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轻工装备与自动化实验教学大纲

qgsf.njfu.edu.cn   2009/6/19

 

一、        实验教学任务

实验课程名称

课程

时数

实验

时数

项目数

面向专业

必开

选开

检测技术及仪表

80

10

7

 

化工过程与控制、轻化工程

微机原理与接口接技术

64

8

4

 

化工过程与控制、轻化工程

制浆造纸自动控制系统

32

8

4

 

轻化工程

控制系统CAD

32

16

7

2

化学工程与工艺、轻化工程

化工自动及仪表

48

8

4

 

化学工程与工艺、轻化工程等

自动控制原理

48

8

 

 

化学工程与工艺、轻化工程等

计算机控制实验

40

40

13

 

化工过程与控制、轻化工程

可视化程序设计

64

16

7

 

化工过程与控制、轻化工程

DCS控制系统实验

32

32

5

 

卓越工程师培养

二、         实验课地位、作用和目的

    《检测技术及仪表》

是面向化工过程与控制专业的专业基础课。通过实验掌握现代化工生产中的测量仪表、显示仪表、控制仪表的使用和校验方法,以及调节系统的设计方法和控制系统的投运方法。

《自动控制原理》

利用MATLAB语言分析和设计控制系统,从系统的时域响应、根轨迹图、波德图、极坐标图分析控制系统的稳定性及动态性能,使学生了解利用计算机分析设计控制系统的基本方法。本课程是化工院各专业的选修课。

《微机原理与接口技术》

是面向化工过程与控制专业的专业基础课。通过实验使学生掌握微机的硬件构成和工作原理,掌握微处理器的指令系统、汇编语言程序设计、存贮器、中断及接口技术等内容。为今后学习计算机控制系统打下基础。

《化工自动化仪表》

是面向化学工程与工艺、轻化工程等专业的专业基础课。通过实验达到掌握化工过程控制中的主要参数测量方法和常规仪表的正确使用及校验方法,培养学生动手和解决问题的能力,为今后从事化工生产过程的自动化控制打下基础。

《控制系统CAD

在自动控制原理一课中,自动控制系统的分析和设计主要是依靠手工计算和一些图表的帮助;随着控制系统仿真技术发展到CACSD(Computer-Aided Control System Design),又促进了控制理论及控制系统设计方法的发展。本课程主要介绍利用MATLAB语言及其仿真工具Simulink分析和设计控制系统,使学生掌握利用计算机分析设计控制系统的基本方法。本课程是化工过程与控制专业的选修课,在学习本课程前应掌握自动控制理论和MATLAB语言。

《制浆造纸自动控制系统》

是面向制浆造纸专业的学科基础课和化工过程与控制专业的选修课。通过实验掌握制浆造纸生产中的测量仪表、显示仪表的使用和校验方法。

《计算机控制系统实验

是面向化工过程与控制专业的专业基础课。通过实验使学生掌握计算机集散控制系统的组态、系统的软硬件的使用和安装。实验主要让学生熟悉系统I/O组态、标准画面组态、控制方案组态、流程图组态等。为今后从事自动化领域的先进控制打下良好的基础。

 

《可视化程序设计》

   《可视化程序设计》是信息类专业的一门专业选修课。本课程以Delphi程序设计为载体比较系统、全面的介绍面向对象的程序设计环境、语言、以及开发过程。开设本课程的目的是通过学习Delphi程序开发,进一步培养学生采用面向对象的程序设计思想和方法,通过循序渐进、由浅入深的学习方法掌握基本Delphi语言的语法、结构,学会编制和调试Delphi程序,使学生能够利用Delphi完成应用系统的开发。本课程的主要任务是培养学生可视化应用程序开发的思想,使学生在掌握Delphi语言的基础上可以熟练应用组件开发多媒体应用程序,同时对Delphi软件集成技术作进一步了解。

 

《DCS控制系统实验》

DCS控制系统综合了计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术等先进技术,采用多层分级的结构形式,适应现代化生产的控制与管理需求,目前已成为工业过程控制的主流系统。本控制系统硬件部分完全采用浙大中控的JX-300系统,直观清晰地将集散控制系统过程I/O模块、现场控制等展现给学生,让学生对DCS现场控制站的组态有一个充分认识。软件部分采用SUPCON DCS 的控制组态软件SCKey ,该软件功能强大,学生可在操作员站和工程师站上进行DCS组态控制实验。该课程是为了卓越工程师培养而设立。

三、实验项目及内容提要

课程名称:检测技术及仪表

实验对象:化学工程与工艺、轻化工程(控制类)专业必修                   实验时数:16/10

序号

实验项目

时数

必开

选开

内   容   提   要

1

热电偶的校验

1

 

