过程控制系统设计(2013)教学计划
过程控制系统教案
过程控制系统教案一、教学目标1. 了解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
2. 掌握过程控制系统的常见参数及其作用。
3. 熟悉过程控制系统的典型应用和优点。
4. 学会分析过程控制系统的设计和实施方法。
二、教学内容1. 过程控制系统的概念及分类1.1 过程控制系统的定义1.2 过程控制系统的分类1.3 过程控制系统的基本组成2. 过程控制系统的常见参数2.1 流量参数2.2 压力参数2.3 温度参数2.4 液位参数3. 过程控制系统的典型应用3.1 工业生产过程控制3.2 楼宇自动化控制3.3 环保监测与控制4. 过程控制系统的优点4.1 提高生产效率4.2 保障产品质量4.3 降低能源消耗4.4 提高系统安全性三、教学方法1. 采用案例分析法，结合实际应用场景，让学生了解过程控制系统的原理和作用。
2. 利用仿真软件，让学生动手操作，掌握过程控制系统的参数调整和优化方法。
3. 开展小组讨论，培养学生团队合作能力和问题解决能力。
四、教学资源1. 教学课件：包含过程控制系统的相关理论知识、图片和案例。
2. 仿真软件：用于学生动手实践，如LabVIEW、组态王等。
3. 实际应用案例：涉及工业生产、楼宇自动化、环保监测等领域。
五、教学评价1. 课堂互动：学生参与课堂讨论、提问和回答问题的情况。
2. 课后作业：学生完成相关练习题的情况。
3. 实践操作：学生在仿真软件上的操作成绩。
4. 小组讨论：学生参与小组讨论的表现和成果。
教案剩余章节待您提供要求后，我将为您编写。
六、教学重点与难点教学重点：1. 过程控制系统的概念及其在各个领域的应用。
2. 过程控制系统的基本参数及其调整方法。
3. 过程控制系统的优点及其在提高生产效率和产品质量中的作用。
教学难点：1. 过程控制系统的设计原理和方法。
2. 不同类型过程控制系统的实现技术。
3. 过程控制系统在复杂环境下的性能优化。
七、教学安排课时安排：共计20课时，每课时45分钟。
过程控制课程设计
过程控制 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，掌握其原理和分类。
2. 使学生掌握过程控制系统中常用的数学模型及其应用。
3. 引导学生了解过程控制系统的设计方法和步骤。
技能目标：1. 培养学生运用数学模型分析和解决过程控制问题的能力。
2. 培养学生设计简单过程控制系统的能力，能根据实际需求选择合适的控制策略。
3. 提高学生运用现代工具（如计算机软件）进行过程控制系统仿真的技能。
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，激发他们探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题。
3. 引导学生认识到过程控制在工业生产、环境保护等领域的重要作用，增强他们的社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在让学生掌握过程控制的基本知识和技能，培养他们解决实际问题的能力。
通过课程学习，学生将能够：1. 理论联系实际，运用所学知识分析、解决过程控制问题。
2. 掌握过程控制系统的设计方法和步骤，具备一定的控制系统设计能力。
3. 提高自身的科学素养，培养良好的团队合作精神和创新意识。
4. 关注过程控制在社会生产中的应用，为我国工业发展和环境保护做出贡献。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：包括过程控制定义、分类、发展历程及其在工业中的应用。
教材章节：第一章 绪论2. 过程控制系统数学模型：介绍控制系统的传递函数、状态空间表达式、方块图及其相互转换。
教材章节：第二章 数学模型3. 过程控制策略：讲解比例、积分、微分控制规律，以及串级、比值、前馈等复合控制策略。
教材章节：第三章 控制策略4. 过程控制系统设计方法：阐述控制系统的设计原则、步骤和方法，包括稳定性分析、性能指标和控制器设计。
