《过程控制系统》课程工程实践教学项目设计
过程控制系统课程设计任务书
设计说明书一份（总体设计、硬件组态、相关数据连接、控制程序清单等）
பைடு நூலகம்四、进程安排
周一：硬件模块组态
周二：相关数据的连接与调试
周三：编写控制程序，进行软件调试
周四：撰写设计说明书
周五：答辩
五、主要参考资料
1、吴作明主编，工控组态软件与PLC应用技术，北京航空航天大学出版社
（2）组态的说明。
3.系统程序的设计。
（1）相关数据的连接。
（2）控制程序的编写。
4．完成的控制系统能达到题目的要求。
5．撰写设计说明书。
二、设计原始资料
施仁主编，自动化仪表与过程控制，电子工业出版社。
许志军主编，工业控制组态软件及应用，机械工业出版社。
三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）
2、潘立登主编，过程控制，机械工业出版社。
3、侯志林主编，过程控制与自动化仪表，机械工业出版社
指导教师（签名）：
教研室主任（签名）：
过程控制系统课程设计任务书
一、设计题目、内容及要求
设计题目：过程控制系统课程设计
设计内容：
下列设计中其中一项作为设计内容：水箱液位串级控制，水箱液位与进水口流量串级控制，锅炉夹套水温与锅炉内胆水温串级控制。
设计要求：
1、根据题目要求进行控制系统总体设计。
2.完成系统硬件模块的组态。
（1）硬件模块组态。
过程控制课程设计实验
过程控制课程设计实验一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握过程控制的基本概念、原理和方法，培养学生运用过程控制理论分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解过程控制的基本概念、分类和特点；（2）掌握过程控制的基本原理，包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等；（3）熟悉过程控制系统的组成、设计和应用；（4）了解过程控制在我国的发展现状和趋势。
2.技能目标：（1）能够运用过程控制理论分析和解决实际问题；（2）具备过程控制系统的设计和调试能力；（3）掌握常用的过程控制软件和工具，如MATLAB、Simulink等；（4）具备一定的创新能力和团队协作精神。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对过程控制学科的兴趣和热情；（2）树立正确的科学观和价值观，认识到过程控制技术在现代社会中的重要性；（3）培养学生具有良好的职业道德和责任感，关注过程控制技术在环保、安全等方面的应用；（4）培养学生的团队协作意识和沟通能力，提高学生在实际工程中的综合素质。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.过程控制的基本概念和分类；2.过程控制的基本原理，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等；3.过程控制系统的组成、设计和应用，包括温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；4.过程控制技术的最新发展，如智能控制、自适应控制等；5.过程控制软件和工具的使用，如MATLAB、Simulink等；6.过程控制技术在实际工程中的应用案例分析。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解基本概念、原理和实例，使学生掌握过程控制的基本知识；2.讨论法：学生分组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神；3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题；4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力；5.互动教学法：鼓励学生提问、发表见解，教师引导学生进行思考，形成良性互动。
过程控制课程设计实验
