青岛科技大学自动化与电子工程学院

课程编号：07021900

化工自动化仪表

Chemical Engineering Automated Instrumentation

总学时：40 总学分：2.5 课程性质：专业选修课

开设学期及周学时分配：第四、五学期，3学时/周 适用专业及层次：化学工程及工艺等相关专业 本科 相关课程：化工原理，电工电子，

教材：《化工仪表及自动化》 历玉鸣编著 化学工业出版2007第四版 推荐参考书：《测量仪表与自动化》杜鹃 石油大学出版社 2000

《自动化仪表与过程控制》施仁、刘文江 电子工业出版社 2001

《化工自动化及仪表》汪寿基、韩德禄主编 中央电大出版社 2000

一、课程目的及要求

目的：

《化工仪表及自动化》是目前化工生产过程实现自动化的一门综合性课程。通过对本课程的系统学习，使学生对化工过程的自控系统及相应的仪表有一个全面的了解，掌握过程检测和控制仪表工作原理和工作性能，具备一定的自动控制方面的基本知识和基本技能，能与自控人员配合，共同确定自动控制系统的方案。为今后的化工过程及工艺设计奠定自动化装置及自动控制方面的基础。

要求：

1、学习自动控制系统的基本概念，组成、分类、工作原理及性能指标。 2、学习过程特性分析方法。

3、学习各种检测仪表的工作原理、组成和应用。 4、学习简单控制系统的设计、投运及参数整定。 5、了解复杂控制系统的结构、原理及适用场合。 二、课程内容及学时分配

前言

了解自动化系统在现代化工生产中的重要作用，明确学习本课程的重要性。 第一章 自动控制系统基本概念 （2学时）

本章是全书的基础，主要内容为，自动控制系统概述、控制系统的过渡过程及其品质指标。只有掌握好本章内容，才能学好以后各章。

第一节 自动控制系统概述

掌握自动控制系统的组成，方块图的意义及画法。

理解自动控制系统中使用的各种术语，扰动作用和控制作用的意义及他们之间的联系。 了解自动控制系统分类，系统的动态和静态。 第二节 控制系统的过渡过程及其品质指标

掌握闭环控制系统过渡过程的集中基本形式及其品质指标的含义。 第二章 被控过程特性 （4学时）

青岛科技大学自动化与电子工程学院

本章主要内容有，描述过程特性的参数，过程特性的实验测定。其中应重点掌握过程特性的三个参数——放大系数K、时间常数T、时滞 ? 的物理意义及其对控制质量的影响。

第一节 描述过程特性的参数

掌握过程特性的三个参数——放大系数K、时间常数T、时滞 ? 的物理意义及其对控制质量的影响。

第二节 过程特性的实验测定 了解过程特性的实验测定方法。

第三章 检测仪表及变送器 （10学时）

要求掌握的内容有：仪表的品质指标，精度与误差的关系。热电偶温度计的工作原理，补偿导线的作用及参比端温度补偿的方法。DBW型电动温度变送器的组成、测量桥路的作用及正确使用方法。电子电位差计的整机工作原理、测量桥路的作用及正确使用方法。压力检测仪表的选择原则。差压式流量计的组成及工作原理，节流元件的工作原理及流量方程式的意义。气动差压变送器的组成及工作原理，电容式差压变送器的组成及其传感器的工作原理。运用差压变送器测量液位的原理及迁移问题。

第一节 概述

了解仪表的组成；工程用仪表的分类方法。 掌握仪表的品质指标，精度与误差的关系。 第二节 温度检测仪表及变送器 了解温度检测仪表的分类。

掌握热电偶温度计的工作原理，补偿导线的作用及参比端温度补偿的方法。 了解热电阻的工作原理。

掌握DBW型电动温度变送器的组成、测量桥路的作用及正确使用方法。 掌握电子电位差计的整机工作原理、测量桥路的作用及正确使用方法。 了解XC系列温度指示仪的组成、工作原理及使用注意事项。 第三节 压力检测仪表及变送器 了解压力检测仪表的分类；

了解单圈弹簧管压力表的工作原理及电接点压力表的特点； 了解电气式压力传感器的工作原理及特点； 了解压力表的安装原则。

掌握压力检测仪表的选择原则。 第四节 流量检测仪表及变送器 了解流量检测仪表的分类。

掌握差压式流量计的组成及工作原理，节流元件的工作原理及流量方程式的意义。

掌握气动差压变送器的组成及工作原理，电容式差压变送器的组成及其传感器的工作原理。 了解差压式流量计安装的一般原则。 了解转子流量计的工作原理。 第五节 液位检测仪表及变送器 了解液位检测仪表的分类；

