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1、轻化工仪表及自动化课程教学大纲大纲执笔人： 大纲审核人： 课程编号：0804000065 英文名称：Light Chemical Instruments and Automation学分： 3 总学时：48 。其中，讲授 48 学时，实验 学时，上机 学时，实训 学时。 适用专业: 轻化工程先修课程：电工电子技术，制浆原理与工程，造纸原理与工程 一、课程性质与教学目的1、课程性质：专业课；2、教学目的与要求：进入二十一世纪以来，随着国内大型现代化浆厂和超宽幅、高速化的纸机的大量装备和投产，我国纸和纸板生产和消费量已跃居世界第一位。对这些大型、高速的现代化制浆造纸设备，生产过程的测量与自动控制显
2、得尤为重要，以计算机为核心的全厂信息化、自动化控制系统已经成为现代浆纸厂生产过程检测和控制的主流。在这种形势下，我国制浆造纸工业必须培养一支适应现代化技术装备，掌握现代检测方法和自动控制理论的管理和工程技术人员。 二、基本要求通过本课程的学习，了解自动化及自动控制系统的基本原理，熟悉简单控制系统和复杂控制系统的组成及工程整定方法，掌握控制系统工作流程图的绘制方法；熟悉制浆造纸生产过程主要控制指标的测量原理和常用测量仪表的特性及使用性能；了解制浆造纸过程各工段自动化控制方案和控制仪表的选择及应用；了解计算机控制系统、集散控制系统和全厂信息化技术在制浆造纸厂的应用；使学生能够具备分析和解决制浆造纸
3、生产过程自动控制方面问题的能力，并能对简单自控生产过程进行方案设计和实施。三、重点与难点 了解自动化及控制理论的发展历程，熟练绘制自动化控制的工作流程图；了解控制对象特性及数学模型的建立及过程辨识方法，掌握控制器的基本控制规律及其特性；熟悉变送器的构成原理，掌握调节阀的分类、组成和流量特性，学会选择调节阀和计算调节阀口径。了解简单控制系统的方案设计步骤和控制系统投运参数整定方法，熟悉串级控制、比值控制、前馈控制等几种复杂及先进控制系统的组成、特点和应用及参数整定方法。掌握常见过程变量如压力、液位、流量和温度的测量原理、控制原理、检测仪表及其安装使用方法。了解溶液pH值、密度的测量方法及常用仪器
4、，了解纸浆浓度、打浆度的测量原理、测量仪表及使用。了解抄纸过程中纸张水分、定量自控的原理及相应的仪表配置。熟悉碱法制浆、机械制浆、废纸制浆过程的控制要点和控制系统方案；熟悉洗涤、筛选和漂白过程的控制要点和控制参数的选择；熟悉蒸发、燃烧和苛化过程控制变量选择和控制系统方法；熟悉纸浆打浆、流送过程和纸机传动过程的检测变量和控制方案。了解计算机控制系统在制浆造纸工业的应用情况，掌握DCS控制系统的组成、结构、特征，了解浆纸过程几个常用DSC控制系统介绍，了解全厂信息化、现场总线控制系统的概念和技术发展趋势。难点：控制对象数学模型的建立，调节阀流量特性及调节阀的计算、选择，复杂控制系统工作流程图的绘制
5、，制浆造纸各工段控制系统结构组成和控制方案及计算机DCS控制系统的应用。四、教学方法 本课程采用多媒体教学。教学环节包括课堂讲授、学生自习、专题研讨、作业习题、答疑和期末考试等环节。五、课程知识单元、知识点及学时分配见表1。表1 课程的知识单元、知识点及学时分配知识单元知识点讲课序号描述序号描述1自动控制系统概论1课程内容、任务和学习方法22自动化及其发展历程3自控系统的组成、特性及设计要求2控制对象的数学模型1对象特性和数学模型建立方法42描述对象特性的参数及物理意义3被控过程的辨识方法及步骤3控制器及其特性1各种基本控制规律及其特点22比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响3控制器的分
