《化工儀表自動化》課程教學(xué)大綱12024/3/26課程介紹與教學(xué)目標(biāo)化工儀表基礎(chǔ)知識自動化控制系統(tǒng)原理常見化工儀表及其工作原理自動化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用實驗課程設(shè)計與實踐操作課程總結(jié)與展望contents目錄22024/3/2601課程介紹與教學(xué)目標(biāo)32024/3/26化工行業(yè)自動化發(fā)展趨勢隨著科技的不斷進(jìn)步，化工行業(yè)正朝著自動化、智能化的方向發(fā)展，化工儀表自動化是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。化工儀表在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性化工儀表是化工生產(chǎn)過程中不可或缺的一部分，它們能夠?qū)崟r監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，確保生產(chǎn)安全、穩(wěn)定和高效。培養(yǎng)專業(yè)人才的需求為了滿足化工行業(yè)對自動化技術(shù)的需求，培養(yǎng)具備化工儀表自動化知識和技能的專業(yè)人才至關(guān)重要。課程背景及意義42024/3/26123掌握化工儀表的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能和使用方法；了解化工自動化的基本概念、原理和系統(tǒng)組成。知識目標(biāo)能夠正確選型和使用化工儀表；具備化工自動化系統(tǒng)的設(shè)計和維護(hù)能力；能夠分析和解決化工生產(chǎn)過程中的自動化問題。能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識；提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作和溝通能力；增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)道德和社會責(zé)任感。素質(zhì)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)與要求52024/3/260102化工儀表基礎(chǔ)知識介紹化工儀表的分類、基本原理、結(jié)構(gòu)和使用方法，包括溫度、壓力、流量、液位等測量儀表?；ぷ詣踊A(chǔ)知識闡述化工自動化的基本概念、原理和系統(tǒng)組成，包括自動控制系統(tǒng)、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動保護(hù)系統(tǒng)等?；x表的選型與使用講解如何根據(jù)生產(chǎn)需求正確選型和使用化工儀表，包括儀表的精度、穩(wěn)定性、可靠性等方面的考慮?；ぷ詣踊到y(tǒng)的設(shè)計與…介紹化工自動化系統(tǒng)的設(shè)計方法、維護(hù)流程和故障排除技巧，包括控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件編程和調(diào)試等。實驗與實訓(xùn)通過實驗和實訓(xùn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親身感受化工儀表和自動化系統(tǒng)的實際操作過程，提高學(xué)生的實踐能力和動手能力。030405課程內(nèi)容及安排62024/3/2602化工儀表基礎(chǔ)知識72024/3/2603化工儀表的發(fā)展歷程與趨勢介紹化工儀表從傳統(tǒng)到現(xiàn)代的演變過程，以及未來化工儀表的發(fā)展趨勢。01化工儀表的定義與分類介紹化工儀表在化工生產(chǎn)中的作用，以及按照測量原理、使用場合等分類方式。02化工儀表的組成與功能詳細(xì)講解化工儀表的組成部件及各部件的功能，如傳感器、變送器、顯示器等?；x表概述82024/3/26數(shù)據(jù)處理的方法與技巧介紹化工儀表測量數(shù)據(jù)的處理方法，如平均值法、最小二乘法等，以及提高數(shù)據(jù)處理精度的技巧。測量不確定度的評定與表示闡述測量不確定度的概念、評定方法和表示方式，以便更準(zhǔn)確地評估測量結(jié)果的可靠性。測量誤差的來源與分類分析化工儀表測量過程中可能出現(xiàn)的誤差來源，如環(huán)境誤差、方法誤差等，并對誤差進(jìn)行分類。測量誤差與數(shù)據(jù)處理92024/3/26化工儀表的選用原則與步驟01根據(jù)化工生產(chǎn)的需求和儀表的性能特點，介紹選用化工儀表的原則和步驟。化工儀表的安裝要求與注意事項02詳細(xì)講解化工儀表安裝過程中的要求和注意事項，如安裝位置的選擇、防護(hù)措施等?；x表的調(diào)試與驗收03介紹化工儀表安裝完成后的調(diào)試方法和驗收標(biāo)準(zhǔn)，以確保儀表的正常運行和測量準(zhǔn)確性。化工儀表的選用與安裝102024/3/2603自動化控制系統(tǒng)原理112024/3/26

