过程控制与自动化仪表课程设计
过程控制及仪表课程设计
过程控制及仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本原理，掌握仪表的种类及其工作原理；2. 使学生能够运用所学知识，分析实际工业生产过程中存在的问题，并设计合理的控制方案；3. 培养学生对过程控制及仪表相关知识的综合运用能力。
技能目标：1. 培养学生具备操作和调试常见仪表的能力；2. 培养学生运用计算机及相关软件进行过程模拟和优化的能力；3. 培养学生团队协作，沟通协调和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制及仪表技术的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，提高学生的工程素养；3. 增强学生的环保意识，使其在设计和实施过程控制方案时，充分考虑节能、环保等因素。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，强调知识的应用性和实践性。
学生特点：学生具备一定的物理、数学和工程基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合课程特点和学生实际，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践操作能力。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 过程控制基本原理：包括过程控制的基本概念、分类、性能指标、控制系统数学模型等，对应教材第1章内容。
2. 常见仪表的种类及工作原理：涵盖压力、温度、流量、液位等传感器及执行器的工作原理和特性，对应教材第2章内容。
3. 控制器的设计与实现：介绍PID控制算法、控制器参数整定方法，结合实际案例进行讲解，对应教材第3章内容。
4. 计算机过程控制系统：包括集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统等，对应教材第4章内容。
5. 过程控制系统的仿真与优化：运用计算机及相关软件进行过程控制系统的建模、仿真和优化，对应教材第5章内容。
6. 实践教学环节：组织学生进行仪表操作、调试和过程控制系统的设计、实施，提高学生的实际操作能力。
教学内容安排和进度：1. 第1-2周：过程控制基本原理、常见仪表的种类及工作原理；2. 第3-4周：控制器的设计与实现；3. 第5-6周：计算机过程控制系统；4. 第7-8周：过程控制系统的仿真与优化；5. 第9-10周：实践教学环节。
过程控制与自动化仪表课程设计
1、概述计算机控制方法能够更加精确的控制液位，但是具有很强的专业性，在编写控制算法是必须全面考虑影响被控参数的因素，实现优先级别的排列，只有那样才能处理实际中出现的各种情况；最重要的是必须熟练掌握相应的计算机语言能够熟练应用软件实现算法的编写，计算机控制时为了实现实际测量量与计算机数据间的联系所以必须用A/D、D/A转换芯片实现模拟量与数字量之间的变换。
它是现代工业进行控制的主流技术，在计算机控制系统中可以实现自动化控制，既节省人力资源又可以大大提高生产率。
调节阀采用电动调节阀主要是它能源取用方便，信号传输距离远、速度快；再有就是在实际中对防火等级要求不是太高经比较可知虽然采用计算机控制有较大优势但是限于我们对专业知识掌握的不足，所以还使用单回路控制方案对系统进行控制。
控制思路简单，实际安装维护也方便不需要很高的专业知识2、液位控制系统分析2．1分析被空对象某连续生产过程需要三个生产罐，罐A、B、C罐A直径1.5米，高2米，生产中为原料输入罐；罐B为生产中间缓冲罐，直径1.5米，高2米；罐C为生产罐，直径2米，高2米；三个罐依照自然落差进行安装。
罐A底边距地6米，罐B底边距地3米，罐C落地安装。
生产中罐A输入主要原料为液体，管径为DN40；最大工艺流量8T/h ；调节阀 p=0.09MPa。
要求罐C液位处于1.5米左右。
要实现对C罐的控制有以下考虑1）、测量变送单元仪表的选择，显然采用压力测量比较简单，例如：差压测量，但是为了实现精确测量采用压力传感器进行罐底的压力测量——也是为了实现计算机控制进行A/D转换2）、影响液位的因素：进液量B1以及排液量C1，C罐为生产容器所以对B罐进行控制比较合理——B是缓冲罐。
在必要时可也可以对c罐进行控制——不影响生产情况下，所以在进行计算机控制时就要设计相应的控制优先级，根据实际情况进行控制3）、对于A、B罐液要进行相应控制，只是不需要精确控制，只要不超过上限以及不影响C罐需求的情况下即可2.2 方案比较单回路控制的原理图以及系统工程图控制方案说明对于上述控制主要就是通过一般的闭环系统，通过输出的反馈实现对输入的控制——单回路控制，控制方案简单；因为生产实践队也为控制要求不是太高所以单回路控制可以满足要求，被控对象是c罐的液位所以要选取液位高度h 作为被控参数，为了使c罐的也为基本无差调节规律可以采用PI调节；最后根据系统木星对参数进行整定即可计算机控制的原理图以及控制流程图控制方案说明计算机控制方法能够更加精确的控制液位，但是具有很强的专业性，在编写控制算法是必须全面考虑影响被控参数的因素，实现优先级别的排列，只有那样才能处理实际中出现的各种情况；最重要的是必须熟练掌握相应的计算机语言能够熟练应用软件实现算法的编写，计算机控制时为了实现实际测量量与计算机数据间的联系所以必须用A/D、D/A转换芯片实现模拟量与数字量之间的变换。