掌握运用差压变送器测量液位的原理及迁移问题。 了解沉筒式液位计及电容式液位计的工作原理。 第六节 自动成分分析仪器

了解热导式、红外线气体分析器和工业PH计的检测原理。 第七节 数字式显示仪表

了解数字式显示仪表的分类和组成。

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第四章 执行器——气动薄膜调节阀 （4学时）

本章有两节内容，其中气动薄膜调节阀的选用原则是重点，要理解，会应用。第二节，只要了解阀门定位器作用及类型，对其具体结构不要求。

第一节 气动薄膜调节阀

了解气动薄膜调节阀的组成、工作原理及类型。 掌握气动薄膜调节阀选用的原则。 第二节 阀门定位器

了解阀门定位器作用及类型。

第五章 调节器 （6学时）

本章有三节内容，其中第一节调节器的控制规律是重点，是要掌握的内容。其它各节，只要了解各种调节器的基本组成和基本特性，对其具体结构不要求。

第一节 调节器的控制规律

掌握调节器的基本控制规律及其特点。 第二节 调节器的类型 了解常见的调节器类型。 第三节 单元组合式调节器

了解电动Ⅱ型调节器的输入电路和反馈电路的作用，气动Ⅰ型比例积分调节器的组成部分及其作用。

理解调节器参数δ、ΤI、ΤD 对过渡过程的影响。

第六章 单回路控制系统 （6学时）

单回路控制系统是结构最简单、应用最广泛的一种控制系统。本章讲述的单回路控制系统设计的一般原则，投运过程以及调节器参数的整定，对于复杂控制系统也基本适用。所以本章也是学好第七章复杂控制系统的基础。

第一节 单回路控制系统的设计

了解单回路控制系统的设计原则，重点了解被控变量、操纵变量的选择原则。

第二节 单回路控制系统的整定 掌握调节器参数工程整定的方法。 第三节 单回路控制系统的投运 了解单回路控制系统的投运。

第七章 复杂控制系统 （8学时）

复杂控制系统的种类繁多。本章讲述了多种复杂控制系统，其中，最常用的是串级、均匀、比值控制系统。其中串级控制系统是应用最广泛、效果最好的复杂控制系统，也是本章的重点。要求掌握串级控制系统的构成、特点及其应用场合。

第一节 串级控制系统

掌握串级控制系统的构成、特点及其应用场合。 第二节 均匀控制系统

理解均匀控制系统的类型及其特点。 第三节 比值控制系统

理解比值控制系统的类型及其特点。

第八章 典型化工单元操作的控制

相关内容仅做了解。

第九章 化工过程计算机控制

相关内容仅做了解。 三、教学重点与难点

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第一章 自动控制系统基本概念

重点：自动控制系统概述、控制系统的过渡过程及其品质指标。 第二章 被控过程特性

重点：描述过程特性的参数。

难点：过程特性的三个参数——放大系数K、时间常数T、时滞 ? 的物理意义及其对控制质量的影响。

第三章 检测仪表及变送器

重点：温度、压力、流量、液位及成份检测及变送。

难点：差压式流量计的组成及工作原理，节流元件的工作原理及流量方程式的意义 第四章 执行器——气动薄膜调节阀

本章有两节内容，其中气动薄膜调节阀的选用原则是重点，要理解，会应用。第二节，只要了解阀门定位器作用及类型，对其具体结构不要求。

重点：气动薄膜调节阀的组成、原理及选用原则。 难点：气动薄膜调节阀的选用原则。 第五章 调节器

本章有三节内容，其中第一节调节器的控制规律是重点，是要掌握的内容。其它各节，只要了解各种调节器的基本组成和基本特性，对其具体结构不要求。

重点：调节器的基本控制规律。

难点：调节器的基本控制规律，理解调节器参数δ、ΤI、ΤD 对过渡过程的影响。 第六章 单回路控制系统

重点：单回路控制系统设计、整定。

难点：单回路控制系统设计和整定方法。 第七章 复杂控制系统

复杂控制系统的种类繁多。本章讲述了多种复杂控制系统，其中，最常用的是串级、均匀、比值控制系统。其中串级控制系统是应用最广泛、效果最好的复杂控制系统，也是本章的重点。要求掌握串级控制系统的构成、特点及其应用场合。

重点：串级控制系统。

难点：串级控制系统控制器作用方式的确定；各种自动控制系统的构成、特点及其应用场合。 四、主要教学方法

理论课以课堂讲授为主，采用多媒体手段辅助教学，以提高教学效果。 五、典型作业练习

（略） 六、课程考核方式

考试