《化工仪表及自动化》教学大纲 课程名称：化工仪表及自动化 课程类别（必修选修）：选修 课程英文名称：Chemical Engineering Instrumentation and Automation 总学时周学时学分：241211.5 其中实验/实践学时：0 先：课程：高等数学、计算机基础、电工与电子技术、环境工程原理、仪器分析、物理化学 后续课程支撑：水污染控制工程，大气污染控制工程，固体废物处理与处置，环境工程设计基础 授课时间：1-12周/周二(5,6节)环2，周二(7,8节)环卓，周五(3,4节)环1 授课地点：松山湖校区6C-201,6B302 授课对象：2019级环境工程专业1班，2班及卓越班 开课学院：生态环境与建筑工程学院 任课教师姓名职称：黄卫清副教授，方嘉声讲师，彭若斯/副研究员 答疑时间、地点与方式：1)可用电话或微信群咨询：2)教室课前、课间、课后现场解答：3)教师办公室12K301、12K302进行答疑辅导 课程考核方式：开卷()闭卷()课程论文()其它() 使用教材： 1.《化工仪表及自动化》，厉玉鸣编，化学工业出版社，2019年2月第六版 教学参考资料： 1.《化工仪表及自动化例题习题集》，厉玉鸣刘慧敏编，化学工业出版社，2016年9月第三版 2. 《化工制图》，林大均于传浩杨静编，高等教育出版社，2014年5月第二版 3.《传感器原理及工程应用》，郁有文编，西安电子科技大学出版社，2015年11月第四版 课程简介：本课程是针对环境、化工、制药、轻工等相关专业本科生开设的一门专业选修课程。该课程第一大板块内容从自动控制基本概念入手，系统讲述自动控 制系统各个基本环节，重点介绍工业检测仪表的基本知识，讲授工业生产过程中的压力、流量、物位、温度的检测原理及相应的仪表结构选用。课程第二板块是工 业自动化基础，主要介绍自动控制系统的组成和控制原理，简单和先进控制系统以及结合生产过程介绍典型单元操作的控制方案。通过本课程的学习，使学生掌握 基本的自动控制方面的知识以及工业仪表和自动控制系统的工作原理和应用方法，对工业自动化领域较全面的认识，开拓专业视野，具备利用仪表控制与自动化技
《化工仪表及自动化》教学大纲 课程名称：化工仪表及自动化 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Chemical Engineering Instrumentation and Automation 总学时/周学时/学分：24 / 2 / 1.5 其中实验/实践学时：0 先修课程：高等数学、计算机基础、电工与电子技术、环境工程原理、仪器分析、物理化学 后续课程支撑：水污染控制工程，大气污染控制工程，固体废物处理与处置，环境工程设计基础 授课时间：1-12 周 / 周二（5,6 节）环 2，周二（7,8 节）环卓，周五（3,4 节）环 1 授课地点：松山湖校区 /6C-201，6B302 授课对象：2019 级环境工程专业 1 班，2 班及卓越班 开课学院：生态环境与建筑工程学院 任课教师姓名/职称：黄卫清/副教授，方嘉声/讲师，彭若斯/副研究员 答疑时间、地点与方式：1）可用电话或微信群咨询；2）教室课前、课间、课后现场解答；3）教师办公室 12K301、12K302 进行答疑辅导 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（） 使用教材： 1. 《化工仪表及自动化》，厉玉鸣编，化学工业出版社，2019 年 2 月第六版 教学参考资料： 1. 《化工仪表及自动化例题习题集》，厉玉鸣 刘慧敏编，化学工业出版社，2016 年 9 月第三版 2. 《化工制图》，林大均 于传浩 杨静编，高等教育出版社，2014 年 5 月第二版 3. 《传感器原理及工程应用》，郁有文编，西安电子科技大学出版社，2015 年 11 月第四版 课程简介：本课程是针对环境、化工、制药、轻工等相关专业本科生开设的一门专业选修课程。该课程第一大板块内容从自动控制基本概念入手，系统讲述自动控 制系统各个基本环节，重点介绍工业检测仪表的基本知识，讲授工业生产过程中的压力、流量、物位、温度的检测原理及相应的仪表结构选用。课程第二板块是工 业自动化基础，主要介绍自动控制系统的组成和控制原理，简单和先进控制系统以及结合生产过程介绍典型单元操作的控制方案。通过本课程的学习，使学生掌握 基本的自动控制方面的知识以及工业仪表和自动控制系统的工作原理和应用方法，对工业自动化领域较全面的认识，开拓专业视野，具备利用仪表控制与自动化技
