Ⅰ 課程性質(zhì)與設置目的要求
《自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制》,課程代碼:02299,是廣東省高等教育自學(xué)考試工業(yè)自動(dòng)化(獨立本科段)專(zhuān)業(yè)必考的專(zhuān)業(yè)課,是為了培養和檢驗自學(xué)應考者對自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制系統的基本概念、基本原理、基本知識與基本技能的理解而設置的一門(mén)基礎專(zhuān)業(yè)課。
《自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制》這門(mén)課程設置的宗旨是為了適應企業(yè)廣泛興起和迅速發(fā)展的企業(yè)信息化、現代化需要,為了滿(mǎn)足社會(huì )對現代化過(guò)程控制系統的技術(shù)人才和管理人才以及市場(chǎng)服務(wù)人才的迫切需要。相對于其他課程,自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制具有明顯的實(shí)踐性、科學(xué)性與操作性特征,其典型特點(diǎn)內在地決定了該課程明顯有別于其他的課程,因此,在考試命題中應充分體現本課程的性質(zhì)和特點(diǎn)。
設置本課程的目的要求是:使自學(xué)應考者能夠較全面、系統地學(xué)習掌握自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制系統的概念、基本原理和基本分析方法,掌握過(guò)程控制系統的建模理論、設計方法,明確過(guò)程控制系統的被控制對象、被控量、調節器和執行器以及檢測裝置等主要環(huán)節,以保證過(guò)程控制系統達到工業(yè)要求的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能指標;同時(shí),較為嫻熟地運用相關(guān)的基本知識和技能,培養理論知識扎實(shí)、實(shí)際操作能力過(guò)硬的技術(shù)人才和管理人才。其側重點(diǎn)就在于著(zhù)力培養應考者的實(shí)際應用技能,以適應企業(yè)現代化發(fā)展的需要,滿(mǎn)足社會(huì )對企業(yè)技術(shù)人才的迫切需求。
本課程重點(diǎn)(或難點(diǎn))章為:第一章、第二章、第三章、第四章、第六章;次重點(diǎn)章為:第七章、第八章;一般章節為:第九章。
Ⅱ 課程內容與考核目標
一、考試基本要求
要求應考者理解和掌握自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制系統的基本知識、基本原理和基本技能,能運用自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制系統的相關(guān)知識、理論、方法進(jìn)行企業(yè)實(shí)際控制對象的研制與開(kāi)發(fā),具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的基本能力。
第一章 緒論
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章的學(xué)習,應了解自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制的基礎概念、基本知識、基本結構、基本特點(diǎn)、評價(jià)指標、應用領(lǐng)域和過(guò)程控制系統發(fā)展的階段與趨勢;并能夠結合實(shí)際應用說(shuō)明過(guò)程控制系統在現實(shí)工業(yè)企業(yè)中的應用。
二、考試內容
第一節過(guò)程控制系統組成和分類(lèi)
1)、過(guò)程控制系統的組成
2)、過(guò)程控制系統分類(lèi)
第二節過(guò)程控制的分類(lèi)和特點(diǎn)