教材章节：第四章 系统设计与分析5. 过程控制系统仿真：介绍过程控制系统仿真软件及其应用，通过实例演示仿真过程。
教材章节：第五章 系统仿真与实现6. 过程控制案例分析：分析典型过程控制系统的实际问题，探讨解决方案。
过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计1000字作为一种系统工程，过程控制系统对于工业自动化的实现至关重要。
本文将介绍一项过程控制系统课程设计，目的是通过实际操作、编程和调试提高主观能动性，深化理论学习，提升学生对过程控制系统的认识。
1. 实验目的通过本次课程设计的实验，学生将学习并掌握以下内容：1）了解过程控制系统的基本概念，熟悉控制系统的硬件结构和控制器的工作原理；2）掌握模拟信号的采集和处理技术，及其在过程控制系统中的应用；3）理解PID控制器的原理和调节方法，熟悉常用的控制算法；4）学习模拟量信号的传输及数字量信号的传输与控制，深入剖析过程控制系统中各种控制技术的特点及其应用；5）熟悉数据采集与通信技术，主控器的编程、调试和软硬件环境搭建方法。
2. 实验设备与材料本实验所需的设备及材料如下：1）PLC控制器（可使用Siemens S7-200、Schneider Zelio Logic等PLC控制器）；2）功率放大器（使用1KW的功率放大器，用于控制实验装置的加热）；3）温控器、温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器（包括普通型、电容型、毛细管型等）；4）人机界面操作器/工控机、旋钮开关、LED、蜂鸣器等交互控制组件；5）驱动器/执行机构，接口电缆、相应的电源和电线等。
3. 实验内容及步骤（1）实验装置的搭建实验装置包括温度控制、压力控制、流量控制、液位控制等构件，以PID控制器为主要控制模式，控制对象为温度、压力、流量和液位，并通过PLC控制器进行控制。
搭建实验平台的具体步骤如下：1）选择和购买控制器和实验箱；2）安装和调试控制器与箱体之间的接口；3）加装驱动器/执行机构；4）安装、连接和调试传感器（温度、压力、流量、液位）；5）调试控制器与各传感器、驱动器/执行机构之间的串联关系，确保各根信号电线的接法正确无误。
（2）模拟信号采集与处理本实验将设置4路模拟输入口，通过PLC控制器采集原始信号并处理。
过程控制系统课程设计计划概要
过程控制系统课程设计计划根据教学计划安排,本学期自动化专业将进行过程控制系统课程设计,本次课程设计是学生在校学习期间全面完成专业训练的重要环节之一,是自动化专业理论课程的实践和延伸。
一、课程设计时间、地点及人员1、时间:2010年12月27日至2011年1月7日2、地点:新实验楼310,电气学院机房3、班级:自0741,自0742,自0743,自0744,自0745,自08564、指导教师:雷霞,唐耀武,叶天迟,方健,尹振红,田佳二、课程设计目的通过本次的课程设计,使学生将所学理论知识与实践相结合,对培养分析、解决工程实际问题的能力有着积极的作用;同时,锻炼学生的独立处理能力和分工合作协调能力。
三、课程设计内容及其要求1、设计内容(1用MCGS组态软件、PLC进行整体设计。
(2液位是工业过程中重要的热工参数,在某厂的液位控制中,其工艺过程如下:用泵作为输入源,把液位从低液位池抽到高液位池,通过MCGS、PLC和PID 算法加以调节,使其水箱液位达到控制要求。
2.设计要求(1供水时恒液位值运行。
定位精度≤±1%;(2智能化控制,可任意修改参数指令(如液位设定值、液位上下限、PID值等;(3通过对液位系统控制效果的记录,从图形上看出PID算法的作用。
(4利用MCGS做出组态监控画面, 调试step7程序及绘出实际液位曲线。
(5撰写报告,3千字左右,报告按照设计过程来进行撰写,文后需要附系统仿真波形图。
四、课程设计成绩评定根据学生在课程设计中所做的PLC程序,组态界面和报告以及学生在本次课程设计中的学习态度,调试情况,钻研精神及组织纪律情况等,在课程设计结束后综合评定成绩。
成绩按优、良、中、及格、不及格五等评定。
过程控制系统课程设 (4)(DOC)
