《化工仪表及自动化》教学大纲 课程名称：化工仪表及自动化 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Chemical Instrumentation and Automation 总学时/周学时/学分：32/22 其中实验/实战学时：0 先傲课程：大学物理、电子电工技术、仪器分析、高等数学、有机化学 后续课程支撑：化工原理、仪器分析、化工制图、化学反应工程 授课时间：1-16周，星期一3-4节 授课地点：松山湖校区6F.102 授课对象：2019应用化学1、2班：2019应化卓越1、2班99人 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：张存芳/讲师 答疑时间、地点与方式： 1.课堂：每次上课的课前、课间和课后进行答疑： 2.课外：可直接到12F202办公室进行答疑： 3.线上：建立微信课程群，实施线上答疑。 课程考核方式：开卷()闭卷()课程论文（)其它（) 使用款材： 1.《化工仪表及自动化》，厉玉鸣主编，北京：化学工业出版社（第五版），2011。 教学参考资料： 1.《过程自动化及仪表》，俞金寿主编，化学工业出版社，2002： 2.《化工自动化及仪表》，杨丽明主编，化学工业出版社，2002。 课程简介： 《化工仪表及自动化》是化学工程与工艺、应用化学专业的专业必修课和制药工程专业的学科选修课。该课程从自动控制系统的基本概念入手，系
1 《化工仪表及自动化》教学大纲 课程名称：化工仪表及自动化 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Chemical Instrumentation and Automation 总学时/周学时/学分：32/2/2 其中实验/实践学时：0 先修课程：大学物理、电子电工技术、仪器分析、高等数学、有机化学 后续课程支撑：化工原理、仪器分析、化工制图、化学反应工程 授课时间：1-16 周，星期一 3-4 节 授课地点：松山湖校区 6F-102 授课对象：2019 应用化学 1、2 班；2019 应化卓越 1、2 班 99 人 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：张存芳/讲师 答疑时间、地点与方式： 1.课堂：每次上课的课前、课间和课后进行答疑； 2.课外：可直接到 12F202 办公室进行答疑； 3.线上：建立微信课程群，实施线上答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（ ）其它（ ） 使用教材： 1.《化工仪表及自动化》，厉玉鸣主编，北京：化学工业出版社（第五版），2011。 教学参考资料： 1.《过程自动化及仪表》，俞金寿主编，化学工业出版社， 2002； 2.《化工自动化及仪表》，杨丽明主编，化学工业出版社， 2002。 课程简介： 《化工仪表及自动化》是化学工程与工艺、应用化学专业的专业必修课和制药工程专业的学科选修课。该课程从自动控制系统的基本概念入手，系
统地讲述构成自动控制系统的各个基本环节，包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪表、自动控制仪表、执行器等：以及简单控制系统、复杂控制 系统、新型控制系统与计算机控制系统：最后结合化工生产过程讲述几种典型化工单元操作的控制方案。 通过对本门课程的学习，使学生学握基本的自动控制方面的知识：通过对常见热工参数的测量原理、常规仪表的基本功能、自动控制系统基于微 分方程的基本分析方法等有一个基本性的及系统性的了解，从而便于在生产实践中能根据生产工艺及自动控制两个方面的要求，为自动控制系统的设计 提供合理的、准确的工艺条件及数据。