1)、過(guò)程控制系統的分類(lèi)
2)、過(guò)程控制的特點(diǎn)
第三節過(guò)程控制的系統品質(zhì)指標
1)、靜態(tài)指標
2)、動(dòng)態(tài)指標。
第四節過(guò)程控制的發(fā)展概況
1)、過(guò)程控制發(fā)展階段
2)、過(guò)程控制系統個(gè)階段特征
3)、過(guò)程控制的任務(wù)和要求
三、考核知識點(diǎn)
過(guò)程控制的基本概念
過(guò)程控制的分類(lèi)和特點(diǎn)
過(guò)程控制的系統品質(zhì)指標
過(guò)程控制的發(fā)展狀況
四、考核要求
1、過(guò)程控制的基本概念
1)、識記:過(guò)程控制的定義、概念、任務(wù)和作用。過(guò)程控制系統的組成以及其特點(diǎn)。
2)、領(lǐng)會(huì ):過(guò)程控制系統的工作原理的方框圖。
2、過(guò)程控制的種類(lèi)和特點(diǎn)
1)、領(lǐng)會(huì ):過(guò)程控制的特點(diǎn),過(guò)程控制系統的分類(lèi)方法以及各類(lèi)系統之間的區別。
2)、簡(jiǎn)單應用:典型過(guò)程控制系統在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的結合。
3、過(guò)程控制的系統品質(zhì)指標
1)、識記:過(guò)程控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)指標。
2)、領(lǐng)會(huì ):過(guò)程控制系統指標與自動(dòng)控制系統指標的區別。
4、過(guò)程控制的發(fā)展概況
1)、識記:過(guò)程控制發(fā)展階段標志。
2)、領(lǐng)會(huì ):過(guò)程控制系統個(gè)階段特征。
第二章 被控過(guò)程的數學(xué)模型
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章的學(xué)習,應全面了解被控過(guò)程的數學(xué)模型,掌握理論法建模、實(shí)驗法建模以及混合法建模的基本理論及各方面的內容;并能結合典型實(shí)例應用建立數學(xué)模型方法在現實(shí)中的應用加以應用。
一、考試內容
第一節過(guò)程控制基本概念
第二節單容對象的動(dòng)態(tài)特性
1)、單容對象
2)、單容自衡過(guò)程
3)、無(wú)自衡過(guò)程
第三節雙容對象的動(dòng)態(tài)特性
1)、雙容對象
2)、多容自衡過(guò)程
3)、雙容無(wú)自衡過(guò)程
第四節對象特性的實(shí)驗測試方法
1)、對象調節通道特性
2)、由階躍響應曲線(xiàn)獲取特征參數
3)、由矩形脈沖求取階躍響應曲線(xiàn)
第五節用相關(guān)統計法辯識過(guò)程數學(xué)模型
二、考核知識點(diǎn)
1、過(guò)程控制基本概念
2、單容對象的動(dòng)態(tài)特性
3、雙容對象的動(dòng)態(tài)特性
4、對象特性的實(shí)驗測試方法
5、用相關(guān)統計法辯識過(guò)程數學(xué)模型
三、考核要求
1、過(guò)程控制基本概念
1)、識記:過(guò)程控制數學(xué)模型的目的和兩種描述形式。
2)、領(lǐng)會(huì ):過(guò)程控制系統的數學(xué)模型。
2、單容對象的動(dòng)態(tài)特性
1)、領(lǐng)會(huì ):?jiǎn)稳葑院膺^(guò)程和無(wú)自衡過(guò)程數學(xué)模型的建模方法。
2)、簡(jiǎn)單應用:?jiǎn)稳葸^(guò)程機理建立數學(xué)模型的方法。
3、雙容對象的動(dòng)態(tài)特性
1)、領(lǐng)會(huì ):雙容和多容自衡過(guò)程和無(wú)自衡過(guò)程數學(xué)模型的建模方法。
2)、簡(jiǎn)單應用:多容過(guò)程機理建立數學(xué)模型的方法。