过程控制与仪表课程设计
过程控制与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握仪表的种类、工作原理及其在工业中的应用。
2. 使学生掌握过程控制系统的数学模型，了解被控对象、控制器、执行器等组成部分的特性。
3. 让学生了解过程参数的检测与变送原理，掌握各类传感器的使用方法和调试技巧。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、解决实际过程控制问题的能力，能设计简单的过程控制系统。
2. 培养学生动手操作仪表，进行系统调试、故障排除的能力。
3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，能在小组合作中发挥各自优势，共同完成过程控制系统的设计与优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制与仪表领域的兴趣，激发学生主动学习的积极性。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合，提高学生的工程素养。
3. 引导学生关注过程控制技术在实际生产中的应用，认识到学习本课程的实际意义，增强学生的社会责任感。
课程性质：本课程为专业技术课程，旨在使学生掌握过程控制与仪表的基本理论、方法和技术，培养学生的实际操作能力和工程素养。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的物理、数学基础，对工程技术有一定了解，具备初步的分析问题和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化学生的实际操作能力，提高学生解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统的分类、性能指标、稳定性与可控性。
2. 仪表及传感器：仪表的分类及工作原理，常见传感器（如温度、压力、流量传感器）的原理与应用。
3. 过程控制系统的数学模型：被控对象、控制器、执行器的数学描述，传递函数与方框图。
4. 控制器设计：PID控制算法，参数整定方法，串、并联控制系统的设计与分析。
5. 过程参数检测与变送：检测原理，变送器的种类及特性，信号处理与传输。
6. 过程控制系统的实现：控制系统硬件、软件组成，系统调试与优化。
自动化仪表与过程控制--自动化仪表与过程控制课程设计课件-670
共3点 开关量输入（DI）：共28点； 开关量输出（D0）：共21点；
蒸汽调节阀
5、系统的自动化管理
仪表设计文件
第三部分
仪表位号
仪表设计文件
自动化仪表与过程控制
课程设计
课程设计概要
第一部分
课程设计的目的
独立工作能力和创造力； 综合运用专业及基础知识，解决实际工程
技术问题的能力； 查阅图书资料、产品手册和各种工具书的
能力； 工程绘图的能力； 编写技术报告和编制技术资料的能力。
课程设计的重要性
专业研究应用方向： 过程控制、运动控制、智能建筑特色、 检测技术、信息技术
设计的基本类型
计算机+仪表控制系统； 计算机+智能模块控制系统：
计算机+仪表控制系统
设计的内容
熟悉工艺流程； 完成工艺控制流程图(PCD)； 管道仪表流程图(P&ID) ； 仪表选型，编制有关仪表信息的设计文件 ； 控制室设计 ，控制室布置图及控制室与现场信号连接的
有关设计文件，如仪表回路图、端子配线图 ； 节流装置和调节阀的计算； 控制室与现场间联系的相关设计文件； 根据控制专业有关的其他设备、辅助材料的选用等情况； 编写设计文件目录等文件 。
换热站控制
第二部分
换热站
换热站是利用热电厂锅炉产生的过热蒸汽， 经换热器与水进行热交换从而加热管网的 循环水，向用户供暖。传统的换热站采用 自励式设备来实现热负荷的调节，其节能 效果已经远远不能满足国家对节能和环保 的要求。
控制和监控参数如下：
模拟量输入（AI）： 压力：4 进气压力、减压后压力、供水压力、 回水压力 温度：6 进气温度、减压后温度、供水温度、 回水温度、室外温度、冷凝水温度 流量：1 蒸汽流量 频率：2 设计将是毕业后工作任务中的一项 重要内容 ；
《过程控制与自动化仪表》—教学教案
《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。
输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。
闭环控制又称为反馈控制。
如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。
控制系统中一般采用负反馈方式。
输入量与反馈量之差称为偏差信号。
