过程控制系统电子教案01

过程控制系统教案一、教学目标1. 了解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

2. 掌握过程控制系统的常见参数及其作用。

3. 熟悉过程控制系统的典型应用和优点。

4. 学会分析过程控制系统的设计和实施方法。

二、教学内容1. 过程控制系统的概念及分类1.1 过程控制系统的定义1.2 过程控制系统的分类1.3 过程控制系统的基本组成2. 过程控制系统的常见参数2.1 流量参数2.2 压力参数2.3 温度参数2.4 液位参数3. 过程控制系统的典型应用3.1 工业生产过程控制3.2 楼宇自动化控制3.3 环保监测与控制4. 过程控制系统的优点4.1 提高生产效率4.2 保障产品质量4.3 降低能源消耗4.4 提高系统安全性三、教学方法1. 采用案例分析法，结合实际应用场景，让学生了解过程控制系统的原理和作用。

2. 利用仿真软件，让学生动手操作，掌握过程控制系统的参数调整和优化方法。

3. 开展小组讨论，培养学生团队合作能力和问题解决能力。

四、教学资源1. 教学课件：包含过程控制系统的相关理论知识、图片和案例。

2. 仿真软件：用于学生动手实践，如LabVIEW、组态王等。

3. 实际应用案例：涉及工业生产、楼宇自动化、环保监测等领域。

五、教学评价1. 课堂互动：学生参与课堂讨论、提问和回答问题的情况。

2. 课后作业：学生完成相关练习题的情况。

3. 实践操作：学生在仿真软件上的操作成绩。

4. 小组讨论：学生参与小组讨论的表现和成果。

教案剩余章节待您提供要求后，我将为您编写。

六、教学重点与难点教学重点：1. 过程控制系统的概念及其在各个领域的应用。

2. 过程控制系统的基本参数及其调整方法。

3. 过程控制系统的优点及其在提高生产效率和产品质量中的作用。

教学难点：1. 过程控制系统的设计原理和方法。

2. 不同类型过程控制系统的实现技术。

3. 过程控制系统在复杂环境下的性能优化。

七、教学安排课时安排：共计20课时，每课时45分钟。

过程控制实验指导书辽宁科技大学电信学院前言过程控制是自动化专业教学中一门重要的专业课。

要完成这门课程的教学任务，就应进行必要的教学实验，以指导学生理论联系实际，在实验中加深对过程控制理论的理解。

过程控制课程的主要任务是：1．通过实验进一步了解和掌握过程控制理论的基本概念，控制系统的分析方法和设计方法。

2. 学习和掌握系统控制回路的构成和测试技术。

3. 提高应用计算机的能力和水平，这也是应用本实验系统的特色之一。

为提高学生的实验技能，结合配套的工业控制组态软件不仅能进行验证性、研究型实验，又增加了综合性和设计性实验内容。

目的是培养学生用理论知识和实验手段解决科学技术中实际问题的能力。

实验过程中学生可自由组合单元，自主编制程序。

充分发挥学生的主观能动性和创造性，为学生工程实践能力和科学研究能力的提高奠定了基础。

2010年3月30日实验要求1.实验预习：实验前必须认真预习实验指导书及其相关的理论知识，作好充分准备。

对于设计性实验和综合性实验，学生必须在实验前拿出设计方案，以其达到预期的目标，写出预习报告。

让指导老师检查合格的方可进行实验。

2.实验进行：学生进入实验室，要保持室内整洁安静。

按照预习报告进行实验。

实验中需要改接线的，应关掉电源后才能拆、接线。

实验时应注意观察，若发现有异常现象，应立即关掉电源，保持现场并报告指导老师处理。

3.实验数据：实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果、数据、波形。

所记录的实验结果经指导老师审阅后再拆除实验线路。

4.实验报告：要求学生独立完成实验报告，不许抄袭或请人代劳。

报告内容包括实验目的、实验设备、实验内容、实验电路图、实验数据及仿真曲线、实验思考题等。

要求文字书写整齐清洁。

5.未尽事项由实验教师和认课教师协商决定。

目录前言-----------------------------------------------------------------------------------------------1实验要求-----------------------------------------------------------------------------------------------2目录-----------------------------------------------------------------------------------------------3实验一、实验装置的基本操作与仪表调试-----------------------------------------4实验二、智能仪表温度位式控制系统---------------------------------------------------6实验三、单容水箱对象特性的测试----------------------------------------------------10 实验四、单容水箱液位PID控制系统----------------------------------------------14实验五、流量PID控制系统--------------------------------------------------------------17实验六、双容水箱液位PID控制系统--------------------------------------------20实验七、上下水箱液位串级控制系统------------------------------------------------25附录、实验连线参考---------------------------------------------------------------------28实验一、实验装置的基本操作与仪表调试一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。