4、對象特性的實(shí)驗測試方法
1)、領(lǐng)會(huì ):用響應曲線(xiàn)實(shí)驗測定過(guò)程數學(xué)模型的建模方法。
2)、簡(jiǎn)單應用:響應曲線(xiàn)方法建立數學(xué)模型。
5、用相關(guān)統計法辯識過(guò)程數學(xué)模型
1)、領(lǐng)會(huì ):用相關(guān)統計方法辯識過(guò)程數學(xué)模型的建模方法。
2)、簡(jiǎn)單應用:隨機信號的統計描述辯識過(guò)程數學(xué)模型。
第三章 檢測變送儀表
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章的學(xué)習,應該掌握被控過(guò)程主要被控制參數的檢測、變送、傳輸的檢測元件的原理、變送器機構和功能等特征,并重點(diǎn)掌握各類(lèi)現場(chǎng)被控制參數檢測儀表的應用場(chǎng)合和選擇準則。
一、考試內容
第一節過(guò)程檢測概述
第二節差壓變送器
1)、DDZ-III型差壓變送器
2)、差動(dòng)電容變送器
3)、微型化壓力變送器
第三節溫度檢測與變送
1)、檢測的溫度元件
2)、DDZ溫度變送器
3)、微型化溫度變送器
第四節流量檢測與變送
1)、差壓式流量計
2)、靶式流量計
3)、浮子流量計
4)、容積式流量計
5)、渦輪流量計
6)、電磁流量計等
第五節液位檢測與變送
第六節成份、物性檢測與變送
1)、成份檢測及其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性
2)、物性檢測及其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性
二、考核知識點(diǎn)
1、過(guò)程檢測概述
2、差壓變送器
3、溫度檢測與變送
4、流量檢測與變送
5、液位檢測與變送
6、成份、物性檢測與變送
三、考核要求
1、過(guò)程檢測概述
1)、識記:過(guò)程控制測量的誤差。
2)、領(lǐng)會(huì ):過(guò)程控制系統的性能指標、變送器的調整、測量?jì)x表的要求等。
2、差壓變送器
1)、領(lǐng)會(huì ):DDZ-III型差壓變送器、差壓檢測元件的工作原理和變送
2)、簡(jiǎn)單應用:DDZ差壓變送器、差動(dòng)電容變送器、微型化壓力變送器
3、溫度檢測與變送
1)、領(lǐng)會(huì ):溫度檢測元件的工作原理和溫度變送
2)、簡(jiǎn)單應用:DDZ溫度變送器、微型化溫度變送器
4、流量檢測與變送
1)、領(lǐng)會(huì ):流量檢測元件的工作原理和壓力和流量變送過(guò)程。
2)、簡(jiǎn)單應用:差壓式流量計、靶式流量計、浮子流量計、容積式流量計、渦輪流量計、電磁流量計等
5、液位檢測與變送
1)、領(lǐng)會(huì ):液位檢測元件的工作原理和變送過(guò)程。
2)、簡(jiǎn)單應用:浮力式液位變送器、靜壓式液位變送器等
6、成份、物性檢測與變送
1)、領(lǐng)會(huì ):成份檢測、物性檢測及其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。
2)、簡(jiǎn)單應用:物性檢測的一些方法。
第四章 過(guò)程控制儀表
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章的學(xué)習,應掌握客戶(hù)服務(wù)質(zhì)量管理的相關(guān)概念,重點(diǎn)理解客戶(hù)服務(wù)質(zhì)量管理的基本原則,以及進(jìn)行客戶(hù)服務(wù)質(zhì)量管理的基本方法。
一、考試內容
第一節DDZ-III型調節器
1)、比例控制調節器
2)、比例積分控制調節器
3)、比例微分控制調節器
4)、比例積分微分控制調節器
第二節改進(jìn)型調節器
第三節執行器
第四節電氣轉換器和閥門(mén)定位器
1)、電氣轉換器
2)、閥門(mén)定位器
二、考核知識點(diǎn)
1、DDZ-III型調節器