6、类、结构以及在控制过程中的作用4变送器及特性1变送器的构成原理及其特性22测量变送过程中的滞后问题3变送器的量程调整、零点调整和零点漂移5调节阀及其特性1调节阀的构成和特性32调节阀的流量特性及选择3调节阀的选择和计算6简单控制系统1简单控制系统的特点及其工作过程32简单控制系统的设计方案3简单控制系统的投运及控制器的参数整定7复杂控制系统1串级控制系统的组成、特点和设计原则2比值控制系统的类型、组成及控制系统的实施43前馈控制系统的组成、前馈反馈控制系统工作原理4了解其他的高级控制系统8常用变量的测量与控制1检测仪表的组成和测量误差的基本知识42压力的测量原理和测量仪表的选择安装3液位的测量
7、原理和控制4流量的测量原理和测量仪表的选择安装5温度的测量原理和测量仪表的选择安装9浓度的测量与控制1在线pH值的测量与控制原理22纸浆浓度的测量及控制3打浆过程自控仪表的配置10纸张质量指标的在线测量1纸页水分的在线测量22纸页定量的在线测量11制浆过程的自动控制系统1碱法蒸煮过程各种被控变量的选择和控制方法及计算机控制蒸煮过程应用42机械制浆的控制要点及控制参数的选择3废纸制浆控制系统控制要点及方案4洗浆、筛选过程自动控制系统的控制要点5漂白过程自动控制系统的控制要点12碱回收过程的自动控制1蒸发过程被控变量的选择42先进的碱回收锅炉控制系统3苛化过程被控制变量的选择1打浆与配浆的自动控制
8、13造纸过程的自动控制2纸浆流送与流浆箱的控制43纸机传递部的的控制4纸页水分、定量的控制14制浆造纸过程废水处理控制1制浆造纸过程废水的来源、特点及控制22废纸制浆过程废水的来源及控制15计算机控制系统1计算机控制系统的种类、特点和发展概况22计算机控制系统的基本组成、控制算法16集散控制系统1DCS的基本组成和体系结构22造纸工业DCS应用举例17全厂信息化与现场总线控制1全厂自动化、信息化的概念22现场总线技术18总计48六、实验、上机与实训教学条件及内容无七、作业要求作业主要以课后习题和教师自拟题目为主，要求每章节教学任务完成后独立自主完成。专题研讨报告及课堂讨论，根据教科书及测控系统
9、相关参考书籍，选取制浆造纸过程的各工段的典型工艺控制流程图作为专题，每1-2人为一小组进行详细讲解，并现场探讨和回答问题。八、考核方式与要求1.知识考核占总成绩的50%，主要采用期末书面考试的方式评定。期末考试可采用闭卷考试或开卷考试。2.能力考核占总成绩的50%，其中根据作业、质疑、课堂讨论和专题研讨报告等能力、素质进行评定。九、教材与主要参考书1.推荐教材：1 刘焕彬制浆造纸过程自动测量与控制 M中国轻工业出版社，2009022.主要参考书：1 张运展制浆造纸厂的仪表配置与自动控制 M中国轻工业出版社，199202 2 王孟效， 制浆造纸过程测控系统及工程M. 中国轻工业出版社,200604 3 厉玉鸣编，化工仪表及自动化（第三版），化学工业出版社，200301；4 殷洪义编，可编程序控制器选择设计与维护，机械工业出版社，200211；5 凌志浩编，从神经元芯片到控制网络，北京航空航天大学出版社，200202；6 马国华主编，监控组态软件及其应用，清华大学出版社，200108；7 齐蓉编，新一代可编程计算机控制器技术，西北工业大学出版社，200004月；8 蔡德聪主编，工业控制计算机实时操作系统，清华大学出版社，1999年12月；
