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化工仪表及自动化课程整体教学设计

CATALOGUE目录课程概述与目标化工仪表基础知识自动化控制系统原理及应用先进控制技术在化工过程中的应用实验教学内容设计与实施课程考核与成绩评定方式改革探索师资队伍建设与培训提高计划

01课程概述与目标

适应化工行业自动化发展趋势随着化工行业的快速发展，自动化技术在生产过程中的应用日益广泛。本课程旨在培养学生掌握化工仪表及自动化技术，以适应行业发展的需求。提升学生综合素质通过本课程的学习，学生将掌握化工仪表及自动化技术的基本原理、应用方法和实际操作技能，从而提高学生的综合素质和就业竞争力。课程背景与意义

教学目标与要求知识目标掌握化工仪表及自动化技术的基本原理、常用仪表的工作原理和使用方法、自动化控制系统的组成和设计方法等。能力目标能够独立完成化工仪表的选型、安装、调试和维护，能够设计和实施简单的自动化控制系统。素质目标培养学生的工程实践能力和创新意识，提高学生的团队协作和沟通能力。

介绍化工仪表的基本概念、分类、工作原理和使用方法等。化工仪表基础自动化控制技术化工仪表应用自动化控制系统设计与实施讲解自动化控制系统的组成、原理和设计方法，包括PID控制、DCS控制等。结合实际案例，介绍化工仪表在生产过程中的应用，包括温度、压力、流量等参数的测量和控制。通过案例分析，讲解自动化控制系统的设计步骤和实施方法，包括硬件选型、软件编程和调试等。课程内容与结构

02化工仪表基础知识

用于测量、显示、记录和控制工业生产过程中各种参数的装置。仪表定义按测量原理、使用场合、功能特点等可分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表等。仪表分类仪表基本概念及分类

测量值与真实值之间的差异。测量误差定义误差来源数据处理方法仪表本身误差、使用条件变化、人为因素等。算术平均值法、加权平均法、最小二乘法等，用于减小误差，提高测量精度。030201测量误差与数据处理方法

温度测量压力测量流量测量物位测量常见化工参数测量原理利用物质的热胀冷缩原理，通过测量物体体积或电阻等物理量的变化来间接测量温度。根据流体流动时产生的各种物理现象，如压差、流速等，通过测量这些物理量的变化来推算流量。利用弹性元件受压变形的原理，将压力转换为位移或应变等物理量的变化进行测量。利用静压原理或浮力原理，通过测量液体或固体物料的高度或重量等物理量的变化来间接测量物位。

03自动化控制系统原理及应用

阐述控制系统的基本定义，包括开环与闭环控制系统，以及按控制作用分类的比例、积分、微分控制系统等。详细介绍控制系统的组成要素，包括控制器、执行器、传感器等，并阐述各要素在控制系统中的作用与功能。控制系统基本概念及组成要素组成要素及功能控制系统定义与分类

控制规律选择根据被控对象的特性和控制要求，选择合适的控制规律，如比例控制、比例积分控制、比例微分控制等。参数整定方法介绍参数整定的基本概念和常用方法，包括经验法、临界比例度法、衰减曲线法等，以及参数整定过程中需要注意的问题。控制规律选择与参数整定方法

案例分析二针对某化工生产过程中的流量控制问题，分析其控制要求和流量特性，设计合适的流量控制系统，并探讨实际应用中可能遇到的问题及解决方案。案例分析一以某典型化工反应过程为例，分析其控制要求和控制难点，设计相应的控制系统，并给出具体的实施方案和效果评估。案例分析三以某化工精馏过程为例，介绍精馏过程的控制要求和常用控制方案，分析不同控制方案对精馏效果的影响，并给出优化建议。典型化工过程控制案例分析

04先进控制技术在化工过程中的应用

03案例分析介绍预测控制在化工过程中的应用案例，如温度控制、压力控制等。01预测控制算法基本原理基于系统模型预测未来输出，通过优化计算得到控制输入，使未来输出跟踪期望轨迹。02实现方法建立系统模型，设计预测控制器，包括预测模型、滚动优化和反馈校正三个核心部分。预测控制算法原理及实现方法

实现方法建立化工过程动态模型，设计优化控制器，包括目标函数设计、约束条件处理和优化算法选择等。案例分析介绍优化控制在化工过程中的应用案例，如反应器控制、精馏塔控制等。优化控制策略基本原理根据化工过程的动态特性和约束条件，构建优化问题并求解，得到最优控制策略。优化控制策略在化工过程中的应用

实现方法建立智能控制模型，包括神经网络、模糊逻辑、遗传算法等，设计智能控制器，实现化工过程的智能控制。案例分析介绍智能控制在化工过程中的应用案例，如智能温度控制、智能压力控制等。智能控制技术基本原理利用人工智能、机器学习等技术，对化工过程进行建模与控制，实现自适应、自学习和自组织等智能特性。智能控制技术在化工过程中的应用

05实验教学内容设计与实施

涵盖化工仪表的基本原理、使用方法和数据处理等内容，通过实验巩固学生的理论基础。基础实验项目要求学生综合运用所学知识