术为环境治理工程及清洁生产过程服务的能力，为今后从事自动化生产、工业管理以及自动控制相关工作和研究提供强有力的理论和实践基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支排 课程教学目标 支撑毕业婴求指标点 单业要求 目标1：了解仪表控制及自动化基本知识，学握主要工艺参数的检 1.工程知识：掌握数学、自然科学、环境工程基础与 测方法及其仪表结构、特性、工作原理和选用：理解工业自动化理 1.4掌握工程基础和专业知识，并能够 专业知识，能够运用其理论和方法解决环境“三废治理” 论初步知识和自动控制系统各个基本环节，能运用基本控制规律分 应用于解决复杂环境工程问题。 中的设计、运行和管理等复杂工程问题。 析、评价自动控制系统相关参数对控制质量的作用影响。 3.设计开发解决方案：具备针对复杂环境工程问题制 目标2：结合生产工艺和自动控制的需要，能够设计合理的自动控 3.1能够针对复杂环境工程问题比较和 定有效解决方案的能力，设计和开发满足特定需求的工 制方案：初步掌握生产过程中自动控制系统的投运及控制器参数整 选择合理的系统或工艺流程。 程方案、工艺流程或技术改造，并能够在设计环节中体 定，为自动控制系统的设计提供合理准确的工艺条件和参数。 现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及 环境等因素。 目标3：具备运用仪表控制和自动化技术解决环境治理工程或实现 34设计的污染防治系统和复杂环境问3具备针对特定环境问题或清洁生产需求设计有效解 清洁生产的创新思维和工程能力，能够理论联系实际、综合分析生 题解决方案能够综合考虑到社会、环境、 决方案的能力，能够制定满足需求的初步的自动控制工 产工艺自动控制过程，建立正确的清洁生产工艺设计理念：能主动 健康、安全、法律及文化等因素，避免 程方案或简单的仪表控制及自动化技术流程，并体现工 参与、积极探究工业自动化在环境工程领域中所涉及的交叉学科知 不利影响或能够控制在可以接受的程度 程意识和创新意识，能够考虑人类生活环境质量改善、 识以及有关国家经济、环境、安全、法规等改策和制约因素。 之内。 环境友好型和资源节约型和谐社会创建等因素
术为环境治理工程及清洁生产过程服务的能力，为今后从事自动化生产、工业管理以及自动控制相关工作和研究提供强有力的理论和实践基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1：了解仪表控制及自动化基本知识，掌握主要工艺参数的检 测方法及其仪表结构、特性、工作原理和选用；理解工业自动化理 论初步知识和自动控制系统各个基本环节，能运用基本控制规律分 析、评价自动控制系统相关参数对控制质量的作用影响。 1.4 掌握工程基础和专业知识，并能够 应用于解决复杂环境工程问题。 1. 工程知识：掌握数学、自然科学、环境工程基础与 专业知识，能够运用其理论和方法解决环境“三废治理” 中的设计、运行和管理等复杂工程问题。 目标 2：结合生产工艺和自动控制的需要，能够设计合理的自动控 制方案；初步掌握生产过程中自动控制系统的投运及控制器参数整 定，为自动控制系统的设计提供合理准确的工艺条件和参数。 3.1 能够针对复杂环境工程问题比较和 选择合理的系统或工艺流程。 3. 设计/开发解决方案：具备针对复杂环境工程问题制 定有效解决方案的能力，设计和开发满足特定需求的工 程方案、工艺流程或技术改造，并能够在设计环节中体 现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及 环境等因素。 目标 3：具备运用仪表控制和自动化技术解决环境治理工程或实现 清洁生产的创新思维和工程能力，能够理论联系实际、综合分析生 产工艺自动控制过程，建立正确的清洁生产工艺设计理念；能主动 参与、积极探究工业自动化在环境工程领域中所涉及的交叉学科知 识以及有关国家经济、环境、安全、法规等政策和制约因素。 3-4 设计的污染防治系统和复杂环境问 题解决方案能够综合考虑到社会、环境、 健康、安全、法律及文化等因素，避免 不利影响或能够控制在可以接受的程度 之内。 3 具备针对特定环境问题或清洁生产需求设计有效解 决方案的能力，能够制定满足需求的初步的自动控制工 程方案或简单的仪表控制及自动化技术流程，并体现工 程意识和创新意识，能够考虑人类生活环境质量改善、 环境友好型和资源节约型和谐社会创建等因素
