《过程控制与仪表（A）》课程教学大纲
Process Controls and Instrument
课程负责人：执笔人: 编写日期：
一、课程基本信息
1．课程编号：L08041
2．学分：3学分
3．学时：48（理论40，实验8）
4．适用专业：自动化
二、课程教学目标及学生应达到的能力
本课程是为电气与电子工程学院自动化专业的本科生开设的专业主干课程之一，本课程教学内容是生产过程自动化系统基础知识及日后从事自动化专业工作的基础。

本课程的教学任务是使学生掌握过程参数的测量原理和测量方法，掌握自动化仪表的结构原理、测量原理、使用方法、选择方法，掌握一般控制系统的数学模型建立方法，掌握简单及复杂控制系统的设计方法、整定方法，熟悉数字控制仪表及数字控制系统，熟悉先进过程控制系统的结构原理，了解过程控制系统的发展动态和新成果，领悟过程控制系统分析、设计方法及控制系统、仪表的研究方法。

本课程的教学目标：通过教学和学生实验相结合的方法教学，使学生掌握过程控制系统的分析、设计、整定方法，使学生掌握分析和解决过程控制实际问题方法，培养具备过程检测与控制系统设计分析能力的专门技术人才，为今后的工作打下坚实的基础。

三、课程教学内容与基本要求
（一）概述（2课时）
主要内容：自动化仪表的发展概况、技术指标，电动单元组合仪表及组成的控制系统。

1. 基本要求
掌握电动单元组合仪表各单元的功能、原理、系统图，掌握自动化仪表的任务，掌握双线制变送器原理及活零点概念，掌握DDZ-III型仪表的信号范围，熟悉自动化仪表的精确度、灵敏度、变差、动态指标等基本技术指标。

2. 学时分配
课堂教学2学时。

（二）检测仪表（4课时）
主要内容：温度检测仪表；压力检测仪表；流量检测仪表；液位检测仪表。

1. 基本要求
（1）掌握热电偶、热电阻温度测量仪表的工作原理，熟悉DDZ-III型热电偶温度变送器工作原理及实际线路，仪表选择原则，了解其它温度测量仪表的工作原理。

（2）掌握弹性式压力测量元件压力测量工作原理，掌握力平衡式压力（差压）变送器工作原理，熟悉位移式差压变送器工作原理，了解固态测压仪表测压原理。

⑶掌握节流式流量测量原理及计算、选择和安装，了解容积式、涡轮式、电磁式及旋涡式流量计的测量原理。

⑷掌握浮力、静压式液位计测量原理，静压式液位计正负迁移计算及仪表安装、选择，了解电容、超声式液位计原理。

2. 学时分配
课堂教学4学时。

其中：温度检测仪表、压力检测仪表（2学时）；流量检测仪表、液位检测仪表（2学时）。

（三）调节器（8课时）
主要内容：调节器的调节规律；PID调节器的阶跃响应和频率特性；PID调节器的线路实例；数字控制算法；单回路可编程序控制器
1. 基本要求
⑴掌握调节器的调节规律及物理意义。

⑵熟悉模拟PID调节器线路、参数、手操器、自动-手动切换原理。

⑶熟悉常规数字控制算法、采样周期选择，变形PID算法、混合PID算法、字长选择。

⑷熟悉SLPC单回路可编程序控制器----组成、原理和简单编程。

2. 学时分配
课堂教学8学时。

其中，调节器的调节规律，PID调节器的阶跃响应和频率特性（2学时）；PID调节器的线路实例（3学时）；数字控制算法及单回路可编程序控制器（3学时）。

（四）执行器和防爆栅（6课时）
主要内容：执行器及防爆栅原理、结构。

1. 基本要求
⑴掌握气动执行器结构、工作原理，调节阀的流量特性及选择。

⑵熟悉调节阀的口径选择。

⑶了解阀门定位器、电动执行器、防爆栅工作原理。

2. 学时分配
课堂教学6学时。

其中，执行器（3学时）；防爆栅（3学时。

）
（五）调节对象的特性及实验测定（4课学时）
主要内容：单容对象动特性及其数学描述；多容对象的特性、容量滞后、纯滞后；对象特性的实验测定、时域法；测定动态特性的频域方法；测定动态特性的统计方法。

1. 基本要求
⑴掌握单容对象动特性的机理方法数学模型建立。

⑵熟悉测定对象动特性的时域法方法数学模型建立，对象动特性的统计方法及M序列。

⑶了解对象动特性的频域法原理。

2. 学时分配
课堂教学4学时。

其中，单容对象动特性及其数学描述，多容对象的特性、容量滞后、纯滞后（2学时）；对象特性的实验测定、时域法（2学时）；测定动态特性的频域方法（六）单回路调节系统的设计及调节器参数整定方法（8课时）
主要内容：对象特性对调节质量的影响及调节方案的确定；调节规律对系统动特性的影响、调节规律的选择；调节器参数的实验整定方法。

1. 基本要求
⑴掌握单回路调节系统设计原则、步骤。

⑵掌握单回路调节系统设计方案选择、调节规律选择、调节器正反作用选择。

⑶了解单回路调节系统调节器参数工程整定。

2. 学时分配
课堂教学8学时。

其中，对象特性对调节质量的影响及调节方案的确定（4学时）；调节规律对系统动特性的影响、调节规律的选择；调节器参数的实验整定方法（4学时）。

（七）复杂调节系统（8课时）
主要内容：串级调节系统；比值调节系统；均匀调节系统；前馈调节系统。

1. 基本要求
掌握串级、比值、均匀及前馈调节系统的组成，系统调节器选择和整定。

2. 学时分配
课堂教学8学时。

其中，串级调节系统（4学时）；比值调节系统（2学时）；均匀调节系统（1学时）；前馈调节系统（1学时）。

四、实验内容和要求
五、课程的考核
课程考核由平时作业和听课情况、实验成绩及期末考试成绩3部分组成，分别占课程总成绩的10~20%、10~20%和60~80%。

期末考试为闭卷考试，考试范围和要求应符合本教学大纲对各章教学内容的基本要求。

六、本课程与其它课程的联系与分工
本课程的前修课程是《自动控制原理》、《模拟电子及数字电子技术》、《微机原理》。

这几门前修课程将为本课程的学习建立必要仪表组成原理、控制系统的基础。

七、教材及教学参考书
建议教材：
《自动化仪表与过程控制》，施仁等编著，电子工业出版社，2010年
建议参考书：
（1）邵裕森，《过程控制仪表》，机械工业出版社， 2009年
（2）林锦国，《过程控制系统、仪表、装置》，东南大学出版社，2007年。