过程控制系统教案一、教学目标1. 理解过程控制系统的概念及其重要性。

2. 掌握过程控制系统的分类和基本组成。

3. 了解过程控制系统的性能指标和应用领域。

4. 学会使用过程控制系统的基本工具和软件。

二、教学内容1. 过程控制系统的概念及其重要性1.1 定义及作用1.2 过程控制系统与自动控制系统的区别2. 过程控制系统的分类和基本组成2.1 连续过程控制系统2.2 离散过程控制系统2.3 开环控制系统与闭环控制系统2.4 过程控制系统的硬件和软件组成三、教学方法1. 讲授法：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

2. 案例分析法：分析实际应用中的过程控制系统案例，加深学生对过程控制系统的理解。

3. 实验法：安排实验室实践，让学生动手操作过程控制系统。

4. 小组讨论法：分组讨论过程控制系统的设计和应用，提高学生的团队协作能力。

四、教学资源1. 教材：过程控制系统相关教材。

2. 课件：制作精美的课件，辅助讲解过程控制系统相关知识。

3. 实验室设备：供学生进行实验操作的过程控制系统设备。

4. 网络资源：查找与过程控制系统相关的视频、案例等资源，用于课堂拓展。

五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、发言和作业完成情况。

2. 实验报告：评估学生在实验室实践过程中的操作能力和分析问题能力。

4. 期末考试：设置相关试题，测试学生对过程控制系统的理解和掌握程度。

六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括理论讲授16课时，实验操作16课时。

2. 授课计划：第1-8课时：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

第9-16课时：分析过程控制系统的性能指标和应用领域。

第17-24课时：学习过程控制系统的设计方法和工具。

第25-32课时：实验室实践和案例分析。

七、教学注意事项1. 确保学生掌握基本概念和原理，避免过于深入的技术细节。

2. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中巩固知识。

3. 鼓励学生提问和参与讨论，提高课堂互动性。

《过程控制系统A》课程教学大纲课程代码：0806503028课程名称：过程控制系统A英文名称：Process Control System A总学时：64 讲课学时：56 实验学时：8学分：4适用对象：自动化专业先修课程：自动控制原理、检测技术与自动化仪表、电气控制与PLC、微机原理及应用、计算机控制技术、现场总线技术及应用一、课程性质、目的和任务过程控制系统课程是自动化（工业自动化）专业的一门专业课。

目的是使学生掌握工业过程控制系统的系统结构、工作原理、一般的分析设计方法和基本实验技能。

了解和基本掌握过程控制新技术如现场总线、组态软件、远程监控及先进的控制策略等，培养学生分析问题和解决实际问题的能力，为从事与本专业相关的科学研究和工程技术等工作打下一定的基础。

二、教学基本要求1．掌握过程控制的基本概念、过程控制常用仪表的原理和工程选用。

2．掌握过程对象特性及建模方法。

3．掌握常规过程控制器的设计方法和系统的参数整定方法。

4．基本掌握先进过程控制策略及各种复杂过程控制系统的系统结构、控制方案与工程设计。

5．基本掌握计算机过程控制系统的原理、组成与应用等知识。

并对过程控制新技术如现场总线、组态软件、远程监控等有一个较全面的了解。

三、教学内容及要求（一）概述掌握过程控制系统的组成和特点、过程控制系统的基本类型、过程控制的质量指标，了解过程控制的发展概况。

1．过程控制系统的组成、特点和分类2．过程控制系统的质量指标3．过程控制的发展概况（二）过程装置掌握过程变量检测与变送仪表、过程执行仪表、过程调节（控制）仪表的结构、原理和工程选用，了解其它数字式过程控制装置的发展状况。

1．检测变送器2．执行器3．调节器（三）单回路控制系统的工程设计及实例掌握过程特性及过程特性对控制品质的影响，过程建模；过程控制系统设计的工程概述，控制方案设计，检测、变送器选择，控制器、执行器选择，过程控制系统的投运和控制器参数整定，单回路控制系统工程设计实例。