过程控制课程设计实验一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握过程控制系统的组成和原理；2. 使学生掌握过程控制实验的基本方法和步骤，学会使用相关仪器和设备；3. 帮助学生掌握过程控制算法，如PID控制，并能应用于实际控制系统。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决过程控制问题的能力；2. 培养学生设计简单的过程控制系统实验方案，进行实验操作，并能对实验数据进行处理和分析；3. 提高学生团队协作和沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制技术的兴趣和热情，激发他们探索科学技术的欲望；2. 培养学生严谨求实的科学态度，养成良好的实验习惯；3. 增强学生的环保意识，使他们认识到过程控制在节能减排和环境保护方面的重要性。
课程性质：本课程为实验课程，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力和创新思维为主。
学生特点：学生处于高年级阶段，已具备一定的过程控制理论知识，具有一定的实验操作能力。
教学要求：教师需引导学生主动参与实验，关注实验过程中的问题，培养学生的动手能力和问题解决能力。
同时，注重培养学生的团队协作和沟通能力，提高他们的综合素质。
通过本课程的学习，使学生达到上述课程目标，为将来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统组成、开环与闭环控制、控制系统的性能指标等；教材章节：第二章第一节。
2. 过程控制实验方法与步骤：实验方案设计、实验设备使用、实验数据采集与处理等；教材章节：第三章。
3. 过程控制算法：PID控制原理、参数整定方法、应用案例等；教材章节：第四章。
4. 过程控制系统设计与实践：设计简单的过程控制系统实验方案，进行实验操作，分析实验结果；教材章节：第五章。
5. 过程控制应用案例分析：分析实际工业过程控制案例，了解过程控制在不同领域的应用；教材章节：第六章。
教学内容安排与进度：第一周：过程控制基本概念；第二周：过程控制实验方法与步骤；第三周：过程控制算法；第四周：过程控制系统设计与实践；第五周：过程控制应用案例分析。
过程控制系统教案
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。
【读书征文】《过程控制系统》课程工程实践教学项目设计
《过程控制系统》课程工程实践教学项目设计随着新型技术的迅速发展,社会对专业人才要求不断改变,以及学生学习途径的增多,现有“过程控制系统”教学已不能满足培养应用型专业人才的需求,我们在深入分析.该课程的教学实际和系统总结教学经验的基础上,针对存在的问题提出了项目式教学思路,并经过多年研究与实践,取得了较好的效果。
实践教学项目的具体目标就是为工程教育创造出一个合理的、完整的、通用的、可概括的实践教学环境。
它以专业知识应用能力的构思、设计、实施、运作的过程为载体,工程设计为导向,以项目训练为载体,让学生以主动的、实践的、有机联系课程之间关系的方式学习工程技术,增强实践能力。
“过程控制系统”课程是自动化专业一门实践性很强的专业课,该课程要求“学”与“用”密切联系,是学生多年学校理论学习与走上工作岗位的桥梁,因此该课程的教学重点就是对学生工程应用实践能力的培养。
我校建立的省级重点实验室――基于工业4.0实训基地,为该课程实践教学提供了良好的教学平台。
以学生为本,建设实验实训教学中心,提供良好的实践教学环境。
实践教学实施的硬件基础是实验实训设备,2015年以来自动化系对相关专业实验室进行整合,以人才培养的需求为出发点,从自动化专业培养方案的高度,合理整合现有实验室和组建新的实验室,与西门子公司联合建立了工业4.0实训基地,该中心占地5000m2,设备仪器投资约1500万,实验设备生均达到1.28万元。
形成了新的满足自动化专业人才培养学期的实验教学中心,负责自动化专业“工程技术实践”和“专业综合实践”以及全校电类、控制类课程的实验教学。
同时有效利用思源学院省级污水处理厂,学校供暖控制系统及学校恒压供水系统作为综合实践项目。
1 课题描述及项目教学总体构架1.1 课题描述“过程控制系统”工程实践项目教学是针对应用型自动化本科专业培养目标而设置的实践教学项目。
在现有工业4.0实训基地的基础上,以增强学生工程应用实践能力,完成工程师基本训练为目标,开发出以工程应用能力培养为宗旨,以真实工程实践项目――12项工程实践项目为载体,每个实践项目都通过实验、分析.、再设计开发、调试运行等内容融合为一体,在具有模拟工业生产环境下,实现教、学、做相结合,强化学生的综合应用所学知识,解决实际工程问题的能力。