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标1： 13掌握各化工仪表及自动化中的基本 1具备从事化学化工领域工作所需的自然科学、工 掌握化工仪表及自动化的基本概念、理论和专业知识 概念、原理和方法 程基础和专业知识，能够用于解决复杂工程问题 目标2： 23能够针对一个复杂系统或者过程选 2运用数学、检测技术、自动化、化工基础科学理 掌握主要工艺参数（温度、压力等）的检测方法及其仪表的 择一种相关数学模型，并进行严谨推 论和工程知识的能力 工作原理及特点 理，给出结论 目标3： 41能够设计针对仪表及自动化工程问 4提高利用化工仪表及自动化的观点、方法来分析、 具备基本自动化仪表分析和应用能力，为自控设计提供正 题的解决方案，并获得和实现分析数据 解决化工生产、工程设计、科学研究中有关实际问 确的工艺条件和数据 采集、数据处理 题的能力 目标4： 72能针对实际的化工生产，通过自动 激发学生专业兴趣，培养化工行业职业道德及社会责任感 7能够理解和评价化工仪表相关问题的解决方案 化系统知识分析项目工艺的科学性 理论散学进程表 授课教 学时 教学内容（重点、难点、课程思政融入 教学模式 周次 救学主题 支排课 师 点) 敦学方法 作业安排 (线上/混 程目标 2
2 统地讲述构成自动控制系统的各个基本环节，包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪表、自动控制仪表、执行器等；以及简单控制系统、复杂控制 系统、新型控制系统与计算机控制系统；最后结合化工生产过程讲述几种典型化工单元操作的控制方案。 通过对本门课程的学习，使学生掌握基本的自动控制方面的知识；通过对常见热工参数的测量原理、常规仪表的基本功能、自动控制系统基于微 分方程的基本分析方法等有一个基本性的及系统性的了解，从而便于在生产实践中能根据生产工艺及自动控制两个方面的要求，为自动控制系统的设计 提供合理的、准确的工艺条件及数据。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 掌握化工仪表及自动化的基本概念、理论和专业知识 1-3 掌握各化工仪表及自动化中的基本 概念、原理和方法 1 具备从事化学化工领域工作所需的自然科学、工 程基础和专业知识，能够用于解决复杂工程问题 目标 2： 掌握主要工艺参数 (温度、压力等)的检测方法及其仪表的 工作原理及特点 2-3 能够针对一个复杂系统或者过程选 择一种相关数学模型，并进行严谨推 理，给出结论 2 运用数学、检测技术、自动化、化工基础科学理 论和工程知识的能力 目标 3： 具备基本自动化仪表分析和应用能力，为自控设计提供正 确的工艺条件和数据 4-1 能够设计针对仪表及自动化工程问 题的解决方案，并获得和实现分析数据 采集、数据处理 4 提高利用化工仪表及自动化的观点、方法来分析、 解决化工生产、工程设计、科学研究中有关实际问 题的能力 目标 4： 激发学生专业兴趣，培养化工行业职业道德及社会责任感 7-2 能针对实际的化工生产，通过自动 化系统知识分析项目工艺的科学性 7 能够理解和评价化工仪表相关问题的解决方案 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/混 教学方法 作业安排 支撑课 程目标
合式/线下 化工生产自动化以及自动化生产的目 课后作业： 的、发展情况及趋势（重点）：自动化 1.化工生产自动 在化学工程中的应用情况，本课程的学 化工仪表及自动化 课堂讲授与 化的概念及目 目标一 1 张存芳 习目标以及对学生的学习要求（难点）。 线上 绪论 讨论 的。 课程思政融入点：1)介绍仪表及自动化 发展历史，向学生传递勇攀科学高峰的 化工自动化发 社会主义核心价值观 展趋势 自动控制系统基本概念自动化的主要 课后作业：简单控 自动控制系统基本 2 张存芳 内容（置点）：自动控制系统的组成及 线上 讲授与讨论 制系统方框图的表 目标二 概念 方框图表示方法（难点） 示方法 管道及仪表流程 控制点工艺流程图图形符号表示方法、 课堂讨论：正确识 3 图，自动控制系统 张存芳 常规控制流程图（重点）：自动控制系 线上 讲授与讨论 目标二 读常规控制流程图 的分类 统的分类（难点） 自动控制系统的过 自动控制系统的过渡过程和品质指标 课后作业：关于自 渡过程和品质指标 张存芳 (重点)：影响控制系统过渡过程品质 线上 讲授与讨论 动控制系统品质指 目标二 的主要因素（难点） 标的计算 化工过程的特点及其描述方法：对象数 过程特性及其数学 课堂讨论：关于对 5 张存芳 学模型的建立（重点）：机理建模一阶 线上 讲授与讨论 目标二 模型 象模型建立的方法 对象和二阶对象，实验建模 3