系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。
案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。
（2）被控对象复杂多样，通用控制系统难以设计。
（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高。
（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制。
（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。
开环和闭环的特点。
80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。
（1）被控对象：又称为被控过程。
它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。
（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
（3）控制器：又称为调节器。
其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。
（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。
系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。
（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
过程控制与自动化仪表教学教案(共19单元)15过程控制系统工艺流程图的绘制
《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾过程控制系统变送器、执行器相关内容，进行复习提问。
80 分钟一、相关知识过程控制系统工艺流程图是用图示的方法把流程工业生产的工艺流程和所需的设备、管道、阀门、管件、管道附件及仪表控制点表示出来的一种图样，是设备布置和管道布置设计的依据，也是施工、操作、运行及检修的指南。
工艺流程图可分为工艺方案流程图、物料流程图和施工流程图二、设备的画法及标注1．设备的画法及标注（大屏幕投影）逐一解说设备的画法，案例分析让学生加深印象。
2．工艺流程线的画法及标注3．管件的画法及标注（大屏幕投影）逐一解说管线的画法，案例分析让学生加深印象。
4．仪表的画法及标注仪表的位号由字母代号和数字编号两部分组成，其中字母代号写在仪表圆圈的上半部，数字编号写上圆圈的下半部。
被测变量和仪表功能的字母代号字母第一位字母被测变量修饰词A C D E F I J K L M P Q R S T V W X Z 分析电导率密度或比重电压流量电流功率时间或时间程序物位水份或湿度压力或真空数量或件数放射性速度或频率温度黏度重量或力未分类参数位置差比扫描积分、累计安全安全（大屏幕投影）重点解说仪表的画法及标注，案例分析让学生加深印象。
5. 脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例逐一解说通过让学生动手练习加深印象。
5分钟小结。
作业：思考题与习题5.1。
对课程内容进行总结，加深学生的印象。
过程控制与仪表课程设计
过程控制与仪表课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握过程控制与仪表的基本概念、原理和方法，培养学生运用过程控制与仪表知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握过程控制的基本概念、分类和特点；（2）理解仪表的原理、结构和应用；（3）熟悉过程控制系统的组成、功能和性能。
2.技能目标：（1）能够分析简单的过程控制系统和仪表系统；（2）具备设计过程控制系统和仪表系统的基本能力；（3）能够运用过程控制与仪表知识解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对过程控制与仪表工程实践的兴趣和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.过程控制基本概念：介绍过程控制的发展历程、分类、特点和应用领域；2.仪表原理与结构：讲述仪表的分类、原理、结构和应用，包括压力、温度、流量、液位等常见仪表；3.过程控制系统：介绍过程控制系统的组成、功能、性能指标和分类，包括单闭环控制系统、多闭环控制系统等；4.控制系统设计：讲解控制系统的设计方法和步骤，包括控制器选择、参数整定等；5.实际工程应用：分析实际工程中的过程控制与仪表问题，培养学生解决实际问题的能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合的方式，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和知识点，确保学生掌握基础；2.讨论法：学生就特定问题进行讨论，培养学生的思考和表达能力；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：进行实际操作实验，培养学生动手能力和实验技能。
