps ↑→Qs ↑→θo ↑→ e ↑→ Qs ↓2. 图a 为流量控制系统，主要克服阀前压力P1波动来稳定流量Q1。
图b 是储槽液位控制系统，主要克服Q2流量变化的扰动，保持液位稳定。
1）指出两图中的各控制系统的被控变量、操纵变量、被控过程及主要扰动； 2）若采用图a图a 图b解：1)图a ：Q1；Q1；管道；P1图b ：h ；Q1；储液槽；Q1、Q22)前馈a ：开环控制，控制及时 b ：闭环控制，控制不及时 3．某换热器的温度控制系统（设定值是30℃）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。
试分别求出衰减比、最大偏差、余差、回复时间。
30354575T/解：1）n='B B =35453575--=4 2）|e max |=|B+C |=B-r=75-30=453）e （∞）=r-y （∞）=30-35=-5 4）估测：32min4. 已知某换热器被控变量是出口温度θ，操纵变量是蒸汽流量Q 。
在蒸汽流量作阶跃变化时，出口温度响应曲线如图所示。
该过程通常可以近似作为一阶滞后环节来处理。
试估算该控制通道的特性参数K 、T 、τ。
4043解：1）放大系数=100-11040-43=0.32）时间常数的θ所对应的时间）3）纯滞后τ=1min5. 如果用K 热电偶测量温度，其仪表指示值是600℃，而冷端温度是65℃，则实际温度是665℃，对不对？若不对，正确值应为多少，为什么？ 解答：不对。
课程标准《化工仪表及自动化》(化工机械与设备专业)负责人：李燕霞参与者：王小平、康文芬 2014年11月《化工仪表及自动化》课程标准【总学时】80【总学分】4【开设学期及周学时分配】第四学期，每周4学时【适用专业】化工机械与设备【教材】《化工仪表及自动化》（第三版），乐建波主编一、课程性质和任务1、课程性质本课程是我校化工机械与设备专业的核心课程与训练项目之一,是具体体现和实现本专业人才培养目标的重要课程之一。
化工仪表与自动化是以石油、化工、冶金、轻工等行业的自动化为背景,将化工原理、生产工艺与设备、仪表及自动化技术相结合的一门综合性的技术学科。
它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。
通过本课程的学习，使化工工艺技术人员在了解和熟悉生产工艺的同时，具备相应的自动控制的知识。
本课程强调工程观点，提倡理论与实际的结合，着重对学生设计能力的训练及提高学生分析问题与解决问题的能力.2、课程任务本课程介绍常用化工仪表的基本常识、自动控制的基本规律和控制方法。
主要内容有：仪表的种类、控制方法、自控方案的制定等。
通过本课程的学习，使学生能够了解化工自动化的基础知识，初步掌握它们在化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面，使学生掌握化工仪表及自动化的相关知识，具备化工生产过程中化工仪表及自动化设备管理和维护保养的初步能力，进一步提升学生的职业岗位综合能力和职业素养.二、课程设计本课程采用了综合化、模块化的设计方法，每个模块均采用了理论实践一体化的思路，力求体现“做中学”、“学中做"的教学理念;本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力;本课程的内容组织形式上强调学生的主体性，在每个模块实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意，利于学生在任务驱动下,自主学习、自我实践。
《化工仪表及自动化》课程标准（课程代码：100005，适用专业：化工工艺、工业分析、有色冶炼石油炼制等专业）一、课程性质与任务本课程是专门为培养和培训工艺操作人员开设的综合性较强的一门专业课程。
课程任务是培养学生了解化工变量的测量方法，熟悉常用仪表的结构、原理和使用方法，掌握化工自动化的基础知识，了解集散型控制系统的基本概念，能协助仪表及自动化技术人员分析和解决仪表运行中的一些实际问题。
二、课程目标通过本课程的学习，使学生学会测量误差的分析与计算方法；理解生产过程中压力、液位、流量、温度四大参数检测的原理；熟悉常用检测仪表的工作原理及其适用场合和使用方法，掌握自动控制理论；掌握自动控制系统的组成、术语、品质指标等基本知识；了解自动控制系统的安装、投运与调试过程；了解复杂控制系统的组成及工作过程；能与相关人员进行专业技术方面的沟通交流。
（一）知识目标1.能了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的检测方法及其仪表的工作原理及特点；2.能了解化工自动化的初步知识，理解基本控制规律，懂得控制器参数是如何影响控制质量的；3.能为自控设计提供正确的工艺条件和数据；4.能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定；5.能了解检测技术和控制技术的发展趋势和最新发展动态。
（二）能力目标1.能了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的检测方法及其仪表的工作原理及特点；2.能根据工艺要求，正确地选用和使用常见的检测仪表及控制仪表；3.能了解化工自动化的初步知识，理解基本控制规律，懂得控制器参数是如何影响控制质量的；4.能根据工艺的需要，和自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案；5.能为自控设计提供正确的工艺条件和数据；6.能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定；7.能了解检测技术和控制技术的发展趋势和最新发展动态。
（三）素质目标1．对运用本课程专业知识从事相应工作，充满热情。
《化工仪表及自动化》课程标准（一）课程性质《化工仪表与自动化》课程是煤化工及应用化工专业的专业核心课程，应在《化工设备》、《化工制图与CAD》、《化工原理》课程结束之后开设。
化工仪表与自动控制技术是一门综合性的技术学科。
它是利用自动控制学科、仪表仪器学科的理论与技术服务于应用化工学科的。
随着现代科学技术的进步，在化工生产过程中，由于实现了自动化，人们通过自动化装置来管理生产，自动化装置与工艺及设备已结合成为有机的整体。
