过程控制系统与仪表课程教学大纲高宏伟

《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》课程教学大纲课程名称：过程控制系统 /Process Control System课程代码：020247学时：48 学分：3 讲课学时：40 上机/实验学时：8 考核方式：闭卷笔试先修课程：自动控制原理A适用专业：自动化开课院系：电子电气工程学院自动化系教材：邵裕森，戴先中.过程控制工程（第2版）.机械工业出版社，2000.5主要参考书：[1]王树青.工业过程控制工程.化学工业出版社,2002.12[2]周泽魁.控制仪表与计算机控制装置.化学工业出版社，2003年，[3]F G Sinskey. Process Control Systems（第3版）, New York McGraw-Hill CompanyInc, 1988年一、课程的性质和任务本课程为自动化专业一门必修课.主要讲授控制设备的数学模型建立,各类过程参数的检测变送及控制仪表的工作原理,简单过程控制系统的工程设计,复杂过程控制系统的应用。

二、教学内容和基本要求第一章绪论1.过程控制发展概况2.过程控制特点3.过程控制系统的组成及其分类第二章过程建模和过程检测控制仪表1.过程建模2.过程变量检测与变送3.过程控制仪表第三章简单过程控制系统—单回路控制系统的工程设计1.过程控制系统的工程设计概述2.控制方案设计3.检测变送器选择4.扏行器(调节阀)选择5.控制器(调节器)选择6.过程计算机控制系统的设计7.过程控制系统的投运和控制器参数整定8.单回路控制系统工程设计实例第四章复杂过程控制系统1.串级控制2.前馈控制3.大滞后补偿控制4.比值控制5.分程与选择性控制6.多变量解藕控制7.模糊控制8.预测控制基本要求: 通过本门课程的学习，要求学生一般掌握过程控制系统的基本特点、控制系统组成与基本控制原理；掌握控制系统数学模型及建立方法，牢固掌握计算机集成控制系统、计算机网络控制系统结构与应用三、实验（上机、习题课或讨论课）内容和基本要求本课程课内不安排实验, 通过习题、讨论课,课程演示实验等环节,使学生加深对各章节的基本概念理解和系统分析设计手段的掌握.四、教学时数分配五、对学生能力培养的要求通过本课程的学习，要求学生掌握过程控制系统的特点、组成与基本控制原理,控制数学模型建立方法，各类过程参数的检测变送及控制仪表的工作原理,掌简单控制系统的工程设计方法,了解特殊控制系统的应用场合.六、说明1.本课程与其它课程的联系与分工本课程的先修课程为《自动控制原理原理》、《模拟电子技术》等.首先要掌握这几门课的基本知识,才能进行过程控制系统的分折和设计.2.课程内容的重点、难点课程重点和难点是掌握简单控制系统的方案设计.熟悉各控制领域的生产工艺流程,掌握各过程参数的检测、变送技术.掌握执行器(调节阀)、调节器工程设计和应用.3.有关课程考核问题本课程的成绩评定形式为闭卷笔试，并参考平时的作业和考勤情况。

《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。

《过程控制系统与仪表》课程教学大纲课程代码：060231010课程英文名称：Process control system and instrument课程总学时：32 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：测控技术与仪器大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是测控技术与仪器专业的专业基础必修课。

课程的任务是初步掌握工业自动化仪表和工业过程控制的基础理论知识和基本技能。

利用各种工业仪表获取各种工业生产过程的数据信息，从而实现工业过程的自动化控制。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求掌握各种工业测量仪表的功能、原理、结构及工业过程中仪表的选用原则和方法，包括传感器，变送器，调节器和执行器。

掌握工业过程控制系统的基础知识，包括工业控制系统的原理构成，各种控制规律的选择，控制对象的特性。

掌握实际系统中主要工业仪表的装置原理、结构、功能及参数的选取。

了解新型工业过程仪表的检测原理与结构。

重点掌握围绕温度、流量、液位、压力等四个常见工业过程控制参数的测量、控制原理以及PID控制算法的应用。

（三）实施说明大纲内容以王再英的《过程控制系统与仪表》为主教材讲解，适当补充少量教材外的内容。

大纲实施过程中应突出实践能力的培养，注重实例教学、课堂笔记的强调。

讲授内容要分清每一部分在课程整体中所处的地位和作用，并突出重点内容。

（四）对先修课的要求《自动控制原理》、《电路》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《传感器与检测技术》。

（五）对习题课、实验环节的要求。

本大纲以实施应用能力教育为目的，培养学生独立地分析问题、解决问题。

对习题内容的选择可根据课程的进展情况灵活掌握，使学生能够与时俱进。

（六）课程考核方式1.考核方式：考查。

2.考核目标：在考核学生对过程控制系统与仪表构成的基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考查过程控制系统与仪表的分析、设计等能力。

