第五章-化工流程的自动控制教学教材

化工过程控制教学设计前言化工过程控制是化学工程专业中非常重要的一门基础课程，它涉及到化工生产过程中的自动化控制、仪器设备、数据处理和监测等方面。

由于化工生产过程的特殊性、复杂性和危险性，学生在学习过程中必须对其进行深入的理解和掌握。

因此，本文将介绍一种基于问题驱动的化工过程控制教学设计，旨在帮助学生更好地理解和掌握该门课程。

设计理念本设计利用问题驱动教学法，将学生放置于需面对问题的情境中，使学生在思考问题并找到解决方法的过程中，深入理解和掌握该门课程的基本概念和知识点。

同时，通过引导学生对涉及问题的多个方面进行探究，帮助他们形成为解决问题所必须的综合能力。

教学方法案例学习案例学习是本设计的主要教学方法之一。

本设计将根据化工生产过程中的实际案例，引导学生进行案例分析，并从中学习相关理论和知识。

在案例的分析过程中，学生将学习到准确记录数据的重要性，以及如何分析数据来推断发生的问题。

讨论与演示本设计还将利用讨论和演示来促进学生对课程的理解和掌握。

这将包括老师和学生之间的讨论，以及学生之间的合作解决问题。

在实验室中，学生将进行实验，并将实验结果与所学知识进行比较。

本设计的目的是帮助学生将理论知识与实际应用相结合，从而更好地理解和掌握。

实验工作本设计将在实验室中进行一系列以化工过程控制为主题的实验。

由于化工生产过程的复杂性和危险性，学生需要了解实验的基本原则，注意安全问题，并精确地记录实验数据。

实验的主要目的是巩固学生的理论知识，并在现实情况下应用所学内容。

教学内容本设计中，化工过程控制的学习内容将围绕如下主题展开：控制理论本部分将重点介绍控制理论的基本概念，例如控制环节、反馈控制系统、开环控制系统、闭环控制系统等。

学生将学习到控制理论的基本概念，以及如何将其应用于化工生产过程中。

仪器设备本部分将重点介绍仪器设备的应用，例如传感器、控制阀、寻路器、计算机等。

学生将学习如何选择适当的仪器设备，并学习如何进行调节和校准。

2.3化工自动化控制原理2.3.1概述化工自动化就是化工类型生产过程自动化的简称，亦即在化工设备上配备一些自动化装置，代替化工操作人员部分直接脑力劳动和体力劳动，使某些化工参数能准确地按照预期需要规律变化，使生产在不同程度上自动的进行，这种通过自动化装置来管理化工生产过程的办法称为化工自动化。

实现化工生产过程自动化的目的是为了：①加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。

在人工操作的生产过程中，人对外界的观察与控制的精确度和速度是有一定限度的，而通过自动控制系统，可以使生产过程在最佳条件下进行，加快生产速度，降低能耗，实现优质高产。

②减轻劳动强度，改善劳动条件。

多数化工生产过程是高温、高压、低温、低压、易燃易爆，还有的是有毒、有腐蚀性有刺激性气味，实现了化工自动化，工人只要对自动化装置的运转进行监视，而不需要再直接从事大量而又危险的操作。

③能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。

④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，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造了条件。

化工自动化包括自动检测、程序控制、自动保护和自动调节等方面。

2.3.1.1自动调节系统的组成任何一个自动调节系统，都是由被调对象、调节器、调节阀和测量变送器等组成，它们统称为自动调节系统的各个环节。

①检测和变送采取一定手段，对所要求的工艺参数进行测量，并将其转变为一个信号，送到调节器。

用来检测工艺参数的装置叫测量元件；将测量元件发出的信号变换为所需信号类型的装置叫变送器。

②调节器能将变送器送来的测量信号与给定的标准值信号相比较，并能决定按怎样的规律进行调节。

③调节阀能自动地根据调节器送来的信号值改变阀门的开启度，即接受调节器的操纵，产生调节动作。

④被调对象自动调节系统中的工艺设备叫被调对象，简称对象。

在研究自动调节系统时，为了更直观地显示出自动调节系统各个环节间的相互影响和信号联系，通常用方块图来表示。

《化工过程自动控制与仪表》课程教学大纲课程代码：080132058课程英文名称：Instrument and Process control of Chemical industry课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：化学工程与工艺专业大纲编写（修订）时间：2017年7月一、大纲使用说明（一）课程地位及教学目标本课程为化学工程与工艺专业的一门专业基础选修课，是化工工程师在生产的组织、管理、技术改造和技术革新中提供与电气工程师、自动化专业技术人员进行技术交流、技术协作的必要知识。

本课程注重学生实践能力的培养，注重学生工程思维能力的培养，使学生形成思维有序、有据，能够针对实际问题提出解决问题的合理、有效的方法。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求针对教学的基本任务，该课程的知识体系应该围绕化工类专业实际工程需要所涉及的技术要求和技术难点为出发点。

本课程的知识体系由课堂教学及习题环节组成。

在技能方面，通过本课程的学习，应具有分析简单自动控制系统的能力；会选用化工生产中的常用仪表等能力。

（三）实施说明教学过程中，即注重基本理论知识的传授，更应该注重学生能力的培养，因此，在理论教学时应该深入浅出，使学生充分、深入的理解理论知识，并以此为基础，结合化工专业的具体特点，加强理论知识的应用能力的培养。

本课程主要为加强学生的理论知识、提高学生的工程实践能力，因此，在教学过程中注意理论联系实际，通过理论—实践—理论—实践这样的过程，使学生充分理解本课程的主要理论，并能学以致用。

在具体的教学方法上，采用以讲授为主，讨论为辅的教学方法，注意培养学生的学习兴趣，使学生主动的去学习。

（四）对习题课、实验环节的要求本大纲以提高工程实践能力为教育目标而制定，所以对于化学工程与工艺专业而言，教师应该根据专业的具体要求掌握。

（五）对先修课的要求本课程主要的先修课程有《高等数学B1》、《高等数学B2》、《大学物理B》、《化工原理A1》、《化工原理A2》等。