过程控制工程课程设计课程设计名称：步进式加热炉系统控制 2013 年 12 月至2014 年 1 月专业：测控技术与仪器班级：仪 1041学生姓名：袁恺指导老师：聂建华任务：小组任务我负责的是炉温控制设计这方面的内容。
在生产工艺中，炉温的控制分为三段、预热段、加热段和均热段，每段的作用不同，上下限温度也不同。
工业上要求步进式加热炉预热段温度为750℃～1100℃；加热段的温度为1250℃～1300℃；均热段的温度为1150℃～1250℃。
在炉温的控制方案中选择双交叉限幅控制控制方案。
当系统中的炉膛温度降低时，被高选器选中，它直接改变空气流量控制器的给定值，命令空气量增加。
然后由于空气增加，使其变送器输出增加，同时燃料增加。
这一过程保证在增加燃料且前，先加大空气量，使燃烧完全。
当系统中的炉膛温度升高时，温度控制器输出减少，因而它被低选器选中，作为燃料流量控制器的给定值而命令燃料降量。
燃料量降低，经变送器的测量信号被高选器选中，作为空气流量控制器的给定值，命令空气降量。
这样就实现了提量时先提空气量，后提燃料量，降量时先降燃料量，后降空气量的逻辑要求。
在现实中，还需要考虑到的是燃烧过程的烟气含氧量控制，这是为了实现最优控制的比较好的选择。
烟气的成分主要有氧气，一氧化碳，二氧化碳，和未燃烧烃（有时会有氮气，氮气主要是用来“清洗”锅炉，保证炉内在加热时杂志气体尽可能少）通过氧化锆等氧气测量仪器可分析氧气氧含量。
根据燃烧反应方程式，可计算出使燃料完全燃烧时所需的氧量，从而可得所需的空气量称为理论空气量Qt，但是实际完全燃烧所需的空气量为Qp，要是超过理论计算的量，就要有一定的过剩空气，理论上应控制在8%~15%的过剩空气量最为优秀。
目录一、步进式加热炉工艺流程及控制简介 (4)二、PLC系统硬件选型与系统连接 (8)三、煤气/空气流量控制、加热炉的炉温控制、炉压控制技术方案3.1煤气/空气流量控制系统设计 (14)3.2炉温的控制系统设计 (15)3.3炉膛压力的控制系统设计 (17)四、步进式加热炉控制系统的软件设计 (18)4.1 软件系统介绍4.2 步进式加热炉控制系统的监控显示画面4.3 系统流程图五、附录 (23)附录A附录B一、步进式加热炉工艺流程⒈步进式加热炉简介⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。
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。
过程控制教学设计
过程控制教学设计
课程概述
过程控制是一门重要的工程控制学科，涉及到化工、石油、制药等工业生产领域。
通过本课程的学习，学生将掌握过程控制的基础原理、方法和技术，能够运用所学知识解决工程生产中的实际问题。
课程目标
通过本课程的学习，学生应当达到以下目标：
1.掌握过程控制的基础原理和方法；
2.熟悉过程控制的常用技术和工具；
3.能够运用所学知识解决工程生产中的实际问题；
4.了解过程控制技术的最新发展和应用。
教学方法
本课程采用多种教学方法，包括教师讲授、案例分析、课堂讨论、实验演示等，以便学生全面掌握知识和技能。
其中，实验演示是本课程的重要内容之一。
通过实验，学生可以深入了解过程
控制技术的实际应用，并提高实际操作能力。
教学内容设计
本课程的教学内容包括以下几个部分：
第一部分：过程控制基础
1.过程控制概述；
2.控制系统基础知识；
1。
《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。
《过程控制系统》课程设计
控制器参数工程整定方法
方法四：响应曲线法：如果被控对象是 一阶惯性环节 ，或具有很小滞后的一阶 惯性环节，若用临界比例带法或阻尼振 荡法（4:1衰减）就有难度。对于这种情 况，可采用下述的响应曲线法来整定控 制器的参数。
响应曲线法
方法三：响应曲线法：
X0
X0
令控制器的输出为幅度为x0,的阶跃信号，则对象经测量变送器后的输出Y（t）。
MATLAB 软件简介
MATLAB这个词代表“矩阵实验室” （matrix laboratory）。它的基 本数据元素是没有维数限制的阵列 （矩阵）。