2、改進(jìn)型調節器
3、執行器
4、電氣轉換器和閥門(mén)定位器
三、考核要求
1、DDZ-III型調節器
1)、識記:比例控制、比例積分控制、PD與PID控制
2)、領(lǐng)會(huì ):控制器的基本形式和特性
2、改進(jìn)型調節器
1)、識記:改進(jìn)PID方法
2)、領(lǐng)會(huì ):PID改進(jìn)形式
3、執行器
1)、識記:氣動(dòng)薄膜調節閥、電動(dòng)執行機構的結構、分類(lèi)
2)、領(lǐng)會(huì ):氣動(dòng)薄膜調節閥的選用、電動(dòng)執行機構分類(lèi)
4、電氣轉換器和閥門(mén)定位器
1)、識記:電氣轉換器和閥門(mén)定位器的原理
2)、領(lǐng)會(huì ):電氣轉換器和閥門(mén)定位器作用和特點(diǎn)
第六章 單回路控制系統的設計
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章學(xué)習,重點(diǎn)了解單回路控制系統設計原則、分析內容、計算參數等內容,理解單回路控制系統整定的方法和系統投運的方法。
一、考試內容
第一節系統設計概述
一般要求、總體設計、控制方案、基本方法、設計步驟、設計內容、若干問(wèn)題
第二節簡(jiǎn)單控制系統方案設計
第三節參數選擇、測量和變送、執行器選擇、控制規律選擇、執行器作用確定
第四節單回路系統整定
理論計算整定法、工程整定法、計算機仿真
第五節單回路系統投運
第六節單回路系統設計原則整定應用舉例
二、考核知識點(diǎn)
1、系統設計概述
2、簡(jiǎn)單控制系統方案設計
3、單回路系統整定
4、單回路系統投運
5、單回路系統設計原則整定應用舉例
三、考核要求
1、系統設計概述
1)、識記:一般要求、總體設計
2)、領(lǐng)會(huì ):控制方案、基本方法、設計步驟、設計內容、若干問(wèn)題
2、簡(jiǎn)單控制系統方案設計
1)、領(lǐng)會(huì ):參數選擇、測量和變送、執行器選擇
2)、綜合應用:控制規律選擇、執行器作用確定
3、單回路系統整定
1)、領(lǐng)會(huì ):理論計算整定法
2)、簡(jiǎn)單應用:工程整定法、計算機仿真
4、單回路系統投運
1)、領(lǐng)會(huì ):準備工作
2)、綜合應用:系統投運
5、單回路系統設計原則整定應用舉例
1)、領(lǐng)會(huì ):?jiǎn)位芈废到y原則
2)、綜合應用:?jiǎn)位芈废到y設計
第七章 提高控制質(zhì)量的控制系統
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章的學(xué)習,了解串級控制系統和前饋控制系統、大時(shí)延控制系統的結構、特點(diǎn)、設計方法、應用特點(diǎn)等內容,重點(diǎn)理解串級系統系統整定和大時(shí)延控制系統補償的技巧和方法。
一、考試內容
第一節串級控制系統
1)、串級控制系統概念
2)、特點(diǎn)及應用場(chǎng)合
3)、方案設計
4)、系統整定
第二節前饋控制系統
1)、前饋控制系統概念
2)、前饋控制系統分類(lèi)
3)、系統整定
第三節大時(shí)延控制系統
1)、大時(shí)延控制系統概念
2)、常規控制
3)、預測估計補償控制
4)、采樣控制
二、考核知識點(diǎn)
1、串級控制系統
2、前饋控制系統
3、大時(shí)延控制系統
三、考核要求
1、串級控制系統
1)、識記:串級控制系統概念、特點(diǎn)及應用場(chǎng)合
2)、領(lǐng)會(huì ):方案設計、系統整定
3)、綜合應用:串級控制系統實(shí)現
2、前饋控制系統
1)、領(lǐng)會(huì ):前饋控制系統概念、類(lèi)型、特點(diǎn)
3、大時(shí)延控制系統
1)、領(lǐng)會(huì ):常規控制、
2)、綜合應用:預測估補償控制器設計、采樣控制設計
第八章 滿(mǎn)足特定要求的過(guò)程