过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计过程控制系统课程设计引言：过程控制系统是工程技术中的重要组成部分，它负责对工业过程进行监控与控制，以确保工艺的稳定性和高效性。
在过程控制系统课程设计中，学生将探讨过程控制系统的原理与应用，并通过实践设计一个实际的过程控制系统。
一、绪论过程控制系统又称作工业控制系统，它广泛应用于化工、电力、机械制造等领域。
过程控制系统的主要目标是监控和控制工业过程，以确保产品质量、提高生产效率和降低能源消耗。
通过对传感器的采集和执行器的控制，过程控制系统可以实现自动化的生产。
二、过程控制系统的组成1.传感器与执行器：传感器负责采集工业过程中的各项参数，如温度、压力、流量等。
执行器则负责根据控制系统的指令，对工艺过程进行调节和控制。
2.控制器：控制器是过程控制系统的核心，它根据传感器采集到的数据，通过算法和控制策略进行分析和判断，产生相应的控制信号送往执行器。
3.人机界面：人机界面是人与过程控制系统之间的桥梁，它提供了一个直观、友好的操作界面，使操作人员可以实时地监控和控制生产过程。
三、过程控制系统的设计步骤1.确定系统的目标：在设计过程控制系统前，首先需要明确系统的目标，即要控制的工艺过程中所需达到的标准和要求。
2.收集和分析数据：通过传感器采集工艺过程中的数据，并进行数据分析，了解工艺过程的变化规律和特点。
3.建立模型：根据收集到的数据，建立工艺过程的数学模型，用于后续的控制系统设计。
4.选择控制策略：根据工艺过程的性质和目标要求，选择合适的控制策略，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
5.设计控制算法：根据选择的控制策略，设计相应的控制算法，并将其实现在控制器中。
6.仿真和优化：使用仿真工具对设计好的控制系统进行仿真，并进行调整和优化，以使系统的性能符合要求。
7.实现与调试：根据控制器的设计方案，采购和安装相应的硬件设备，并进行调试和验证。
8.监控与维护：设计好的过程控制系统需要持续地进行监控和维护，以确保系统的稳定性和可靠性。
过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计在过程控制系统课程设计中，学生需要综合运用所学的理论和技能，设计一个能够有效控制和监控工业过程的系统。
本文将介绍一个典型的过程控制系统课程设计流程，并着重介绍设计中需要考虑的关键要素和实施步骤。
一、引言过程控制系统是现代工业中必不可少的一部分，它能够监测和控制工业过程中的各种参数，保证生产的高效性和安全性。
因此，对于学习过程控制系统的专业学生而言，掌握设计过程控制系统的能力非常重要。
本课程设计旨在帮助学生深入了解过程控制系统，并通过实践提高他们的设计能力。
二、设计要素在进行过程控制系统的课程设计时，需要考虑以下关键要素：1. 系统需求分析：了解工业过程的特点和需求，明确系统的功能、性能和稳定性要求。
2. 控制策略选择：根据系统需求分析，选择适合的控制策略，如PID控制、最优控制等。
3. 传感器选择与布置：根据需求确定需要监测的参数，并选择合适的传感器进行测量，并合理布置传感器。
4. 控制器选择与配置：选择合适的控制器，并通过配置参数来实现所需的控制策略。
5. 人机界面设计：设计一个直观、易用的人机界面，以方便操作人员实时监测和控制过程。
6. 安全性考虑：确保系统具备安全性，采取相应的防护措施，防止事故的发生。
三、课程设计步骤以下是一个典型的过程控制系统课程设计步骤，供学生参考：1. 系统需求分析：对于一个给定的工业过程，分析其特性和需求，确定系统的功能、性能和稳定性要求。
2. 控制策略选择：根据需求分析，选择适合的控制策略，如PID控制、模糊控制等，并解释其原理和适用范围。
3. 传感器选择与布置：根据需求确定需要监测的参数，选择合适的传感器进行测量，并合理布置传感器，以保证测量的准确性和可靠性。
4. 控制器选择与配置：根据选择的控制策略，选择合适的控制器，并通过配置参数来实现所需的控制策略。
5. 人机界面设计：设计一个直观、易用的人机界面，以方便操作人员实时监测和控制过程。