自動控制系統(tǒng)基本概念自動控制系統(tǒng)的定義介紹自動控制系統(tǒng)的基本含義，闡述其在化工生產(chǎn)過程中的作用和意義。自動控制系統(tǒng)的特點分析自動控制系統(tǒng)相比于人工控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，如快速性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等。自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用列舉自動控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的典型應(yīng)用案例，如溫度控制、壓力控制、流量控制等。122024/3/26自動控制系統(tǒng)組成及分類介紹化工生產(chǎn)過程中常見的自動控制系統(tǒng)類型，如PID控制、串級控制、比值控制、前饋控制等?；どa(chǎn)中常見的自動控制系統(tǒng)詳細(xì)闡述自動控制系統(tǒng)的基本組成，包括被控對象、測量元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和校正元件等。自動控制系統(tǒng)的組成根據(jù)控制原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制目標(biāo)等角度對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行分類，如開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)、線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)等。自動控制系統(tǒng)的分類132024/3/26穩(wěn)定性快速性準(zhǔn)確性魯棒性自動控制系統(tǒng)性能指標(biāo)分析自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性概念及判定方法，如勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)等。介紹自動控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性指標(biāo)，如穩(wěn)態(tài)誤差、跟隨誤差等，以及提高系統(tǒng)準(zhǔn)確性的措施。闡述自動控制系統(tǒng)的快速性指標(biāo)，如上升時間、峰值時間、調(diào)節(jié)時間等，以及提高系統(tǒng)快速性的方法。探討自動控制系統(tǒng)的魯棒性概念及在化工生產(chǎn)中的重要性，以及提高系統(tǒng)魯棒性的途徑。142024/3/2604常見化工儀表及其工作原理152024/3/26利用彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生變形，通過測量變形程度來確定壓力值。彈性式壓力計電氣式壓力計活塞式壓力計將壓力轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行測量，具有高精度和遠(yuǎn)程傳輸?shù)葍?yōu)點。利用活塞在壓力作用下的位移來測量壓力，具有高精度和穩(wěn)定性好的特點。030201壓力測量儀表162024/3/26通過測量流體在管道中流動時產(chǎn)生的差壓來推算流量。差壓式流量計利用流體連續(xù)通過一定容積的容器來測量流量，適用于高粘度流體的測量。容積式流量計流體推動渦輪旋轉(zhuǎn)，通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速來推算流量。渦輪流量計流量測量儀表172024/3/26利用測溫物質(zhì)在溫度變化時產(chǎn)生的體積變化來測量溫度。膨脹式溫度計利用兩種不同金屬在溫度變化時產(chǎn)生的熱電勢來測量溫度。熱電偶溫度計利用測溫物質(zhì)在溫度變化時電阻值的變化來測量溫度。熱電阻溫度計溫度測量儀表182024/3/26利用浮子在液體中的浮力變化來測量液位。浮力式液位計通過測量液體在容器中產(chǎn)生的差壓來推算液位。差壓式液位計利用被測物位變化時導(dǎo)致電極間電容變化來測量物位。電容式物位計物位測量儀表192024/3/2605自動化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用202024/3/26提高生產(chǎn)效率通過自動化控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對化工生產(chǎn)過程的精確控制，提高生產(chǎn)效率。保障生產(chǎn)安全自動化控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)測化工生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，保障生產(chǎn)安全。降低能耗和排放通過優(yōu)化控制策略，自動化控制系統(tǒng)可以降低化工生產(chǎn)過程中的能耗和排放，提高資源利用效率。自動化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的意義212024/3/26DCS系統(tǒng)采用分散控制、集中操作的方式，適用于大型化工生產(chǎn)過程。