能源与动力过程控制工程教学大纲.docx

能源与动力过程控制工程一、课程说明课程编号： 100109Z10课程名称（中 /英文） ：能源与动力过程控制工程 / Control Engineering ofEnergy and Power Process课程类别：专业必修课程学时/学分： 32/2先修课程：自动控制原理、计算机基础适用专业：能源与动力工程教材、教学参考书：[1] 俞金寿、 蒋慰孙编著 .过程控制工程 .北京： 电子工业出版社， 2007[2] 周泽魁主编 .控制仪表与计算机控制装置 .北京： 化学工业出版社， 2002[3] 张早校主编 .过程控制装置及系统设计 .北京： 北京大学出版社， 2010[4] 刘玉长主编 . 自动检测和过程控制 .北京： 化学工业出版社， 2010 [5] 王再英主编 .过程控制系统与仪表 .北京：机械工业出版社， 2006二、课程设置的目的意义随电子技术与计算机技术的普及与发展， 节能与环保要求的提高， 过程控制 技术在能源动力设备中应用非常广泛， 能源动力类各专业学生了解和掌握热工过 程控制装置、 热工过程控制系统设计与应用非常必要。

通过本课程的学习， 使学 生能深入掌握各种过程控制仪表与装置的基本原理、仪表实现和实际应用技术；理解过程控制系统的概念、 计算机技术在热工过程控制中的应用， 培养和提高对过程控制系统、 计算机控制装置的分析设计和系统集成能力， 使学生具备一定的系统开发设计和投运能力， 能处理各种自动化技术问题学研究打好基础三、课程的基本要求知识： 掌握能源过程中控制系统的基本概念及组成，为将来的工程应用和科对象特性和建模， 控制规律、控制器、变送器和执行器的工作原理，单回路控制系统、复杂过程控制系 统、 计算控制系统的组成、 结构与应用等知识 学会从检测与控制目的出发选择 建模方法， 确定控制系统基本组成， 从控制质量要求出发， 选择检测与控制元器 件、控制规律的基本思路，从运行投运的要求出发，整定参数与设备选型，形成 方案设计、设备选型、运行的基本知识结构第 1 页/ 共 4 页664464能力：从实际应用的角度，能对能源动力系统中温度、压力、流量、液位等 常见参数设计合理的检测与控制系统方案并投入运行， 培养解决复杂工程问题的能力； 掌握能源动力设备控制系统的设计理念， 针对具体问题提出有效的解决方案， 提高设计与开发的能力； 在能源动力与自动化和计算机学科的交叉知识的讨 论中，培养创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力；素质：建立能 源动力工程、 自动化、 计算机一体的观念， 通过课程中的分析讨论辩论培养分析 沟通交流素质，建立能源动力设备参数检测、控制系统设计到应用的思维模式，提升理解工程管理与经济决策的基本素质。

通过课外导学的模式， 提升自主学习 和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质四、教学内容、重点难点及教学设计章节第 1 章 过程控制系统的基本概念第 2 章过程特性与数学模型第 3 章过程控制仪表与装置第 4 章单回路控制系统第 5 章 复杂控 制系统总 学时分配教学内容 学 讲课 实时 (含研讨 ) 践过程控制系统的组成与 2 2分类；过程控制系统的过渡过程和品质指标被 控 对 象特性；被控过 4程的数学模型基本控制规律与控制器；变 6送器；执行器被控量和操纵量的选择； 检测及变送环节的考虑；控制阀的选择；控制器控制规律及作用方向的选择；控制器参数的工程整定；单回路控制系统设计实例串 级 控 制系统；前馈控制系统、比值控制系统；其他复 杂 控教学重 点热 工 过程 控 制系 统 组成、 过 渡过程、 品 质 指 标对 象 特性、 特 性参数、 建 模 方 法。