掌握对热电偶进行系统校验的方法和操作;掌握热电偶校验结果的计算。

 

2

热电阻的校验

1

 

分别测定热电阻在不同温度时的电阻值,校验热电阻是否合格;热电阻的三种接线方式对测量的影响。

 

3

   

压力仪表的校验性

3

 

弹簧管压力计的校验。压力传感器的使用和校验;

4

XCZ-101型动圈仪表校验

1

 

 

XCZ-101动圈仪表的示值校验,确定仪表的精度。

5

XCZ-102型动圈仪表校验

1

 

XCZ-101动圈仪表的示值校验,精度校验。掌握三线制的作用和标准电阻箱的使用方法。 

6

数字式测温仪表的示值校验

2

 

了解数字显示仪表的测试方法,掌握数字显示仪表的调整及校验方法。

7

电子平衡电桥示值校验

1

 

熟悉仪表的结构,掌握电子平衡示值校验方法及精度测量。

8

差压变送器的认识和校验

2

 

调整仪表的零点和量程;仪表的精度检验;零点迁移;量程范围调整

9

DDZ-II型温度变送器的使用及校验

2

 

变送器的零点、量程调整和精度检验。

10

DDZ-III型温度变送器的使用及校验

2

 

变送器的零点、量程调整和精度检验,学习热电阻、热电偶的配套使用和连接方式。

11

DDZ-II型调节器的校验

2

 

P、I、D特性校验。

12

DDZ-III型调节器的校验

2

 

P、I、D特性校验

自动/软手动/硬手动切换特性校验

 

课程名称:微机原理与接口技术

实验对象:化学工程与工艺、轻化工程(控制类)专业必修                       实验时数:8

序号

实验项目

时数

必开

选开

内   容   提   要

1

PC-86系列微调试

程序-DEBUG

2

 

了解微机配置与软件环境,熟悉建立汇编、连接、调试、运行程序的过程。

2

PC-86程序微机汇编与程序设计

2

 

进一步熟悉宏汇编程序的使用方法、学习编写汇编程序。

3

可编程中断控制器

(8259A)实验

2

 

掌握8259A基本性能和初始化的命令,学会编写中断处理程序。

  4

并行通信接口(8255A)与小键盘接口实验(综合性实验)

2

 

掌握8255A并行接口的原理及编程方法;通过编写程序,掌握读取开关数据的方法;

 

课程名称:控制系统CAD

实验对象:化学工程与工艺、轻化工程(控制类)  型                       实验时数:12/16

序号

实验项目

时数

必开

选开

内 容 提 要

1

 模型的转换与联接

2

 

熟练运用MATLAB建立控制系统的tf、ss、zpk型模型;能熟练进行模型的转换;掌握模型的串联、并联、反馈等联接。掌握模型状态方程的各种标准型实现。

2

控制系统的时域响应

2

 

熟悉求取系统单位阶跃、脉冲响应的各函数;了解求取系统零输入响应和一般输入响应的各函数的应用;掌握时域响应的一般分析方法。

3

控制系统根轨迹作图

2

 

利用MATLAB完成控制系统的根轨迹图;利用根轨迹进行系统分析。

4

控制系统的波德图

2

 

利用MATLAB作出开环系统的波德图;利用波德图分析闭环系统的稳定性。

5

控制系统的极坐标图

2

 

利用MATLAB作出开环系统的极坐标图;利用极坐标图分析闭环系统的稳定性。

6

控制系统校正设计

2

 

速度反馈校正主、串联超前校正、串联滞后校正、PID校正。

7

利用SIMULINK分析控制系统(设计型实验)

3

 

 

已知被控制对象的对象特性,选定一种控制方案(PID 负反馈、前馈+反馈、SMITH预估等)并进行参数整定,以满足性能要求。

8

相平面作图

3

 

利用计算机完成控制系统的相平面作图,了解二阶系统相平面图的一般规律;利用相平面图进行系统分析。

课程名称:计算机控制系统实验

实验对象:化学工程与工艺、轻化工程(控制类)                             实验时数:40

序号

实验项目

时数

必开

选开

内容提要

1

DCS系统结构

2

 

熟悉和了解系统的结构和原理

2

系统硬件

2

 

熟悉和了解系统的硬件

3

工程安装

2

 

熟悉和了解系统的工程安装

4

总体信息组态(综合性实验)

2

 

掌握总貌、趋势曲线、仪表分组、数据一览画面的组态

5

系统I/O组态(综合性实验)

4

 

掌握数据转发卡、I/O卡组态

6

自定义变量组态(综合性实验)

2

 

掌握自定义变量的设计、组态

7

系统控制方案组态(综合性实验)

2

 

掌握系统控制方案组态(包括简单、串级、前馈等系统)

8

操作站组态(设计性实验)

4

 