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章學(xué)習,應該了解為滿(mǎn)足工業(yè)企業(yè)現場(chǎng)特殊應用對象的特定需求,運用比例控制、均勻控制、分程控制實(shí)現應用對象的特殊功能,同時(shí)對特定要求的系統進(jìn)行設計、整定與投運也要基本掌握。
一、考試內容
第一節比例控制系統
第二節均勻控制系統
第三節分程控制系統
二、考核知識點(diǎn)
1、比例控制系統
2、均勻控制系統
3、分程控制系統
三、考核要求
1、比例控制系統
1)、識記:比例控制系統分類(lèi)、結構、特點(diǎn)及應用場(chǎng)合
2)、領(lǐng)會(huì ):方案設計、比例系數計算、系統整定
3)、綜合應用:比例控制系統設計、系統整定
2、均勻控制系統
1)、領(lǐng)會(huì ):均勻控制系統概念
1)、識記:均勻控制系統分類(lèi)、結構、特點(diǎn)及應用場(chǎng)合
3、分程控制系統
1)、領(lǐng)會(huì ):分程控制系統概念
2)、識記:分類(lèi)控制系統類(lèi)型、特點(diǎn)、應用場(chǎng)合
第九章 先進(jìn)控制系統
一、學(xué)習目的與要求
通過(guò)本章學(xué)習,掌握目前過(guò)程控制應用中先進(jìn)的控制系統,重點(diǎn)掌握模糊控制系統、集散控制系統的基本概念、結構、功能和特點(diǎn)。
一、考試內容
第一節模糊控制系統
1)、模糊控制器設計
2)、系統實(shí)現
第二節集散控制系統
1)、硬件結構
2)、集散控制系統軟件
3)、組態(tài)字及其輸入法
4)、軟件組態(tài)方法及應用
5)、網(wǎng)絡(luò )通訊和拓撲結構
6)、工程化設計及其實(shí)施
二、考核知識點(diǎn)
1、模糊控制系統
2、集散控制系統
三、考核要求
1、模糊控制系統
1)、領(lǐng)會(huì ):模糊控制器概念
2)、標識:模糊控制器結構、功能、特點(diǎn)
2、集散控制系統
1)、領(lǐng)會(huì ):集散控制系統概念、結構、特點(diǎn)
2)、識記:集散控制系統結構、功能[硬件結構(過(guò)程控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理級)、軟件功能(組態(tài)字及其輸入法、軟件組態(tài)方法及應用)、網(wǎng)絡(luò )通訊(LAN拓撲結構、通信協(xié)議、數據通訊) ]、特點(diǎn)
?、?有關(guān)說(shuō)明與實(shí)施要求
一、本課程的性質(zhì)及其在專(zhuān)業(yè)考試計劃中的地位
自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎課。該課程以控制理論為基礎,面向工業(yè)企業(yè)連續生產(chǎn)過(guò)程的理論、分析、設計、控制與應用,是深入掌握工業(yè)企業(yè)現代化生產(chǎn)設備的關(guān)鍵。
二、本課程考試的總體要求
本課程的學(xué)習要求掌握自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制系統的理論分析和實(shí)際應用,課程考試既要考核知識,又要考核能力。因此,在系統掌握本課程的基礎知識和基本原理的基礎上,注重運用基礎知識和基本理論分析和解決實(shí)際問(wèn)題,做到理論聯(lián)系實(shí)際,提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
本課程的基本知識和基本原理包括本大綱所列出的考核點(diǎn),在自學(xué)中注意各知識點(diǎn)、基本原理的比較,綜合和歸納,及其之間的聯(lián)系和區別。同時(shí)要注意分析工業(yè)企業(yè)實(shí)際對象存在的問(wèn)題。
本大綱規定的考試內容每章先概述全篇的自學(xué)要求、考試內容,然后列出本章的考核知識點(diǎn),再對考核知識點(diǎn)提出不同認識能力層次要求。本大綱各章規定的自學(xué)要求、考核知識及考核知識點(diǎn)的知識細目都是考試內容。
