化工仪表及自动化课程标准-在线式考勤管理系统 15页

《化工仪表及自动化》课程标准【总学时】72【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。 以化工生产过程为主，选择典型的仪表配置和控制方案。通过学习该课程，了解化工生产过程常用的仪表的种类、结构和性能，掌握仪表流程图的绘制和仪表的配置，能为相关的行业进行生产过程的自动化控制构思和开发自动调节的方案。三、课程目标以职业能力培养为核心，确定课程的教学目标，强调理论和实际相结合，提高分析和解决工程实际问题的能力。注重对学生理论知识、职业技能、职业素质的培养，培养学生具有运用基础理论来分析和解决化工生产中各种化工仪表及自动化设备故障及操作的能力。学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，培养既懂化工机械与设备专业的理论知识,又具备操作技能的骨干技术人员。1．理论知识目标（1）了解化工自动化的主要内容。（2）牚握自动调节系统的组成及自动调节系统方块图及其分类。（3）掌握自动调节系统的过渡过程及品质指标。（4）掌握测量各种参数仪表的性能和原理,如:压力测量及变送，流量的测量及变送，液位的测量及变送，温度检测仪表及选用。（5）了解自动电子电位差计和自动电子平衡电桥的作用原理。（6）理解自动控制仪表基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。（7）掌握气动执行器、电动执行器、电-气转换器及电-气阀门定位器的作用方式及其流量特性。（8）掌握简单控制系统的设计原则及调节规律的选择原则和参数的整定方法。（9）理解并掌握各种复杂控制系统的特点及应用,如:串级控制系统，比值控制系统，分程控制系统，选择控制系统，前馈控制系统。（10）掌握典型化工操作的控制方案,如流体输送设备的控制方案，传热设备的控制方案，锅炉设备的控制方案，化学反应器设备的控制方案，精馏塔设备的控制方案。2．职业技能目标（1）掌握常用工业过程控制系统的组成原理与性能特点，熟悉其适用场合。理解被控参数、调节参数对系统性能的影响，掌握被控参数与调节参数的合理确定方法。（2）掌握常用过程检测仪表的结构与测量原理；理解各种PID控制规律对系统的作用，并掌握其使用方法。（3）掌握各种化工测量仪表的原理、结构、功能、进而会选用仪表。（4）掌握自动控制系统的基本知识，包括系统的组成、控制规律、对象特性、简单控制系统及复杂控制系统。能读懂简单自控方案图纸。 （5）掌握实现自动控制系统的控制仪表及装置的原理、结构、功能及如何选用。（6）了解自控技术的新发展及新型的检测和控制装置。3．职业素质目标学生通过该课程的学习，对自动化系统及仪表在生产过程中的应用有正确的认识，为今后从事工艺生产操作，提高生产操作水平打下一定的基础。当学生毕业后成为化工工艺专业技术操作人员时，能在生产控制、管理和调度中正确地选用和使用常见的测量仪表和控制装置，面对大量先进的自动化生产成套设备及装置，能在生产开、停车过程中了解自控系统的投运方法和参数整定，并对生产过程自动化及仪表的现状和发展有所认识，以促进生产操作水平的提高。并了解化工厂常用的仪器的特性及使用性能，了解化工生产过程中各工段常用的自动化仪表的应用及控制方案，分析说明其生产过程中各种变量的检测和控制的依据，熟练掌握仪表代号，会看仪表图纸。四、课程内容1．内容的选取【项目一】绪论【教学目标】掌握化工自动化的定义；了解化自动化的目的、发展概况；掌握化工仪表的分类；化工自动化的类型。【重点与难点】化工仪表的分类；化工自动化的类型。【教学内容】1．化工自动化的定义2．化工仪表及自动化的发展过程3．化工仪表及自动化系统的分类4．本课程的内容及要求【考核要求】掌握化工自动化的定义；掌握化工仪表的分类；化工自动化系统的类型。【项目二】化工测量仪表【任务1】测量仪表的基础知识【教学目标】掌握测量误差的类型、表示方法；掌握仪表的品质指标；了解检测仪表的分类、测量方法分类。