控 制 规律 与 控制器、 变送器、 执行器被 控 量 和 操 纵 量 的 选择、控 控 制 规 律确定、 控 制 器 参 数 整 定常 见 复 杂 控 制系 统 结 构 与 应用教学难点过 渡 过 程 品质教学方案设计（含教 学方法、教学手段）PPT 讲授由实例引入控制系统 组成等指标 概念课外作业对象特性、 象 特 性 参数、 建模 方法PID 控 制 算法、 变送器共性 问 题 、 流 量 特性单 回 路 控 制 系 统 组 成原理、 控 制 系 统 分 析方法系 统 组 成 原理、 及应 用、 比值系 数 计算PPT 讲授由单容水箱液位数学 模型推导实例介绍建 模方法，课堂练习 + 课外作业教学实验：单容水箱 特性测试实验PPT 讲授由概念引入 P、 I、 D及特点与应用课堂练习 +课外作业PPT 讲授从温度、液位、流量 三个典型参数控制系 统， 讲授单回路结构、 组成、特点，以及设 计单回路控制系统的 步骤和方法。

课堂练习 +课外作业 教学实验：单容水箱液位控制实 验、基于智能仪表的流量 控制实验PPT 讲授结合燃烧过程讲授比 值控制课堂练习 +课外作业第 2 页/ 共 4 页通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组章节第 6 章计算机控制系统第 7 章典型工业过程控制系统教学内容制 系统：选择、分程、均 匀计算机控制系 统组成；可编 程序控制器、集散控制系 统、现场总线 控制系统、工 业自动化组态软件锅炉设备的控 制；传热设备 的控制；流体输送设备的 控制总学时分配学讲课 实时(含研讨 ) 践4664五、实践教学内容和基本要求实验名称单容水箱对象特性 的测试单容水箱液位 PID控制系统流量 PID 控制系统智能仪表温度连续 控制系统水箱压力 PID 控制 系统计算机控制系统PLC 单/双容液位控 制（应用 PPI/PC 通 讯电缆、 MCGS 组态 软件（ DEMO 版） ）实验内容实测单容水箱液位的 阶跃响应曲线， 用相关 的方法分别确定它们 的 参数定性地分析 P、 PI 和 PID 调节器的参数变 化对系统性能的影响 研究 P、 PI 和 PID 调 节器对系统的控制效 果设计一个具有智能仪 表的温度连续控制系 统， 掌握温度控制系统 的工作原理及其调试 方法设计一个具有智能仪 表的温度连续控制系 统， 掌握温度控制系统 的工作原理及其调试 方法熟悉计算机控制算法， 掌握计算机控制的参 数整定方法熟悉 PLC 的编程及 MCGS 软 件 的 组 态 方法六、 考核方式及成绩评定教学重点教学难点教学方案设计（含教 学方法、教学手段）计 算 机控 制 系统 的 组成、 分类锅 炉 三大 控 制系统数 据 采集系 统的构成 及应用汽 包 的 反 向特性、 燃 烧 控制PPT 讲授结合科研应用和计算 机 技 术 的 发 展 进 行 讲授。

课堂练习 +课外作业 教学实验：基于 PLC 的液位控制PPT 讲授以锅炉三大控制系统 为例进行讲授课堂练习 +课外作业学时 基本要求了解单容水箱的自衡特性，掌握单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线，实测1 单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数，撰写实验报告1 成和工作原理，撰写实验报告了解流量计的结构及其使用方法熟悉1 单回路流量控制系统的组成，撰写实验报告了解温度控制系统的结构与组成，智能1 仪表的使用及参数的自整定，撰写实验报告2 学会用反应曲线法对 PID 参数进行整定22了解计算机控制系统的基本构成，掌握 本装置计算机实时监控软件的使用，熟 悉计算机控制算法，掌握计算机控制的 参数整定方法，撰写实验报告了解 S7200PLC 可编程控制器的模拟 量输入 /输出控制功能 熟悉 PLC 可编程 软件、 MCGS 组态软件的使用，撰写实 验 报告教学过程中采取讲授、讨论、课外作业、课前导学的方式进行，注重过 程考核，考核方式包括：笔试、作业、课内互动、课外阅读等；过程考核占总评 成绩的 30%，期末考试点 60%。

第 3 页/ 共 4 页考核方式期未考试课堂练习与抢答课外作业课程出勤七、大纲主撰人：考核内容课程知识和分析能力基本知识，学习主动性文献和自学能力与素质主动性和团队素质）大纲审核人：成绩比例（ %） 备注601515。