MATLAB 软件简介
MATLAB是一种高效的工程计算语言， 其典型应用主要包括以下几个方面：数 学计算；
算法开发； 系统建模和仿真； 数据分析和可视化； 科学和工程绘图；
控制器参数工程整定方法
方法二：临界比例度（带）法：
比例度（带）δ(%) ：与比例系数Kc成 反比关系。
这种整定方法是在闭环情况下进行的。 设TI=∞，TD=0 ，使控制器工作在纯 比例情况下，将比例带由大逐渐变小(对 应的比例系数Kc由小逐渐变大)，使系统 的输出响应呈现等幅振荡。
临τ、T和 Kc。
响应曲线法
K0
y() x0
y(0)
通过下式将比例系数转化为比例度：
1 100%
K0
响应曲线法
利用下表所示的经验公式，就可计算出对应于衰减率为 4:1时控制器的相关参数。
使用MATLAB建立仿真模型
首先在命令窗口中键入“simulink”命令 或在MATLAB工具条上用鼠标左键单击 相应的工具按钮都可以起动simulink模 块库浏览器窗口。
工业被控过程的建模
《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【摘要】本文主要围绕《过程控制系统》课程工程实践教学项目设计展开讨论。
在介绍了课程背景和教学目标，为后续内容铺垫。
接着在正文部分分别阐述了项目设计目的、内容和实施步骤，重点探讨了如何通过实践项目提高学生的应用能力和解决问题能力。
还介绍了教学效果评估的方法和意义，展望了项目在未来的发展方向并提出了可能遇到的问题和挑战。
最后在结论部分对全文进行总结，并展望了未来的发展方向。
通过本文的探讨，旨在提高学生的实际操作能力，培养学生的创新意识和团队合作能力，从而更好地应对未来的挑战。
【关键词】过程控制系统、课程工程实践、教学项目设计、引言、课程背景、教学目标、项目设计目的、项目内容、项目实施步骤、教学效果评估、问题与展望、总结、展望未来1. 引言1.1 课程背景《过程控制系统》课程是控制科学与工程专业的一门重要课程，旨在教授学生掌握过程控制系统的基本原理、设计方法和应用技术。
通过本课程的学习，学生将深入了解工业过程控制系统在各个领域的应用，为将来从事自动化控制工作打下坚实的基础。
本课程主要涉及控制系统的模型建立、控制器设计、控制器调节及控制系统的性能分析等内容。
学生将通过理论学习和实践操作，掌握过程控制系统的设计与调试技术，培养工程实践能力和问题解决能力。
通过本课程的学习，学生将能够了解当前工业过程控制系统的发展趋势，掌握先进的过程控制技术，提高工程实践能力和创新能力。
希望通过本课程的教学，能够培养学生的工程实践能力和创新意识，为他们未来的工程实践能力奠定坚实基础。
1.2 教学目标教学目标是通过《过程控制系统》课程工程实践教学项目设计，培养学生的实践能力和创新意识。
通过项目设计，学生可以掌握实际工程项目的操作流程和技术要求，提高实际问题的解决能力和分析思维能力。
教学目标还包括培养学生的团队合作能力和沟通能力，让学生在项目实施中学会有效的团队合作和沟通，提升整体项目实施的效率和质量。
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西 安 交 通 大 学 教 学 进 度 计 划
二0一二—— 二0一三学年第二学期
课程名称 适用专业班级 任课教师 教研室主任
参考书目：书名、作者、出版社、出版时间。
王毅，张早校主编，过程装备控制技术及应用（第二版）[M]，北京：化学工业出版社，2007年，ISBN 7-5025-3207-2 张早校主编，过程控制装置及系统设计.北京：北京大学出版社，2010.8，ISBN ,978-7-301-17635-1 吴勤勤，《控制仪表及装置》（第3版），化学工业出版社，2007年，ISBN 7-5025-3920-4
厉玉鸣主编，《过程仪表及自动化》（第三版），化学工业出版社，1999年，ISBN 7-5025-2496-7
施仁，刘文江，郑辑光，自动化仪表与过程控制（第三版），电子工业出版社，2003年，ISBN 7-5053-8599-2
过程控制系统设计 装备01班、装备02班 张早校。