本大綱的考核要求分為“識記”、“領(lǐng)會(huì )”、“簡(jiǎn)單應用”、“綜合應用”四個(gè)層次,具體含義為:
識記:能正確認識和表述科學(xué)事實(shí)、原理、術(shù)語(yǔ)和規律,知道該課程的基礎知識,并能進(jìn)行正確的選擇和判斷。
領(lǐng)會(huì ):能將所學(xué)知識加以解釋、歸納,能領(lǐng)悟某一概念或原理與其他概念或原理之間的聯(lián)系,理解其引申意義,并能做出正確的表述和解釋。
簡(jiǎn)單應用:能用所學(xué)的概念、原理、方法正確分析和解決較簡(jiǎn)單問(wèn)題,具有分析和解決一般問(wèn)題的能力。
綜合應用:能靈活運用所學(xué)過(guò)的知識,分析和解決比較復雜的問(wèn)題,具有一定解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
三、關(guān)于自學(xué)教材
指定教材:《過(guò)程控制儀表及控制系統》林德杰等編著(zhù),機械工業(yè)出版社,2012年6月第2版。
四、自學(xué)方法指導
1、自學(xué)考試內容覆蓋較廣,因此自學(xué)應考者必須注意全面、系統地學(xué)習,切忌猜題、押題。
2、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力的提高,必須在基本知識、基本理論的指導下。因此,要注重概念、基礎知識和基本理論的學(xué)習,在此基礎上注意聯(lián)系實(shí)際,分析實(shí)際問(wèn)題。
3、自學(xué)考試是終結性考試,自學(xué)應考者應具有一定的綜合應用知識的能力。本大綱對考核知識點(diǎn)及知識點(diǎn)下的知識細目所提出的具體要求,不要以為一道試題只考核一個(gè)知識點(diǎn),有時(shí)還可能綜合考核多個(gè)知識點(diǎn)。因而在學(xué)完各章后,應及時(shí)對概念、基礎知識和基本理論進(jìn)行歸納,注意它們之間的聯(lián)系和區別,并注意綜合應用的訓練。
4、本大綱分考試大綱說(shuō)明、各章考試內容、考核知識點(diǎn)、考核要求,自學(xué)應考者必須全面閱讀。
五、關(guān)于命題考試的若干要求
1、本課程的命題考試,應根據本大綱所規定的考試內容和考試目標來(lái)確定考試范圍和考核要求,不要任意擴大或縮小考試范圍,提高或降低考核要求??荚嚸}要覆蓋到大綱所列各章,并適當突出重點(diǎn)章節,體現本課程的內容重點(diǎn)。
2、本課題在試題中對不同能力層次要求的分數比例,一般為:識記占20%,領(lǐng)會(huì )占30%,簡(jiǎn)單應用占30%,綜合應用占20%。
3、試題要合理安排難度結構,試題難易度可分為易、較易、較難、難四個(gè)等級,每份試卷中,不同難易度試題的分數比例,一般為:易占20%,較易占30%,較難占30%,難占20%。必須注意,難題的難易度與能力層次不是一個(gè)概念。
4、本課程考試試卷采用的題型,一般有:?jiǎn)雾椷x擇題、填空題、簡(jiǎn)答題、計算題、綜合題。各種題型的具體形式可參加本大綱附錄。
5、本課程的考試形式為閉卷筆試,考試時(shí)間為150分鐘
附錄
題型舉例
一.單項選擇題
1、過(guò)程控制系統必須由( )、調節閥、被控制過(guò)程、測量變送單元等四個(gè)環(huán)節組成。
A、調節機構 B、調節器 C、放大器 D、智能儀表
二.填空題
1、過(guò)程控制系統的分類(lèi)方法很多,按照系統結構特點(diǎn)分類(lèi):(1)、 (2)、 (3)、 。
三.簡(jiǎn)答題
1、怎樣正確選用溫度檢測儀表?
四.計算題
1、若用彈簧管壓力表測量某儀容器的壓力,工藝要求其壓力為:1.3±0.08Mpa,現可供選擇的彈簧管壓力表精度有1.0、1.5、2.0、及4.0級;可供選擇的量程有0 ~ 1.6、0 ~ 2.5及0 ~ 4.0 Mpa,試選擇彈簧管壓力表的量程及精度等級?