3.成绩构成：期中考查（开卷测验）40%和期末考查（开卷测验）60%总和，最终成绩按优秀，良好，中等、及格和不及格五级制（或百分制）给出。

过程控制系统及仪表第三版教学设计一、课程概述本课程是针对自动化专业学生设计的，旨在通过讲授过程控制系统及仪表的基本原理和应用技术，使学生掌握过程控制系统和仪表的基本概念、工作原理和应用方法，培养其在工业自动化领域的应用能力和实际操作能力。

二、教学目标2.1 知识目标1.掌握过程控制系统的基本原理和应用技术；2.理解仪表的工作原理和使用方法；3.分析过程控制系统在自动化工业中的应用。

2.2 能力目标1.能够设计和构建简单的过程控制系统；2.能够使用仪表对过程控制系统进行监测和控制；3.能够维护和诊断过程控制系统中的故障。

2.3 情感目标1.培养学生的工程实践能力；2.提高学生的自主学习能力；3.培养学生团队协作的意识和能力。

三、教学内容和教学方法3.1 教学内容1.过程控制系统的基本概念；2.过程控制系统的硬件结构和软件结构；3.过程控制系统的信号传输与处理；4.仪表的基本原理和分类；5.仪表在过程控制系统中的应用；6.过程控制系统的维护和诊断。

3.2 教学方法1.理论授课：讲授过程控制系统和仪表的基本原理和应用技术；2.实验教学：设计和构建简单的过程控制系统，并使用仪表对其进行监测和控制；3.课程设计：学生团队完成过程控制系统的设计和实现，并撰写课程设计报告。

四、教学评价和考核方式4.1 教学评价1.课堂参与及作业完成情况，占总评价成绩的30%；2.实验报告和课程设计报告，占总评价成绩的40%；3.期末考试，占总评价成绩的30%。

4.2 考核方式1.课堂评分及作业考核；2.实验成果及课程设计报告评分；3.期末笔试。

五、教学参考资料和平台5.1 参考书•《过程控制系统及仪表》（第三版），刘雷著；•《现代控制工程》（第三版），奥古斯特·贝库斯著；•《数字信号处理》（第四版），艾伦·维·奥泽著。

5.2 学习平台•MATLAB及Simulink仿真平台；•PLC和DCS实验平台；•电子信息仿真实验室。

《过程控制系统》课程教学和考试大纲一、教学基本要求本课程主要包括三个方面的内容：实验方法对过程控制系统建模、过程检测控制仪表选型和工业过程控制系统工程设计的基本原理和基本设计方法。

通过对本课程的学习，具体要求如下：1、了解过程控制发展概况、特点和过程控制系统的组成及分类。

2、掌握用实验方法（阶跃响应和脉冲响应）建立过程数学模型的基本思路和方法；理解自平衡能力和无自平衡能力对象的有关概念，掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法，了解最小二乘建模方法。

3、了解检测仪表的分类、选型和过程控制仪表基本原理。

理解过程变量检测和过程控制仪表的基本概念，掌握五大类参数检测与变送的传感器特性与选型的基本方法；了解PID调节器基本原理和构成。

4、掌握过程控制系统的各种工程设计方法，重点掌握单回路控制系统和串级控制系统的工程设计方法；掌握其它复杂控制系统的设计方法；了解先进过程控制系统。

二、教学内容及要求1、过程控制系统的基本概况（一）教学内容1)过程控制发展概况2)过程控制的特点3)过程控制系统的组成及其分类（二）教学要求教学要求是：本章简要介绍过程控制系统发展概况、组成、分类和特点，使学生在学习后续各章内容之前，先对过程控制系统的总体情况有一个概要了解。

达到了解过程控制发展经历的几个阶段的特点、理论基础、主要仪表和系统的基本结构；了解过程控制的特点；了解过程控制系统的组成及其分类；了解“过程控制工程”课程的性质和任务。

重点是：过程控制系统的组成；过程控制系统的分类方法；过程控制系统的主要性能指标。

2、过程控制系统建模（一）教学内容1)被控过程的数学模型类型和表示方法2)有自平衡过程和无自平衡过程3)机理分析法建模4)试验法建模（阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法）5)最小二乘法建模6)试验法建模的计算机编程实践（二）教学要求教学要求是：了解过程建模的基本概念和被控过程的数学模型类型和表示方法；理解有自平衡过程和无自平衡过程的物理意义；掌握有自平衡能力和无自平衡能力对象的机理分析建模方法；理解并熟练掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法的各种基本算法和验证条件；理解掌握最小二乘建模方法；能够利用MatLab或者其它编程语言实现单容或多容对象试验法建模中的几种算法（计算法、两点法、面积求系数方法）的计算机仿真实践。