《过程控制系统》课程设计任务书《过程控制系统》课程设计任务书姚明亮编写西安⼯业⼤学电⼦信息⼯程学院⾃动化系2015年12⽉⽬录第1章《过程控制系统》课程设计的⽬的与基本要求 (3)1.1前⾔ (3)1.2《过程控制系统》课程设计的⽬的 (3)1.3《过程控制系统》课程设计的基本要求 (3)第2章《过程控制系统》课程设计选题 (5)2.1课题⼀基于PLC的单容⽔箱⽔位控制系统设计 (5)2.1.1本课程设计的任务描述 (5)2.1.2本课程设计的要求 (5)2.1.3本课程设计提⽰ (5)2.1.4课程设计报告的要求 (9)2.2课题⼆基于PLC的双容⽔箱⽔位串级控制系统设计 (10)2.2.1本课程设计的任务描述 (10)2.2.2本课程设计的要求 (10)2.2.3本课程设计提⽰ (10)2.2.4课程设计报告的要求 (14)第1章《过程控制系统》课程设计的⽬的与基本要求1.1前⾔过程控制通常是指⽯油、化⼯、电⼒、冶⾦、轻⼯、建材、核能等⼯业⽣产中连续的或按⼀定周期程序进⾏的⽣产过程⾃动控制，它是⾃动化技术的重要组成部分。

在现代化⼯业⽣产过程中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提⾼经济效益和劳动⽣产率、改善劳动条件、保护⽣态环境等⽅⾯起着越来越⼤的作⽤。

1.2《过程控制系统》课程设计的⽬的在本课程设计中，通过⼀个完整的⽣产过程控制系统的设计，使学⽣在进⼀步加深理解和掌握《过程控制系统》课程中所学内容的基础之上，着重训练学⽣将《⾃动控制原理》、《⾃动化仪表与过程控制系统》、《微机控制技术》和《电⽓设备与PLC 控制技术》等课程中所学到知识进⾏综合应⽤。

锻炼学⽣的综合知识应⽤能⼒，让学⽣了解⼀般⼯程系统的设计⽅法、步骤，系统的集成和投运。

1.3《过程控制系统》课程设计的基本要求按课程设计任务书提供的课题以及给出的设计任务，确定设计系统结构，分析系统的特点和系统特性，按给定的被控对象设计相应的控制系统，并在实验室连接系统部件、构造硬件系统，硬件系统主要包括控制器（即西门⼦S7-200系列PLC）、执⾏器（即电动调节阀）、检测装置（即传感器）、⽔泵、以及监控计算机。

1.2.1 过程控制的性能指标过程控制系统的性能由组成系统的结构、被控过程与过程仪表（测量变送、执行器和控制器）各环节特性所共同决定的。

1.过程控制系统的性能评价⏹一个性能良好的过程控制系统，在受到外来扰动作用或给定值发生变化后，应能迅速（快）、平稳（稳）、准确（准）地达到或趋近给定值。

⏹过程控制系统性能的评价指标可概括为：a)系统必须是稳定的（最重要、最基本的需求！）b)系统应提供尽可能优良的稳态调节（静态指标）；c)系统应提供尽可能优良的过渡过程（动态指标）。

2. 决定过程控制系统性能的因素⏹控制系统结构（单回路、串级、前馈-反馈控制等）；⏹各组成环节特性：a)被控过程特性（滞后、非线性、时变性和耦合特性）；b)检测环节特性（非线性、间接测量）；c)执行环节特性（非线性）；d)控制器特性。

当系统结构和上述三个环节都确定后，控制器特性是决定控制系统性能指标的唯一因素。

这就是参数整定（Tuning）。

稳定是系统性能中最重要、最根本的指标，只有在系统是稳定的前提下，才能讨论静态和动态指标。

3. 性能指标的确定和分析方法⏹过程控制系统性能指标应根据生产工艺过程的实际需要来确定。

需同时注意静态和动态性能指标。

⏹分析方法：（1）.阶跃响应性能指标，系统工程整定时采用；（重点介绍）（2）.偏差积分性能指标，计算机仿真或理论分析时采用。

①阶跃扰动作用下控制系统过渡过程曲线(a)发散振荡程(b)非振荡发散过程(c)等幅振荡过程(d) 衰减振荡过程(e) 非振荡衰减过程在阶跃振动作用下，控制系统过渡过程曲线有以上几种典型形式：发散振荡过程、非振荡发散过程、等幅振荡过程、衰减振荡过程、非振荡衰减过程前三者属于不稳定过程→性能指标无从谈起，后两种过程为稳定过程，重点讨论衰减振荡过程的常用性能指标。

②给定值阶跃变化时过渡过程的典型曲线③静态性能指标稳态误差是描述系统静态性能的唯一指标。

定义：指系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳态值之差：⏹一般要求稳态误差为零或越小越好。