3 合式/线下 1 化工仪表及自动化 绪论 张存芳 2 化工生产自动化以及自动化生产的目 的、发展情况及趋势（重点）；自动化 在化学工程中的应用情况，本课程的学 习目标以及对学生的学习要求（难点）。 课程思政融入点：1）介绍仪表及自动化 发展历史，向学生传递勇攀科学高峰的 社会主义核心价值观 线上 课堂讲授与 讨论 课后作业： 1. 化工生产自动 化的概念及目 的。 2. 化工自动化发 展趋势 目标一 2 自动控制系统基本 概念 张存芳 2 自动控制系统基本概念 自动化的主要 内容（重点）；自动控制系统的组成及 方框图表示方法（难点） 线上 讲授与讨论 课后作业：简单控 制系统方框图的表 示方法 目标二 3 管道及仪表流程 图，自动控制系统 的分类 张存芳 2 控制点工艺流程图图形符号表示方法、 常规控制流程图（重点）；自动控制系 统的分类（难点） 线上 讲授与讨论 课堂讨论：正确识 读常规控制流程图 目标二 4 自动控制系统的过 渡过程和品质指标 张存芳 自动控制系统的过渡过程和品质指标 （重点）；影响控制系统过渡过程品质 的主要因素（难点） 线上 讲授与讨论 课后作业：关于自 动控制系统品质指 标的计算 目标二 5 过程特性及其数学 模型 张存芳 2 化工过程的特点及其描述方法；对象数 学模型的建立（重点）：机理建模一阶 对象和二阶对象，实验建模 线上 讲授与讨论 课堂讨论：关于对 象模型建立的方法 目标二
(重点)放大系数K、时间常数T、滞后 描述对象特性的参 时间（难点） 课后作业：有关对 6 张存芳 2 线上 讲授与讨论 目标二 数 象特性参数的计算 课后作业：仪表准 测量过程与测量误差（重点）：仪表的 7 检测仪表的概述 张存芳 线下 讲授与讨论 确度等级和灵敏度 目标二 性能指标与仪表的分类（难点） 的计算 测压仪表、弹簧式压力计（重点）：压 课后作业：压力计 压力检测及仪表 张存芳 线下 讲授与讨论 目标二 力计的选用与安装（难点） 选用 概述、差压式流量计、转子流量计（重 课堂讨论：各种流 9 流量检测及仪表 张存芳 点)：电磁流量计、流量计的选型（难 线下 讲授与讨论 量计的特点及应用 目标二 点) 场合 物位检测及仪表 物位检测仪表的分类、差压式液位变送 课堂讨论：差压式 10 张存芳 器（重点）：物位测量仪表的选型（难 线下 讲授与讨论 液位变送器零点迁 目标二 点) 移问题 热电偶和热电阻温度计的结构组成和测 量原理，补偿导线的选用与冷端温度补 课堂讨论：冷端温 11 温度检测及仪表 张存芳 2 线下 讲授与讨论 目标二 偿的方法（重点）：温度仪表的选用与 度补偿的方法 安装（难点） 自动控制仪表 张存芳 控制仪表的发展情况，基本控制规律及 线下 课后作业：几种控 12 其对系统过渡过程的影响（重点）：双 讲授与讨论 目标三 制理论的模型的特
4 6 描述对象特性的参 数 张存芳 2 （重点）放大系数 K、时间常数 T、滞后 时间（难点） 线上 讲授与讨论 课后作业：有关对 象特性参数的计算 目标二 7 检测仪表的概述 张存芳 2 测量过程与测量误差（重点）；仪表的 性能指标与仪表的分类（难点） 线下 讲授与讨论 课后作业：仪表准 确度等级和灵敏度 的计算 目标二 8 压力检测及仪表 张存芳 测压仪表、弹簧式压力计（重点）；压 力计的选用与安装（难点） 线下 讲授与讨论 课后作业：压力计 选用 目标二 9 流量检测及仪表 张存芳 2 概述、差压式流量计、转子流量计（重 点）；电磁流量计、流量计的选型（难 点） 线下 讲授与讨论 课堂讨论：各种流 量计的特点及应用 场合 目标二 10 物位检测及仪表 张存芳 2 物位检测仪表的分类、差压式液位变送 器（重点）；物位测量仪表的选型（难 点） 线下 讲授与讨论 课堂讨论：差压式 液位变送器零点迁 移问题 目标二 11 温度检测及仪表 张存芳 2 热电偶和热电阻温度计的结构组成和测 量原理，补偿导线的选用与冷端温度补 偿的方法（重点）；温度仪表的选用与 安装（难点） 线下 讲授与讨论 课堂讨论：冷端温 度补偿的方法 目标二 12 自动控制仪表 张存芳 控制仪表的发展情况，基本控制规律及 其对系统过渡过程的影响（重点）；双 线下 讲授与讨论 课后作业：几种控 制理论的模型的特 目标三