理论款学进程表 学时 教学内容（里点、难点、课程思政融入 教学模式 教学方 支撑课程 周次 教学主题 授课数师 作业安排 数 点) (线上/线下) 法 目标 重点：生产过程自动化的意义及其发 展概述，在环境工程的应用与影响： 课程思政作业：要 黄卫清（环 难点：工业自动化的主要内容和特 求学生每人查阅 课程讲 1 绪论 卓，环2)： 工业自动化领域 2 点，如何服务于环境工程的设计、运 线上教学 授、小组 目标3 方嘉声（环 行和管理。 中国相关伟人的 讨论 1) 课程思政融入点：工业自动化领域中 事迹、学术及应用 国相关伟人的巨大贡献，培养学生的 成果。 爱国精神。 黄卫清（环 重点：自动控制系统基本概念，自动 课程讲 2 自动控制系统 卓，环2)： 化的主要内容： 课堂讨论：方框图 2 线上教学 的组成 方嘉声（环 授、小组 目标1 难点：自动控制系统的组成及方框图 表示方法及意义。 讨论 1) 表示方法
理论教学进程表 周次 教学主题 授课教师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/线下） 教学方 法 作业安排 支撑课程 目标 1 绪论 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 1） 2 重点：生产过程自动化的意义及其发 展概述，在环境工程的应用与影响； 难点：工业自动化的主要内容和特 点，如何服务于环境工程的设计、运 行和管理。 课程思政融入点：工业自动化领域中 国相关伟人的巨大贡献，培养学生的 爱国精神。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 课程思政作业：要 求学生每人查阅 工业自动化领域 中国相关伟人的 事迹、学术及应用 成果。 目标 3 2 自动控制系统 的组成 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 1） 2 重点：自动控制系统基本概念，自动 化的主要内容； 难点：自动控制系统的组成及方框图 表示方法。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 课堂讨论：方框图 表示方法及意义。 目标 1
黄卫清（环 重点：自动控制系统的过渡过程和品 自动控制系统 课程讲 课后作业：关于自 卓，环2)： 质指标，自动控制系统的分类： 的过渡过程和 2 线上教学 授、小组 动控制系统品质 目标1 方嘉声（环 难点：影响控制系统过渡过程品质的 品质指标 讨论 指标的计算。 1) 主要因素。 重点：工艺流程图简介、带控制点工 艺流程图图形符号表示方法： 课程思政作业：要 黄卫清（环 难点：常规管道及仪表控制流程图。 课程讲 求学生查阅和了 管道及仪表控 卓，环2)： 课程思政融入点：人工智能化发展、 2 线上教学 方嘉声（环 工业自动化与环境工程专业的联系 授、小组 解工业自动化与 目标2 制流程图 讨论 环境工程专业的 1) 与应用，培养学生将课程知识转化为 联系与应用案例。 行业领域应用的专业素养和意识，并 服务于解决环境问题的工程思维。 黄卫清（环 里点：对象数学模型的建立，被控对 课程讲 过程特性及其 课后作业：对象特 5 卓，环2)： 2 象特性的研究意义： 线上教学 授、小组 目标2 数学模型 性参数的计算。 方嘉声（环 难点：描述对象特性的基本参数：放 讨论