【重点与难点】测量误差的类型、表示方法；化工仪表的精度。【教学内容】1．测量及测量过程 2．测量误差3．测量仪表的品质指标4．测量仪表的构成分类【考核要求】掌握测量误差的类型、表示方法；掌握仪表精度的表示以及仪表精度数值的大小与精度的关系。【任务2】压力的测量【教学目标】掌握压力的单位及其换算、压力表示方法；掌握常用的压力测量仪表的分类；了解弹性式压力计的结构及工作原理；掌握压力计的选用步骤及注意事项；掌握压力计的安装。【重点与难点】压力的单位及其换算、压力表示方法；掌握压力计的选用步骤及注意事项；压力计的安装注意事项。【教学内容】1．压力测量的基本知识2．弹性式压力计的结构及原理3．压力表的选用及安装【考核要求】掌握压力的单位及其换算、压力表示方法；掌握常用的压力测量仪表的分类；掌握压力计的选用步骤及注意事项；压力计的安装注意事项。【任务3】流量的测量【教学目标】掌握流量测量仪表的分类；掌握节流现象及节流原理；掌握转子流量计构造、原理及校验；了解差压变送器的工作原理；了解其它各种流量计构造及工作原理。【重点与难点】流量测量仪表的分类；节流现象及节流原理；转子流量计构造及原理。【教学内容】1．流量测量的基本知识2．差压式流量计3．转子流量计4．其它流量计原理测量简介【考核要求】掌握流量测量仪表的分类；掌握节流现象及节流原理；掌握转子流量计构造、原理及校验； 【任务4】液位测量【教学目标】掌握物位检测的意义及物位检测仪表的分类；掌握差压式液位计工作原理；掌握零点迁移的概念及原理；了解其它液位计的工作原理及构造。【重点与难点】差压式液位计工作原理；零点迁移的概念及原理。【教学内容】1．物位测量的基本知识2．差压式液位计3．玻璃式液位计4．其它液位计简介【考核要求】掌握物位检测的意义及物位检测仪表的分类；掌握差压式液位计工作原理；掌握零点迁移的概念及原理。【任务5】温度的测量【教学目标】掌握温度测量仪表的分类及工作原理；掌握热电偶的构造及测温原理；掌握热电偶的使用及注意的问题；掌握热电阻的测温原理及常用的热电阻；了解各种温度变送器的工作原理。【重点与难点】温标的概念及其类型；热电偶的构造、使用及测温原理；热电偶冷端温度补偿的概念及其补偿方法。【教学内容】1．温度测量的基本知识2．简单测温仪表3．热电偶温度计4．热电阻温度计5．温度变送器【考核要求】掌握温标的概念及其类型；热电偶的构造、使用及测温原理；热电偶冷端温度补偿的概念及其补偿方法；常用的热电阻。【任务6】显示仪表【教学目标】 掌握各种显示仪表的特点；了解自动平衡电子电位差计的工作原理、构造、各电阻的作用；电子自动平衡电桥的工作原理、构造；了解无纸记录仪、虚拟显示仪表工作原理及构造。【重点与难点】自动平衡电子电位差计的工作原理；数字式显示仪表的工作原理。【教学内容】1．显示仪表的分类及其特点2．平衡式显示仪表【考核要求】掌握各种显示仪表的特点。【项目三】自动成分分析仪表【任务1】概述【教学目标】了解自动成分分析仪在化工生产中的地位；自动成分分析仪的作用；自动成分分析仪的检测原理；工业自动成分分析仪的主要组成部分。【重点与难点】自动成分分析仪的检测原理；工业自动成分分析仪的主要组成部分。【教学内容】1．自动成分分析仪的作用2．自动成分分析仪的检测原理3．工业自动成分分析仪的主要组成部分【考核要求】了解自动成分分析仪表的作用；自动成分分析仪表的检测原理；工业自动成分分析仪的六大组成部分。【任务2】热导式气体分析器【教学目标】了解常用单组份气体的导热系数及多组分混合气体的导热系数的计算；识记利用导热系数来测量待测组分含量时需满足的条件；热导式气体分析器的测量原理；RD-004型热导式H2分析器的结构及其使用。【重点与难点】多组分混合气体的导热系数的计算；RD-004型热导式H2分析器的结构及其使用。【教学内容】1．计算多组分混合气体的导热系数2．热导式气体分析器的测量原理3．