位控制、比例控制、积分控制、微分控 点及应用场合 制的特点及模型（难点） 气动执行器、电.气转换器、电动执行器 课后作业：执行器 13 执行器 张存芳 2 (重点)：执行器气开气闭形式及其选 线下 讲授与讨论 的正、反作用，控 目标三 择、控制阀的流量特性（难点） 制阀的流量特性 简单控制系统的结构与组成，被控变量 课后作业：被控变 14 简单控制系统 张存芳 的选择操、纵变量的选择（重点）测量 线下 讲授与讨论 量、操纵变量的选 目标三 元件特性的影响（难点） 择原则 串级控制系统组成原理、特点及应用： 课堂讨论：常见复 串级控制系统主、付控制器控制规律的 15 复杂控制系统 张存芳 杂控制系统的基本 选择（重点）：其他复杂控制系统的基 线下 讲授与讨论 目标三 原理、特点及应用。 本特点及组成（难点）。 流体输送设备的自动控制（重点）：传 课堂讨论：离心式 典型化工单元的控 16 张存芳 2 热设备的自动控制（难点） 线下 讲授与讨论 压缩机防喘振控制 目标四 制方案 的一般方法 合计 32 课程考核 支撑华业要 评价依据及成绩比例（%) 课程目标 考核内容 权重（%) 求指标点 作业 实验 考试 文献检索
5 位控制、比例控制、积分控制、微分控 制的特点及模型（难点） 点及应用场合 13 执行器 张存芳 2 气动执行器、电-气转换器、电动执行器 （重点）；执行器气开气闭形式及其选 择、控制阀的流量特性（难点） 线下 讲授与讨论 课后作业：执行器 的正、反作用，控 制阀的流量特性 目标三 14 简单控制系统 张存芳 2 简单控制系统的结构与组成，被控变量 的选择操、纵变量的选择（重点）测量 元件特性的影响（难点） 线下 讲授与讨论 课后作业：被控变 量、操纵变量的选 择原则 目标三 15 复杂控制系统 张存芳 2 串级控制系统组成原理、特点及应用； 串级控制系统主、付控制器控制规律的 选择（重点）；其他复杂控制系统的基 本特点及组成（难点）。 线下 讲授与讨论 课堂讨论：常见复 杂控制系统的基本 原理、特点及应用。 目标三 16 典型化工单元的控 制方案 张存芳 2 流体输送设备的自动控制（重点）；传 热设备的自动控制（难点） 线下 讲授与讨论 课堂讨论：离心式 压缩机防喘振控制 的一般方法 目标四 合计 32 课程考核 课程目标 支撑毕业要 求指标点 考核内容 评价依据及成绩比例（%） 权重（%） 作业 实验 考试 文献检索
1. 自动控制系统基本概念 2. 自动化的主要内容自动控制系统 目标一 1-3 5 0 10 0 15 的组成 3. 方框图表示方法 1. 自动控制系统的过渡过程和品质 指标 目标二 2-3 2. 影响控制系统过渡过程品质的主 10 0 25 0 35 要因素 3. 放大系数、时间常数T、滞后时间 1. 测量过程与测量误差、仪表的性能 指标 2. 转子流量计、电磁流量计、流量计 目标三 4-1 10 0 30 0 40 的选型 3. 简单控制系统的结构与组成，被控 变量的选择操、纵变量的选择 1. 串级控制系统组成原理、特点 目标四 7-2 2. 串级控制系统主、付控制器控制规 5 0 5 0 10 律的选择 总计 30 0 70 0 100 备注：1)根据《东芜理工学院考试管理规定》第十二条规定：旷课3次（或6课时）学生不得参加该课程的期终考核。2)各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022年2月19日 6
6 目标一 1-3 1. 自动控制系统基本概念 2. 自动化的主要内容自动控制系统 的组成 3. 方框图表示方法 5 0 10 0 15 目标二 2-3 1. 自动控制系统的过渡过程和品质 指标 2. 影响控制系统过渡过程品质的主 要因素 3. 放大系数、时间常数 T、滞后时间 10 0 25 0 35 目标三 4-1 1. 测量过程与测量误差、仪表的性能 指标 2. 转子流量计、电磁流量计、流量计 的选型 3. 简单控制系统的结构与组成，被控 变量的选择操、纵变量的选择 10 0 30 0 40 目标四 7-2 1. 串级控制系统组成原理、特点 2. 串级控制系统主、付控制器控制规 律的选择 5 0 5 0 10 总计 30 0 70 0 100 备注：1）根据《东莞理工学院考试管理规定》第十二条规定：旷课 3 次（或 6 课时）学生不得参加该课程的期终考核。2）各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022 年 2 月 19 日
系（部）审查意见： 我系课程委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（部）主任签名： a 日期：2022年2月22日 7
7 系（部）审查意见： 我系课程委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（部）主任签名： 日期：2022 年 2 月 22 日
P
8