界面应包括实时数据显示、报警功能等。
过程控制系统课程设计书
6. 撰写课程设计报告，总结设计过程和成 果。
02
过程控制系统基本原理
过程控制概念及分类
过程控制概念
过程控制是对生产过程中的各种工艺参数进行实时测量、调 节和控制，以确保生产过程的稳定、高效和安全。它是自动 化技术的重要组成部分，广泛应用于化工、冶金、电力、轻 工等工业领域。
过程控制分类
根据控制对象的不同，过程控制可分为温度控制、压力控制 、流量控制、液位控制等；根据控制策略的不同，过程控制 可分为开环控制和闭环控制；根据控制器结构的不同，过程 控制可分为单回路控制和多回路控制。
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静态特性分析
01
研究被控对象在稳态工作条件下的输入输出关系，包括线性度
、死区、滞后等特性。
动态特性分析
02
研究被控对象在动态过程中的输入输出关系，包括时域响应、
频域响应等特性。
稳定性分析
03
研究被控对象在受到扰动后的恢复能力，包括稳定性判据、稳
定裕度等特性。
数学模型建立方法
01
机理建模法
根据被控对象的物理或化学原理 ，建立描述其动态行为的数学模 型。
系统辨识法
02
03
混合建模法
利用实验数据，通过系统辨识方 法确定被控对象的数学模型结构 和参数。
结合机理建模和系统辨识方法， 充分利用已知信息和实验数据， 建立更准确的数学模型。
模型参数辨识与校正
参数辨识方法
利用最小二乘法、梯度下降法等 优化算法，对实验数据进行拟合 ，得到模型参数的最优估计值。
模型校正方法
过程控制系统组成要素
被控对象
被控对象是指需要控制的工艺参数或设备，如温 度、压力、流量等。
控制器
《过程控制系统课程设计》任务书
《过程控制系统》任务书一、课程设计目的及基本任务通过本课程设计将了解自动控制工程设计的基本概念、基本方法、设计原则及设计思想的表达。
通过该课程设计的学习，应能达到：（1）熟悉自控工程初步设计及施工图设计的基本内容及深度要求。
（2）能读懂自控工程初步设计及施工图设计的各种文件、图纸，并能根据这些设计资料进行工程实施。
（3）熟悉自控元件的工程表达，会查阅相关的标准和手册，能完成简单的自控工程设计。
二、课程设计学习内容（1）了解工程设计的内容（2）熟悉管道仪表流程图的画法（3）了解自控设备的选型原则（4）了解工程设计的深度要求及各设计环节的基本设计方法三、课程设计基本要求及意义要求：根据指定的工艺背景及物理模拟装置的具体情况，自行确定工艺要求及工艺参数，包括：正常工作流量、液位、温度、报警限值、启停工作顺序等。
意义：使学生建立起过程控制工程设计的概念，对过程控制工程设计有一整体的连接。
四．课程设计题目1、35吨过热蒸汽锅炉给水系统自控工程设计（常规仪表控制方案）2、35吨过热蒸汽锅炉给水系统自控工程设计（DCS方案）3、35吨过热蒸汽锅炉燃烧系统自控工程设计（常规仪表控制方案）4、35吨过热蒸汽锅炉燃烧系统自控工程设计（DCS方案）5、35吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计（常规仪表控制方案）6、35吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计（DCS方案）7、35吨过热蒸汽锅炉给水调节阀选型，蒸汽流量测量孔板计算。
（常规仪表控制方案）8、35吨过热蒸汽锅炉给水调节阀选型，蒸汽流量测量孔板计算。
（DCS方案）五．学生应交出的设计文件1．初步设计说明，包括：1）总体设计思路、自动化水平；2）自动检测、调节项目设计及选型依据；3）控制方式、自动控制系统方块图。
2．原理方框图3．仪表、自动化设备选型表4．绘制管道仪表流程图（P&ID）5．控制盘盘前布置图6．仪表、自动化设备接线图7．仪表数据表8．自控设备表9．截流元件计算书及流量仪表选型10．阀门选型计算书及阀门选型11．自控设计预算书系统组态应包括：至少两个以上工艺画面、所有测量参数的显示、手动及自动操作界面、主要参数的记录及趋势图、调节及显示仪表的设置及整定界面和现场运行及整定。
关于过程控制课程设计
关于过程控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解过程控制的基本概念，掌握其定义、分类及作用。
2. 学生能掌握过程控制系统中常见设备的工作原理及其应用。