RD-004型热导式H2分析器的结构及其使用【考核要求】会计算多组分混合气体的导热系数；掌握利用导热系数来测量待测组分含量时需满足的条件；RD-004型热导式H2分析器的使用。 【任务3】氧化锆分析仪【教学目标】了解氧化锆分析仪在工业生产自动控制中的地位及作用；了解氧化锆分析仪的优点；掌握氧化锆探头的结构及作用；温度调节器和显示仪表的结构及作用。【重点与难点】氧化锆分析仪的作用；掌握氧化锆探头、温度调节器和显示仪表的结构及作用。【教学内容】1．氧化锆分析仪的作用2．掌握氧化锆探头的结构及作用3．温度调节器和显示仪表的结构及作用4．氧化锆安装注意事项【考核要求】掌握氧化锆分析仪的作用及其两大组成部分；掌握氧化锆探头、温度调节器和显示仪表的结构及作用。【任务4】原子吸收分光光度计【教学目标】掌握原子吸收光谱法的概念；朗伯比尔定律；原子吸收光谱分析法的优缺点；原子吸收分光光度计的结构及原理；单色器的作用；检测器及放大器的作用。【重点与难点】原子吸收光谱法的概念；原子吸收光谱法的原理；原子吸收分光光度计的结构及原理；单色器的作用；检测器及放大器的作用。【教学内容】1．原子吸收光谱法2．原子吸收分光光度计的结构及原理3．单色器4．检测器及放大器读数装置【考核要求】掌握原子吸收光谱法的概念；掌握朗伯比尔定律；原子吸收光谱法的优点；原子吸收分光光度计的结构；单色器的作用；检测器及放大器的作用。【任务5】傅里叶变换红外光谱仪【教学目标】掌握红外区的三个区域；红外光谱的概念；了解迈克逊干涉仪的工作原理；傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理；傅里叶变换红外光谱仪的优点。【重点与难点】 红外区的三个区域；红外光谱的概念；傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理。【教学内容】1．基本知识2．迈克逊干涉仪3．傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理【考核要求】掌握红外区的三个区域；红外光谱的概念；傅里叶变换红外光谱仪的结构；傅里叶变换红外光谱仪的优点。【任务6】气相色谱分析仪【教学目标】了解色谱法的作用；掌握气相色谱分析仪的特点；掌握分配过程、分配系数的概念；气相色谱仪的结构组成。【重点与难点】分配过程、分配系数的概念；气相色谱仪的结构组成。【教学内容】1．气相色谱分析仪的特点2．基本知识3．气相色谱仪的组成及工艺流程【考核要求】掌握气相色谱分析仪的特点；掌握分配过程、分配系数的概念；气相色谱仪的结构组成。【任务7】工业PH值酸度计【教学目标】掌握PH值酸度计的作用；掌握电位测定法的基本原理；工业PH计的组成及工作原理；掌握常用的参比电极和工作电极的种类；了解PHG-2026B型工业PH计的组成及工作原理。【重点与难点】电位测定法的基本原理；工业PH计的组成及工作原理；常用的参比电极和工作电极的种类。【教学内容】1．PH计的测量原理2．电极的结构3．PHG-2026B型工业PH计【考核要求】掌握电位测定法的基本原理；掌握常用的参比电极和工作电极的种类。【任务8】 微量水分析仪【教学目标】掌握湿度的概念、表示方法、测量方法；微量水分析仪的两大组成部分的相关知识；了解微量水分析仪的特点及注意事项。【重点与难点】湿度的概念、表示方法、测量方法；微量水分析仪的两大组成部分。【教学内容】1．基本知识2．微量水分析仪3．微量水分析仪的特点及注意事项【考核要求】掌握湿度的概念；相对湿度、绝对湿度的表示方法；微量水分析仪的两大组成部分；微量水分析仪的特点。【任务9】有害气体报警器【教学目标】掌握有害气体报警器的作用；了解有害气体报警器的不同的分类方式；有害气体报警器的主要结构组成；有害气体报警器的特点及其选用原则。【重点与难点】有害气体报警器的作用；有害气体报警器的主要结构组成。【教学内容】1．有害气体报警器的分类2．有害气体报警器的机构3．常用的检测器4．有害气体报警器的特点5．有害气体报警器的选用原则【考核要求】有害气体报警器的作用；有害气体报警器的主要结构；有害气体报警器的选用原则。