四、教学资源本课程的教学资源包括以下几个方面：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的知识体系；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识视野；3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：配置齐全的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
过程控制与自动化仪表教学设计
过程控制与自动化仪表教学设计背景介绍过程控制与自动化仪表主要用于工业领域中的自动化生产控制过程中，通过仪表测量和控制来实现生产自动化管理。
因此该领域的人才非常稀缺，且在目前的技术变革中，亟需培养更多实践操作的专业人才。
据此，我们开始进行过程控制与自动化仪表课程设计。
教学目标•理解过程控制的基本概念和原理；•掌握自动化仪表的结构和原理；•学习使用自动化仪表的技术方法和步骤；•培养学生自我学习和实践操作的能力。
课程内容•过程控制基础知识介绍：包括过程控制定义、分类、控制对象、控制系统、反馈控制等基础知识；•仪表基础知识介绍：包括仪表的分类、特点、结构、使用说明以及校验方法等基础知识；•传感器与执行机构：包括传感器原理、类型、特点以及执行机构原理、构造和使用等；•仪表信号处理技术：涵盖传感器输出信号处理、信号调理与放大、数字化技术原理以及信号调制和变换等；•自动化控制：详细介绍闭环控制、开环控制、PID控制、自适应控制等方法和工业控制的核心技术。
教学方式本课程采取“理论学习+实验操作”相结合的教学方式，前期讲授理论知识，后期进行实验操作。
特别是在实验操作中，通过让学生使用仪器设备进行实际工作，提高学生的实践操作能力、分析问题的能力和创新思维。
课程评估方式•实验报告，记录实验操作过程中发现的问题和解决方案；•课堂小测验，测试学生对理论知识的掌握程度；•过程考核，考核学生对自动化仪表的掌握程度；•期末成绩，由理论考试和实验操作综合评估得出。
总结过程控制与自动化仪表已经成为现代工业生产的重要组成部分，通过本课程培养出高素质、应用型人才至关重要。
因此我们将不断完善课程内容和教学方法，全面提升学生成为实践操作的掌握者和优秀的自动化生产专业人才。
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过程控制与自动化仪表课程设计
前言
过程控制与自动化仪表课程是工程领域中非常重要的基础课程之一，它涉及到工程研发、生产运营以及企业管理等多个方面。
本文将介绍一种基于实践的课程设计方法，旨在让学生深入掌握过程控制与自动化仪表的基础知识。
设计目标
•确定学生对过程控制与自动化仪表的基本概念和技术掌握程度。
•培养学生的设计和实验能力，让他们能够运用所学知识分别设计并完成过程控制实验和自动化仪表实验。
•提高学生的团队合作和沟通能力，通过设计项目的过程，激发学生的创新潜力。
设计内容
过程控制实验设计
实验一：温度控制系统设计
在该实验中，学生需要设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。
通过调整控制器的参数，让温度快速稳定在设定值附近，并且能够在温度变化时快速响应和自适应调整。
实验二：流量控制系统设计
在该实验中，学生需要设计一个基于比例控制算法的流量控制系统。
通过调整控制器的参数，让流量在设定值附近稳定，并且能够在流量变化时快速响应和自适应调整。
自动化仪表实验设计
实验三：温度传感器的实现
在该实验中，学生需要实现一个基于热电偶的温度传感器。
通过校准测试，让
学生了解测量误差来源和校准方法。
实验四：流量计的实现
在该实验中，学生需要实现一个流量计，通过实验测试让学生了解其特性和测
量误差来源。
设计方法
阶段一：学习基础概念和技术
在本阶段，学生需要学习过程控制和自动化仪表的基础概念和技术，包括控制
系统、PID控制器、量程、精度等方面的知识。
阶段二：组建设计小组
在本阶段，每个小组需要选择一个相对复杂的课程设计内容，进行深入的研究
和讨论，拟定初步设计方案。
阶段三：设计与实现
在本阶段，学生需要分成小组，负责具体的实验设计与实现。
在设计的过程中，需要充分考虑过程控制和自动化仪表的基本原理和设计要求。
在实现的过程中，需要用到软件工具和实验平台。
阶段四：实验测试与评价
在本阶段，学生需要对实验设计进行测试，并记录数据处理结果。
测试过程中
需要考虑实验中的各种随机与不确定因素。
最后通过对实验数据的分析和结果的评估，对实验设计及实现质量进行评价。
总结
通过以上课程设计，学生可以深入了解过程控制与自动化仪表的基础知识，并且锻炼了自己的实验设计和实现能力。
通过团队合作，学生有机会交流学习经验，提高团队合作与沟通能力。
在未来的工作和生活中，这些能力和经验将会为学生创造更为广阔的发展空间。