3. 学生能运用数学模型描述过程控制系统，理解系统稳定性、准确性和快速性的评价指标。
技能目标：1. 学生能运用所学知识分析实际过程控制问题，提出合理的解决方案。
2. 学生具备使用过程控制软件进行简单系统模拟的能力。
3. 学生能通过小组合作，设计并实现一个简单的过程控制系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同解决问题。
3. 增强学生的环保意识，使其认识到过程控制在节能降耗和环境保护方面的重要性。
课程性质：本课程为应用性较强的学科，旨在培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作和小组合作，提高学生的应用能力和团队协作能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在完成课程后能够达到预期目标。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：介绍过程控制定义、分类、发展历程及应用领域，对应教材第一章内容。
- 控制系统数学模型- 控制系统性能评价指标2. 常见过程控制设备及其工作原理：分析各类传感器、执行器、控制器等设备的工作原理及应用，对应教材第二章内容。
- 传感器原理与应用- 执行器原理与应用- 控制器原理与应用3. 过程控制系统设计与实现：讲解过程控制系统设计方法、步骤及注意事项，对应教材第三章内容。
- 系统设计原则与方法- 控制算法选择与应用- 系统仿真与优化4. 过程控制实例分析：分析典型过程控制实例，使学生了解过程控制在实际工程中的应用，对应教材第四章内容。
- 典型过程控制系统实例- 故障分析与处理方法- 系统运行与维护5. 过程控制实验与实训：组织学生进行过程控制实验和实训，提高学生的实际操作能力，对应教材第五章内容。
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过程控制系统课程工程实践教学项目设计
项目背景
过程控制系统是工业自动化中的重要组成部分，成为现代工业生产中不可或缺的基础设施。
课程工程实践教学项目设计是一种将学习理论知识与实践操作相结合的教育方法，旨在提高学生的实际动手能力和解决实际问题的能力。
在过程控制系统课程中，一项基于项目开发的工程实践教学已经变成了不可或缺的一部分，是学生们通过课程学习掌握实际操作技能的重要途径。
项目目标
本工程实践教学项目设计旨在通过团队协作完成一个基于现代领先技术的过程控制系统设计，以便让学生在实践中了解过程控制系统的设计、调试和优化，解决因实践记录不完整造成的实验难题。
项目内容
1. 项目要求
•实践团队按照项目任务书选择过程控制系统方案，根据方案需求确定项目实现方案。
•组织进行前期设计和准备，确定技术文档、资源、技术要求、任务安排等。
•按照项目计划和任务安排，团队完成过程控制系统设计、软硬件的搭建和调试、性能验证、结构优化等，并完成相关文档记录。
•宣传与展示，通过展示和宣传的方式使得学生的成果被更好的发现和应用。
2. 实验设备
本项目需要的实验设备包括以下内容：
•工控机：用于运行PLC模拟器和相关软件。
•PLC模拟器：用于模拟现场控制器和现场设备，计算机通过软件控制电路传输、控制执行情况。
•传感器：检测温度、湿度、压力等变化并输出与变化有关的信息。
•仿真实验器材：便于加深学生对于环节的理解。
3. 实验步骤
3.1. 项目确定
•梳理需求和可行性，选择过程控制系统开发方案。
•确定项目计划和任务安排。
•确定团队成员和分配任务。
3.2. 实验准备
•完成工控机装置和配置，并安装PLC模拟器。
•进行过程控制系统设计，确定方案和详细技术要求。
•编写技术文档，包括开发过程和完成阶段。
3.3. 系统搭建
•按照设定的技术要求设计过程控制系统，并完成软硬件的搭建。
•进行数据采集、处理和控制的编程。
3.4. 系统调试和优化
•对系统进行调试和优化，解决系统中出现的问题和错误。
•分析和优化系统的性能和稳定性。
•完成相关文档记录，并形成可供展示的报告。
结束语
本工程实践教学项目设计是过程控制系统课程中必不可少的一部分，旨在让学生通过实践理解和掌握课程中的知识，并提高学生的实践能
力和团队协作能力。
本项目将通过详细的实验步骤和具体的实验设备
完成，旨在更好地为学生提供过程控制设计方面的学习和应用。