《过程控制》教学大纲一、内容简介本教学大纲参照了相关专业的特点，结合自动化专业关于《过程控制与自动化仪表》课程的要求，按照国家教委颁布的〈自动控制课程教学基本要求〉制定的。

本课程的内容有：过程控制概述和自动化仪表概述、过程参数的检测与变送、过程控制仪表、被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、常用高性能过程控制系统、实现特殊工艺要求的过程控制系统、典型生产过程控制与工程设计等。

二、本课程的目的和任务《过程控制》是自动化专业的重要专业课。

本课程在系统简明地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。

通过本课程的学习可以使学生了解和掌握典型的过程检测和控制仪表的工作原理和工作性能，并能根据生产过程的特点和控制要求，选用适当的自动化仪表或计算机，组成实用型过程控制系统。

使学生初步掌握系统工程设计的思想和方法三、本课程与其它课程的关系。

学生在学习本课程之前，应学过以下课程：·高等数学·自动控制理论本课程与高等数学的关系本课程要用到的数学工具（微分、积分、微分方程求解、傅立叶级数等），应在高等数学课程中解决。

本课程与自动控制理论的关系通过反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习，应使学生了解自动控制系统方框图的原理，并能进行初步设计。

本课程在此基础上教学，像前馈控制系统方框图、反馈控制系统方框图等内容应在自动控制理论系统中解决。

四、本课程的基本要求1、掌握过程控制系统的组成、特点及设计步骤，并掌握自动化仪表的信号制以及防爆系统的构成。

2、熟悉变送器的构成原理和它的信号传输方式，熟悉二线制接线方式所必须满足的条件。

3、掌握压力、流量、物位等检测仪表的工作原理与使用方法；熟悉压力变送器和成分检测仪表的工作原理及使用特点、适用范围；熟悉智能式变送器的特点及硬件构成。

4、掌握SLPC可编程控制器的硬件构成及工作原理。

5、熟悉DDZ-Ⅲ型调节器的基本构成、电路原理及其应用特点；熟悉SLPC可编程控制器的模块指令及工作原理；熟悉智能式电动执行器的功能特点和安全栅的基本类型及构成原理。

过程控制系统课程教学大纲（ProcessContro1System）学时数：40学时其中：实验学时：课外学时：学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化一、课程的性质、目的和任务《过程控制系统》课程是电气工程与自动化专业的一门专业主干课程，具有很强的实践性。

通过本课程的学习，要使学生在掌握自动控制理论和过程检测与控制仪表等知识的基础上，用工程处理的方法去解决控制系统的分析、设计与研究方面的问题。

二、课程教学的基本要求（一）单回路控制系统特点、适用场合及分析设计方法：（二）深刻理解、牢固掌握各种复杂控制系统的特点、适用场合及分析设计方法；（≡）通过对典型案例的学习，掌握对各典型单元操作静、动态特性的分析方法，和与之相匹配的典型控制方案的设计，了解其发展动态。

本课程总学时为40学时，2.5学分，设置在第七学期。

其中相关实验安排在综合实验中。

三、课程的教学内容、重点和难点第一章单回路控制系统（10学时）一、基本内容本章是过程控制系统课程的基础。

主要有单回路控制系统的方案设计、调节参数整定以及控制系统的投运等内容。

二、基本要求1、了解过程控制系统工程设计概要；2、了解和掌握单回路控制系统方案设计；3、了解和掌握测量变送器选型；4、了解和掌握执行器（调节阀）选型；5、了解和掌握控制器（调节器）控制规律选取；6、了解和掌握单回路控制系统参数整定和系统投运方法。

第二章复杂过程控制系统（16学时）一、基本内容主要介绍为提高控制品质或满足特殊操作要求的过程控制系统及应用中的有关问题。

包括串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、分程控制、选择性、阀位控制和推断控制等系统结构及分析。

二、基本要求1、了解和掌握串级控制系统；2、了解和掌握比值控制系统；3、了解和掌握均匀控制系统；4、了解和掌握前馈控制系统；5、了解和掌握分程控制系统；6、了解和掌握选择性控制系统；7、了解和掌握阀位控制方案；8、了解和掌握推断控制系统。

第三章流体传送设备的控制（2学时）一、基本内容流体传送设备（泵及压缩机）及其运行特点，控制方案及特殊控制方案。