它可以實現(xiàn)對多個控制回路的集中監(jiān)控和操作，提高生產(chǎn)效率。PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。SCADA系統(tǒng)可以實現(xiàn)對化工生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，幫助管理人員及時了解生產(chǎn)情況并作出決策。DCS（分布式控制系統(tǒng)）PLC（可編程邏輯控制器）SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）常見自動化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用222024/3/26通過對控制策略的優(yōu)化，可以提高自動化控制系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。控制策略優(yōu)化將不同的自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行集成和協(xié)同，可以實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的全面優(yōu)化和控制，提高整體效益。系統(tǒng)集成與協(xié)同引入先進(jìn)的控制技術(shù)，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，可以進(jìn)一步提高自動化控制系統(tǒng)的智能化水平，滿足復(fù)雜化工生產(chǎn)過程的控制需求。引入先進(jìn)控制技術(shù)自動化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的優(yōu)化與改進(jìn)232024/3/2606實驗課程設(shè)計與實踐操作242024/3/26培養(yǎng)學(xué)生掌握化工儀表自動化基礎(chǔ)知識，理解自動化控制系統(tǒng)的組成和工作原理。培養(yǎng)學(xué)生具備獨立設(shè)計簡單自動化控制系統(tǒng)的能力，以及分析和解決實驗過程中遇到問題的能力。通過實驗課程，使學(xué)生掌握常見化工儀表的測量原理、使用方法及維護(hù)保養(yǎng)知識。提高學(xué)生的實踐操作能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的實驗習(xí)慣。實驗課程目的和要求252024/3/26常見實驗項目介紹及操作指導(dǎo)流量測量與控制實驗介紹流量計、節(jié)流裝置等流量測量儀表的原理和使用方法，以及流量控制系統(tǒng)的設(shè)計和實驗操作。壓力測量與控制實驗介紹壓力傳感器、壓力表等壓力測量儀表的原理和使用方法，以及壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計和實驗操作。溫度測量與控制實驗介紹熱電偶、熱電阻等溫度測量儀表的原理和使用方法，以及溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計和實驗操作。液位測量與控制實驗介紹液位計、浮球開關(guān)等液位測量儀表的原理和使用方法，以及液位控制系統(tǒng)的設(shè)計和實驗操作。pH值測量與控制實驗介紹pH計、電導(dǎo)儀等pH值測量儀表的原理和使用方法，以及pH值控制系統(tǒng)的設(shè)計和實驗操作。262024/3/26實驗數(shù)據(jù)處理與分析方法要求學(xué)生認(rèn)真記錄實驗數(shù)據(jù)，包括原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。數(shù)據(jù)分析方法指導(dǎo)學(xué)生運用統(tǒng)計學(xué)方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，如計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計量，繪制圖表進(jìn)行可視化展示。結(jié)果討論與報告撰寫要求學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行討論和分析，提出合理的解釋和建議。同時，指導(dǎo)學(xué)生撰寫規(guī)范的實驗報告，包括實驗?zāi)康摹⒃?、步驟、結(jié)果、討論等部分。數(shù)據(jù)記錄與整理272024/3/2607課程總結(jié)與展望282024/3/26深入講解了溫度、壓力、流量、液位等化工儀表的工作原理、結(jié)構(gòu)特點及選型原則?；x表基礎(chǔ)知識自動化控制系統(tǒng)化工過程控制策略化工安全與儀表防護(hù)系統(tǒng)介紹了自動化控制系統(tǒng)的組成、原理、設(shè)計及調(diào)試方法，包括PID控制、DCS系統(tǒng)等。詳細(xì)闡述了化工過程控制中常用的控制策略，如串級控制、比值控制、前饋控制等。強(qiáng)調(diào)了化工生產(chǎn)過程中的安全問題，講解了儀表的防護(hù)措施及安全操作規(guī)程。課程重點回顧與總結(jié)292024/3/26隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，化工儀表