掌握主控制卡和操作站的组态

9

流程图组态(设计性实验)

4

 

掌握系统流程图的组态

10

系统报表组态(设计性实验)

2

 

掌握系统报表的组态

11

其他组态(设计性实验)

4

 

补充完善组态

12

调试(综合性实验)

8

 

掌握计算机控制系统的调试、运行

13

组态总结

2

 

 

 

课程名称:制浆造纸自动控制系统

实验对象:制浆造纸工艺、设备专业必修,化工过程与控制专业选修            实验时数:8

序号

实验项目

时数

必开

选开

内容提要

1

热电偶的认识与校验

2

 

掌握对热电偶进行系统校验的方法和操作;掌握热电偶校验结果的计算。

 

2

   

压力仪表的认识、使用和校验

2

 

弹簧管压力计的校验。压力传感器的使用和校验;

3

数字显示仪表值的校验

2

 

了解数字显示仪表的测试方法,掌握数字显示仪表的调整及校验方法。

4

压力传感器的使用和校验

2

 

掌握压力传感器的使用和校验;

课程名称:自动控制原理

实验对象:化工院各专业选修                                         实验时数:8

序号

实验项目

时数

必开

选开

内 容 提 要

1

利用MATLAB语言分析设计控制系统

8

 

1.       求取控制系统的时域响应:系统单位阶跃、脉冲响应;学习时域响应的一般分析方法。

 

2.       利用MATLAB完成控制系统的根轨迹图;并利用根轨迹进行系统分析。

 

3.       绘制控制系统的波得图,并分析控制系统的闭环后的稳定性。

 

4.       绘制开环系统的极坐标图;利用极坐标图分析闭环系统的稳定性。

 

课程名称:化工自动化及仪表

实验对象:化学工程与工艺、轻化工程等专业选修                   实验时数:8

序号

实验项目

时数

必开

选开

内容提要

1

XCZ-101动圈表的校验

2

 

XCZ-101动圈仪表的示值校验,确定仪表的精度。

 

2

   

电子平衡电桥示值校验

2

 

熟悉仪表的结构,掌握电子平衡示值校验方法及精度测量。

3

DDZ-II型温度变送器校验

2

 

变送器的零点、量程调整和精度检验。

4

DDZ-II型调节器的校验

2

 

P、I、D特性校验。

 

《可视化程序设计》

实验对象:化学工程与工艺、轻化工程等专业选修                           实验时数:14

序号

实验项目

时数

必开

选开

内容提要

1

熟悉Delphi开发环境

2

 

熟悉Delphi集成编程环境的使用

 

2

   

Delphi Object Pascal程序设计语言

2

 

掌握程序语法、语句、过程和函数

3

常用组件的使用(一)

2

 

Delphi的基本容器组件—窗体,包括TForm的属性、方法和事件;利用Standard组件页上基本组件实现一个小计算器功能。掌握事件处理程序的选择和应用, 掌握公共函数的编写与使用。

4

常用组件的使用(二)

 

 

掌菜单、工具栏、状态栏、按钮、面板、文本组件、标准对话框等组件;开发一个简单的文本编辑器。创建一个“关于”对话框,在状态栏中可以显示提示和鼠标位置信息。

5

响应事件设计实验

 

2

 

了解窗体、按钮及一些其他常用组件的特性,方法和事件。利用按钮以及其他一些常用组件,根据提供的示例,自行编写一些事件响应的程序。

6

图形、动画及多媒体技术

2

 

图形开发的基本概念和应用;图形组件; 动画实现过程;动画组件技术;多媒体播放器组件及其简单的使用

7

图形用户界面设计

2

 

设计一个用户界面,在教材相应章节文件操作例子的基础上改编程序,实现学生成绩文件的读写及简单统计功能。掌握目录以及文件操作的基本方法及文件操作相关函数。学生根据功能需要灵活选择控件及编程。

 

《DCS控制系统实验》

  实验对象:卓越工程师                                             实验时数:32

序号

实验项目

时数

必开

选开

内容提要

1

SCKey 组态软件操作

6

 

掌握SUPCON DCS 系统的SCKey 组态软件控制窗口菜单的操作。

 

2

 

总体信息组态

6

 

掌握主机设置、编译、备份数据、组态下载和组态传送的方法。

3

控制站组态

6

 

掌握系统硬件和控制方案的组态,学习I/O 组态、自定义变量、常规控制方案、自定义控制方案和折线表定义。

4

操作站组态

6

 

掌握系统操作站上操作画面的组态,学习操作小组设置、标准画面组态、流程图、报表、自定义键、语音报警等用法。

5

流程图

8

 

用系统开发的全中文界面的绘图工具软件,学习流程图的绘制和流程图上的各类动态参数的组态。

 

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