【项目四】自动控制仪表【任务1】控制器原理及功能介绍【教学目标】了解DDZ-Ⅲ型控制器的种类；掌握基型控制器的两大组成部分及原理；了解DDZ-Ⅲ型控制器的外形结构图；掌握DDZ-Ⅲ型控制器的操作。【重点与难点】DDZ-Ⅲ型控制器的外形结构图；DDZ-Ⅲ型控制器的操作。【教学内容】1．基型控制器的原理 2．DDZ-Ⅲ型控制器的外形结构图3．DDZ-Ⅲ型控制器的操作【考核要求】基型控制器的两大组成部分；不同电路的切换方式。【任务2】控制规律【教学目标】掌握控制规律的概念及基本控制规律的种类；掌握四种基本控制的概念、控制规律及特点；掌握各控制参数与控制作用之间的关系。【重点与难点】基本控制规律的种类；四种基本控制的概念、控制规律及特点；掌握各控制参数的取值大小与控制作用之间的关系。【教学内容】1．双位控制2．比例控制3．积分控制4．微分控制5．三作用（PID）控制器【考核要求】控制规律的概念及基本控制规律的种类；四种基本控制的概念、控制规律及特点；各控制参数的取值大小与控制作用之间的关系。【任务3】单元组合仪表的基本知识【教学目标】掌握单元组合仪表的概念；了解单元组合仪表的组成；DDZ-Ⅲ型仪表的特点；掌握DDZ-Ⅲ型仪表的命名法。【重点与难点】DDZ-Ⅲ型仪表的特点；DDZ-Ⅲ型仪表的命名法。【教学内容】1．单元组合仪表与自动控制系统2．单元组合仪表的分类3．DDZ-Ⅲ型仪表的特点4．DDZ-Ⅲ型仪表的命名法【考核要求】掌握DDZ-Ⅲ型仪表的特点；掌握DDZ-Ⅲ型仪表的命名法。【项目五】执行器【任务1】气动薄膜调节阀 【教学目标】掌握执行器的作用、分类；掌握气动薄膜调节阀的结构及原理；气开、气关调节阀的选择；不同调节阀的结构及使用场合。【重点与难点】执行器的作用、分类；气动薄膜调节阀的结构及原理；气开、气关调节阀的选择；不同调节阀的结构及使用场合。【教学内容】1．单元组合仪表与自动控制系统2．调节阀的作用形式3．调节阀的种类【考核要求】执行器的作用、分类；气动薄膜调节阀的结构及原理；气开、气关调节阀的选择；调节阀的作用形式；不同调节阀的结构及使用场合。【任务2】阀门定位器【教学目标】掌握阀门定位器的分类；阀门定位器的作用；了解不同阀门定位器的原理。【重点与难点】阀门定位器的分类；阀门定位器的作用。【教学内容】1．阀门定位器的作用2．配薄膜执行机构的气动阀门定位器3．配薄膜执行机构的电-气阀门定位器【考核要求】掌握阀门定位器的分类及阀门定位器的作用。【项目六】化工自动化基础【任务1】化工自动化的基础知识【教学目标】掌握自动控制系统中常用术语的概念；简单自动控制系统的组成及分类；过渡过程的品质指标；影响过渡过程的主要因素；工程整定的概念及其方法。【重点与难点】简单自动控制系统的组成及分类；过渡过程的品质指标；影响过渡过程的主要因素；工程整定的概念及其方法。【教学内容】1．人工调节和自动控制2．自动控制系统的组成及分类3．自动控制系统的过渡过程及品质指标 4．影响控制系统的过渡过程的主要因素5．过渡过程的质量改善【考核要求】掌握自动控制系统中常用术语的概念；简单自动控制系统的组成及分类；过渡过程的品质指标；工程整定的概念及其方法。【任务2】简单控制系统【教学目标】掌握简单控制系统的组成；简单控制系统的投用步骤；控制系统中各环节的“正”、“负”方向的确定；了解控制系统中常见问题及处理方法。【重点与难点】简单控制系统的组成；控制系统中各环节的“正”、“负”方向的确定。【教学内容】1．简单控制系统的组成2．简单控制系统的投运3．控制系统中常见问题及处理方法【考核要求】掌握简单控制系统的组成；控制系统中各环节的“正”、“负”方向的确定。【任务3】复杂控制系统【教学目标】掌握串级控制系统主副控制器正反作用的选择；掌握均匀控制系统的特点、控制方案及应用；掌握比值控制系统的特点、控制方案及应用；掌握多冲量控制系统的特点、控制方案及应用。【重点与难点】各种控制系统的概念、特点、控制方案及应用。【教学内容】1．