“过程控制基础”课程教学大纲
英文名称：Fundamentals of Process Control
课程编号：INSM400140
学 时：48 （理论学时：48 ）
学 分：3
适用对象：四年制制药工程专业
先修课程：自动控制原理、电工电子学
使用教材及参考书：
1.王毅，张早校.过程装备控制技术及应用.第2版.北京：化学工业出版社，2007.
2.张早校，王毅，侯雄坡.过程装备控制技术及应用典型题解析.北京：化学工业出版社, 2008.
3.施仁，刘文江，郑辑光编著.自动化仪表与过程控制.第3版.北京：电子工业出版社, 2003.
一、课程性质和目的
性质：专业课
目的：
1．学习将自动控制的基本理论应用于化工生产过程控制。
2．掌握过程控制系统中，各个基本组成部分的基本原理和典型设备的选择和使用。
3．了解计算机在过程控制中的作用和使用的发展趋势。
二、课程内容简介
本课程为制药工程专业必修课，介绍制药生产过程中的自动控制如何完成。内容包括：如何运用自动控制理论构成生产中实际使用的控制系统；系统中各模块（测量，变送，控制，执行）功能的介绍，各模块的基本原理和典型应用，安全防爆等；以及与计算机结合的控制系统的特点和发展趋势。
通过本课程的学习，可将过程机械、计算机技术、检测技术、控制原理、自动化装置等方面的知识有机的结合在一起，使学生掌握过程控制系统的分析方法和基本设计方法。
三、教学基本要求
1. 掌握表征被控对象动态特性的参数、指标及其测试方法。
2. 掌握单回路控制系统的构成、PID各控制规律的特点以及PID参数的工程整定方法。
3. 理解各种复杂调节系统的结构、性能特点和设计方法。
4. 掌握常规过程参数的测试方法和仪表选型。
5. 掌握常用变送器、调节器、执行器和调节阀的结构和原理。
6. 理解计算机测试系统的组成原理，掌握DDC控制系统的PID算法和参数设定。
7. 了解典型过程装备和装置系统的控制方案。
四、教学内容及安排
第一章：控制系统的基本概念
1．理解过程装备控制系统的要求、组成和分类。
2．掌握控制系统的方框图，掌握反馈控制系统的特点。
3. 掌握控制系统的过渡过程及其性能指标。
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
1.1-1.2 |
0.5 |
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1.3 |
0.5 |
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√ |
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1.4 |
0.5 |
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√ |
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1.5 |
0.5 |
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√ |
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第二章：过程装备控制基础
1．初步掌握被控对象的数学模型的建立过程，以及被控对象特性参数的实验测定方法。
2．掌握单回路控制系统的调节规律，以及调节器参数的工程整定方法。
3. 理解复杂控制系统的结构、原理和设计方法。
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
2.1 |
4 |
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√ |
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2.2 |
4 |
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√ |
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2.3 |
6 |
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1 |
√ |
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第三章：过程检测技术
1．了解测量和仪表的基本概念，掌握测量误差的分析方法。
2．掌握压力、温度、流量和液位的常用测量方法、工作原理。
3. 掌握根据测试任务和被测参数性质合理选用仪表。
4. 了解过程检测技术的新进展。
教学安排及教学方式
|
教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
3.1 |
2 |
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√ |
|
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3.2 |
0.5 |
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|
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|
√ |
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3.3 |
2 |
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|
√ |
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3.4 |
2.5 |
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0.5 |
√ |
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3.5 |
2 |
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|
√ |
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3.6 |
1.5 |
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√ |
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3.7 |
0 |
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√ |
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3.8 |
0.5 |
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√ |
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第四章：过程控制装置
1．掌握电动差压变送器和温度变送器的基本结构和工作原理。
2．掌握防爆安全栅的工作原理和本质安全防爆系统的构成。
3. 掌握调节器的基本结构、调节规律的实现方法。
4. 掌握调节阀的流量特性，了解调节阀流量系数和口径计算。
5. 了解气动执行器、电动执行器、电-气阀门定位器的基本结构和工作原理。
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
4.1 |
3 |
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√ |
|
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4.2 |
1 |
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|
√ |
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4.3 |
4 |
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|
√ |
√ |
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第五章：计算机控制系统
1．了解计算机控制系统的分类和典型结构。
2．掌握采样定理，A/D和D/A转换器的原理和选型。
3. 了解DDC的组成，掌握DDC中各种PID算法的特点和表达形式，掌握采样周期的确定。
4. 了解PLC、DCS、FCS的结构、组成及其应用。
5. 了解计算机控制系统的设计原则、步骤和可靠性措施。
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
5.1 |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
5.2 |
0.5 |
|
|
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5.3 |
0.5 |
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|
√ |
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5.4 |
0.5 |
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|
√ |
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5.5 |
3 |
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√ |
√ |
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5.6-5.7 |
0.5 |
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|
√ |
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5.8-5.9 |
0.5 |
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|
√ |
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第六章：典型过程控制系统应用方案
1．掌握单回路控制系统设计步骤。
2．掌握仪表控制系统和计算机控制系统的设计方法。
3. 了解典型过程装备和工艺的控制系统方案。
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
6.1 |
1 |
|
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6.2 |
0.5 |
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|
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|
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6.3 |
1 |
|
|
|
√ |
√ |
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6.4 |
1 |
|
|
|
|
√ |
|
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6.5 |
1 |
|
|
|
|
√ |
|
|
6.6 |
0.5 |
|
|
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|
√ |
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第七章：先进过程装备系统简介
1．了解过程控制的发展概况。
2．了解自适应控制、推断控制、预测控制、模糊控制以及人工神经网络控制系统的原理和应用。
教学安排及教学方式
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教学环节学时分配 |
课后环节（请打“√”） |
章节数 |
授课 |
实验 |
上机 |
讨论 |
作业 |
自学 |
综合大作业 |
其他 |
7.1 |
0.5 |
|
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7.2-7.6 |
1.5 |
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|
√ |
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五、实践环节
无
六、课外学时分配
无
七、考核方式 ：
闭卷, 闭卷考试成绩占80%，平时作业及课堂表现占20 %；