3 自动控制系统 的过渡过程和 品质指标 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 1） 2 重点：自动控制系统的过渡过程和品 质指标，自动控制系统的分类； 难点：影响控制系统过渡过程品质的 主要因素。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 课后作业：关于自 动控制系统品质 指标的计算。 目标 1 4 管道及仪表控 制流程图 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 1） 2 重点：工艺流程图简介、带控制点工 艺流程图图形符号表示方法； 难点：常规管道及仪表控制流程图。 课程思政融入点：人工智能化发展、 工业自动化与环境工程专业的联系 与应用，培养学生将课程知识转化为 行业领域应用的专业素养和意识，并 服务于解决环境问题的工程思维。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 课程思政作业：要 求学生查阅和了 解工业自动化与 环境工程专业的 联系与应用案例。 目标 2 5 过程特性及其 数学模型 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 2 重点：对象数学模型的建立，被控对 象特性的研究意义； 难点：描述对象特性的基本参数：放 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 课后作业：对象特 性参数的计算。 目标 2
1) 大系数K、时间常数T、滞后时间τ。 重点：测量过程和测量误差、测量仪 黄卫清（环 表的品质指标： 课程讲 课后作业：仪表准 6 压力检测及仪 卓，环2)： 2 难点：普通弹簧管压力表、电气式压 线上教学 授、小组 确度等级和灵敏 目标1 表 方嘉声（环 力计的性能与原理：压力表的选择和 讨论 度的计算。 1) 安装。 重点：差压力流量计、转子流量计的 黄卫清（环 课程讲 性能与原理：差压物位计、热电偶温 流量、物位和温 卓，环2)： 2 度计的性能与原理： 线下教学 授、小组 无 目标1 度检测与仪表 方嘉声（环 讨论、翻 难点：流量计、物位计、测温仪表的 1) 转课堂 选择和安装。 黄卫清（环 重点：自动控制仪表发展概况（双位 课程讲 课后作业：了解几 卓，环2)： 控制、比例控制、积分控制和微分控 自动控制仪表 2 线下教学 授、小组 种控制模型的特 目标2 方嘉声（环 制)： 讨论 点及应用场合。 1) 难点：基本控制规律的特点和应用。 9 黄卫清（环 重点：气动执行器、电动执行器： 课程讲 执行器 2 线下教学 目标2 卓，环2)： 难点：执行器气开气闭形式及其选 授、小组 无
1） 大系数 K、时间常数 T、滞后时间 τ。 6 压力检测及仪 表 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 1） 2 重点：测量过程和测量误差、测量仪 表的品质指标； 难点：普通弹簧管压力表、电气式压 力计的性能与原理；压力表的选择和 安装。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 课后作业：仪表准 确度等级和灵敏 度的计算。 目标 1 7 流量、物位和温 度检测与仪表 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 1） 2 重点：差压力流量计、转子流量计的 性能与原理；差压物位计、热电偶温 度计的性能与原理； 难点：流量计、物位计、测温仪表的 选择和安装。 线下教学 课程讲 授、小组 讨论、翻 转课堂 无 目标 1 8 自动控制仪表 黄卫清（环 卓，环 2）； 方嘉声（环 1） 2 重点：自动控制仪表发展概况（双位 控制、比例控制、积分控制和微分控 制）； 难点：基本控制规律的特点和应用。 线下教学 课程讲 授、小组 讨论 课后作业：了解几 种控制模型的特 点及应用场合。 目标 2 9 执行器 黄卫清（环 卓，环 2）； 2 重点：气动执行器、电动执行器； 难点：执行器气开气闭形式及其选 线下教学 课程讲 授、小组 无 目标 2