所以对将来从事工艺技术的人员来说，学习自动化及仪表方面的知识，对于管理与开发现代化化工生产过程是十分重要的。
（二）课程设计理念人才培养方案以市场需求为导向，突出职业能力和职业素质培养。
以培养“一专多能的复合型应用性人才”为目标，体现以就业为导向得原则。
课程体系“以宽口径平台支撑多个就业岗位”，有利于学生的个性化培养，体现“以人为本”的原则。
为学生适应社会需求的动态变化，结合个人兴趣与潜能，及时调整学习方向提供可能。
课程结构模块化突破传统“三段式”课程模式，从应用化工专业岗位能力，分解岗位任务入手，明确岗位课程，设计适合复合型化工行业应用性人才培养特点的课程模块。
课程标准应根据高职教育特点和多个岗位需求，体现课程整合的特色，以便及时适应应用化工技术不断升级和高新技术转化迅速的特点。
要体现高等、突出职业、强化技能，在素质、知识和技能方面都要有明确的要求。
（三）课程设计思路本课程教学内容突出行业的特殊性、知识的应用性，通过工学结合、案例分析、项目教学等教学模式来组织教学，倡导学生在理论和实践当中真正掌握自动化控制原理，学会使用和维护各种自动化生产设备。
在教学过程中变“以教师为核心”为“以学生为主体，教师引导为辅”。
在教学活动安排中，由教师引导学生实现对各种自动化设备的学习和使用，在操作中提高学生的技术应用能力，而教师则以答疑、评估等方式参与学生的学习活动。
本课程的重点是如何让学生在掌握自动化生产原理的基础上，学会自动控制系统各种设备的使用和维护。
化工仪表及自动课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解化工仪表及自动化基本原理，掌握常见仪表的工作原理及使用方法。
2. 学会分析化工过程中自动化控制系统的需求，能够正确选择和配置仪表。
3. 掌握自动化控制系统的设计原则，能够运用相关知识进行简单的控制系统设计。
技能目标：1. 能够独立操作常见化工仪表，进行数据采集、处理和传输。
2. 具备分析和解决化工自动化控制系统故障的能力。
3. 能够运用计算机辅助设计软件进行自动化控制系统的设计和仿真。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工仪表及自动化技术的兴趣，激发学习热情。
2. 增强学生的团队合作意识，培养协同解决问题的能力。
3. 提高学生的环保意识，使学生认识到化工自动化技术在节能减排方面的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，要求学生将理论知识与实际操作相结合，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的化工基础知识和动手能力，对新技术和新设备充满好奇。
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，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 化工仪表原理：介绍压力、流量、温度、液位等常见仪表的测量原理、结构及特点，结合教材第1章内容。
2. 自动化控制系统：讲解自动化控制系统的基本概念、组成及分类，分析典型控制系统的原理，对应教材第2章。
3. 控制仪表及设备：学习控制器、执行器等控制仪表的原理与选型，操作和维护方法，参考教材第3章。
4. 控制系统设计：阐述控制系统设计的原则、步骤和方法，结合实际案例进行分析，依据教材第4章。
5. 计算机辅助设计：教授运用CAD等软件进行自动化控制系统设计的方法，结合教材第5章。
6. 实践操作与仿真：组织学生进行化工仪表操作、控制系统搭建及仿真实验，巩固理论知识，锻炼动手能力，对应教材第6章。
教学内容安排和进度：1. 第1-2周：学习化工仪表原理及自动化控制系统基本概念。
可编辑修改精选全文完整版《化工仪表及自动化》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号：2．课程名称：化工仪表及自动化3．英文名称：Chemical Engineering Instruments and Automation4. 课程简介：本课程是化学工程与工艺专业本科生开设的一门专业必修课程。
化工仪表及自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪表仪器学科及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。
化工安全生产技术课程的主要内容有自动控制系统的基本概念，过程特性及其数学模型，检测仪表及传感器，自动控制仪表，执行器，简单控制系统，复杂控制系统，新型控制系统计算机控制系统及典型化工单元的控制方案等。
二、课程说明1．教学目的和要求：通过本课程基本原理的学习，使学生通过本课程学习后，应使学生了解化工自动化的基本知识，理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用，能根据工艺的要求，与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案等。
2．与相关课程衔接：该课程是分析化学、化工原理之后的一门必修课程。
3．学时：总学时32、周学时24．开课学期：第7学期5．教学方法：多媒体讲授，并与学生互动教学。
6．考核方式：考查；成绩组成：平时成绩40%和考试成绩60%7．教材：厉玉鸣主编，化工仪表及自动化（第五版），化学工业出版社，2011年.8．教学参考资料：1）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（第四版）.北京：化学工业出版社，2006.2）杨丽明，张光新.化工仪表及自动化.北京：化学工业出版社，2004.3）俞金寿.过程自动化及仪表.第二版.北京：化学工业出版社.三、课程内容与教学要求绪论：教学目标：了解和掌握化工自动化的定义，实现化工自动化的目的，了解和掌握化工自动化的发展历程及和其他学科的联系。
教学重点：化工自动化的定义，实现化工自动化的目的。
教学难点：实现化工自动化的目的。
授课时数：2学时第一章自动控制系统基本概念教学目标：理解化工自动化的主要内容，自动控制系统的基本组成及表示形式，掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标。