串级控制系统2．均匀控制系统3．比值控制系统4．多冲量控制系统【考核要求】掌握各种控制系统的概念、特点、控制方案及应用。【任务4】典型控制方案介绍【教学目标】 掌握离心泵、离心式压缩机的控制方案；掌握换热器自动控制；掌握精馏塔的温差控制；掌握釜式反应器的温度自动控制。【重点与难点】离心泵的控制方案；换热器自动控制；精馏塔的温差控制；釜式反应器的温度自动控制方案。【教学内容】1．流体输送设备的自动控制方案2．传热设备自动控制方案3．精馏设备自动控制方案4．反应器自动控制方案【考核要求】掌握离心泵的控制方案；掌握换热器自动控制；掌握精馏塔的温差控制；掌握釜式反应器的温度自动控制。2、学时安排项目课题课时理论实践合计项目一绪论11项目二化工测量仪表2828项目三自动成分分析仪12214项目四自动控制仪表628项目五执行器325项目六化工自动化基础12416合计621072五、实施建议1．教学建议（1）课程组织形式在教学过程中，对于不同的教学内容，按递进关系和难度级别进行，以确保本课程教学目标的实现。本课程从应用的角度出发，其过程采取“阶段性、梯次递进”、“由简到难”的原则，以项目为向导，以典型工作任务为主，设立课程教学项目，通过教师指导学生展开自主学习完成工作任务或项目，实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验，从而形成职业岗位能力。（2）教学方法 《化工仪表及自动化》课程的学习，以教师讲授为主，采用多媒休教学，教学中灵活运用启发式、问题式、讨论式教学，增强教学互动，调动学生学习的主动性和积极性，逐步提高他们发现问题、分析问题和解决问题的综合能力。2．教材编写（1）根据专业人才培养方案的总体设计思想及本课程的教学目标要求选用合适的理论实践一体化课程教材。（2）根据中职院校的教学特点及专业人才培养方案和本课程标准开发校本教材，教材开发的建议为：组织开发专业主干课程系列教材，以更好地实现专业人才培养目标；开发教材的主编和主审，须是直接参与人才培养方案和课程标准制订的骨干教师；教材结构和内容须符合人才培养方案和课程标准提出的要求，讲究“实在”、“实效”，编排时要符合中职教学的特点和要求；选取的项目或课题应将企业的实际应用和学校的实际有机结合，由浅入深，由简到繁，循序渐进，符合学生的学习基础和认知规律的原则；教材编写应充分体现理论实践一体化教学的特点，理论知识和实践操作有机结合，内容的选择力求明确，可操作性强，便于贯彻“做中学、学中做”的理念；教材语言平实、图文并茂，便于学生自主学习。注重新技术、新知识、新方法的介绍，适度关注学生的可持续发展，为学有余力的学生留下进一步拓展知识能力的内容和空间。教材：依据本课程教学标准要求，教材采用《化工仪表及自动化》主编：乐建波化学工业出版社2010年1月出版主要参考书：（1）化工过程控制工程 王骥程主编 化学工业出版社（2）化工自动化及仪表 杨丽明/张光新编著 化学工业出版社（3）过程自动化及仪表 俞金寿主编化学工业出版社（4）过程控制仪表刘巨良主编化学工业出版社（5）化工仪表及自动化厉玉鸣主编化学工业出版社（6）化工仪表及自动化钟汉武主编化学工业出版社3．教学评价（1）评教在任课教师中定期展开互评与自评，以听课、说课、集体备课为途径，鼓励创新，注重典型，营造良好的学术教学范围。定期召开学生评教座谈会，了解学生对课程的要求、意见和建议，将学生的客观准确评价和学习效果纳入评价体系中，促进教学改革。 （2）评学开发试题库，出题原则倡导“根据原理分析实际，根据实际寻找原理”。在考试内容上减少“死题”，增加“活题”；在试题内容上分为两部分：课上内容占70%，课外内容占30%（课程相关内容的讨论及课外作业）。以期末考试、期中考试、阶段性测试、平时作业及课堂提问等考核学生综合分析、推理、判断及自主学习的能力。（3）考核方法和成绩评定闭卷考试，按百分制计分，总评成绩按考试成绩占70%,平时成绩占30%计算，其中平时成绩主要根据课堂表现和平时作业情况评定。