單容水箱液位特性測試1-項(xiàng)目式教學(xué)教案

1、宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Yibin Vocational & Technical College課程名稱熱工儀表與過程控制教學(xué)主題單容水箱液位特性測試1授課班級電力13級授課時間第6 次第4 周周 一第5-8 節(jié)授課地點(diǎn)化工儀器儀表實(shí)驗(yàn)室教學(xué)目標(biāo)：1能力目標(biāo)：熟悉典型輸入信號的表達(dá)式及圖； 了解 CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置；2知識目標(biāo)：掌握典型輸入信號的表達(dá)式及圖；掌握CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置基本構(gòu)成；3素質(zhì)目標(biāo)：團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；語言表達(dá)能力；主要教學(xué)方法：案例分析、實(shí)際操作。教學(xué)器材：過程控制實(shí)訓(xùn)裝置 、常用電工工具、ppt教學(xué)步驟教 學(xué) 步 驟 與 過 程備 注步驟一：課程 引入

2、，典型輸入信號的表達(dá)式及圖。通過對系統(tǒng)動態(tài)性能的分析，已入典型輸入信號以及輸入信號一般應(yīng)具備的條件,讓學(xué)生（1）了解什么是動態(tài)性能的分析（2）能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式和圖形表示典型輸入信號。1教學(xué)內(nèi)容（1）了解動態(tài)性能與輸入信號關(guān)系；（2）通過分析熟悉典型輸入信號的表達(dá)式及圖；（重點(diǎn)）2.教師活動（1）引入系統(tǒng)動態(tài)性能分析的概念,介紹什么是動態(tài)性能; -(2) 分析系統(tǒng)動態(tài)性能都與什么有關(guān)，從而引出系統(tǒng)典型輸入信號，以及典型的輸入信號一般應(yīng)滿足的基本條件。-(3)引導(dǎo)學(xué)生按照數(shù)學(xué)步驟建立系統(tǒng)的典型輸入信號表達(dá)式并畫出相應(yīng)的信號圖； -（4）在表達(dá)式建立過程中進(jìn)一步復(fù)習(xí)拉普拉斯變換相關(guān)內(nèi)容。2學(xué)時演示

3、動畫。宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Yibin Vocational & Technical College教 學(xué) 步 驟 與 過 程備注附：主要知識對控制性能的要求：（1）系統(tǒng)應(yīng)是穩(wěn)定的；（2）系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時，應(yīng)滿足給定的穩(wěn)態(tài)誤差的要求；（3）系統(tǒng)在暫態(tài)過程中應(yīng)滿足暫態(tài)品質(zhì)的要求。一、典型輸入信號為了便于對系統(tǒng)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)和比較，根據(jù)系統(tǒng)常遇到的輸入信號形式。在數(shù)學(xué)描述上加以理想化的一些基本輸入函數(shù)，稱為典型輸入信號?？刂葡到y(tǒng)中常用的典型輸入信號有：單位階躍、單位斜坡（速度）函數(shù)、單位加速度（拋物線）函數(shù)、單位脈沖函數(shù)和正弦函數(shù)。 3.學(xué)生活動（1）了解系統(tǒng)動態(tài)性能的概念。-(2) 學(xué)會按照數(shù)

4、學(xué)步驟建立系統(tǒng)的典型輸入信號表達(dá)式并畫出相應(yīng)的信號圖，小組討論，展示；-（3）理解系統(tǒng)的典型輸入信號表達(dá)式求取方法，聽教師講授信號表達(dá)式的建立步驟；-根據(jù)講解過程，學(xué)生總結(jié)典型輸入信號表達(dá)式建立的一般步驟并說明原因。步驟二：CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置通過板書、實(shí)物講解CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生（1）了解什么是過程控制；（2）對CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置基本構(gòu)成有一個大致了解；（3）了解CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置基本功能。1教學(xué)內(nèi)容（1）CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置；2.教師活動（1）介紹什么是過程控制系統(tǒng)，以及過程控制在現(xiàn)在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中的重要作用。-(2)介紹CS2

5、000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置的基本構(gòu)成； -（3）介紹CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置基本功能。附：主要知識生產(chǎn)與生活的自動化是人類長久以來所夢寐以求的目標(biāo)，在18世紀(jì)自動控制系統(tǒng)在蒸汽機(jī)運(yùn)行中得到成功的應(yīng)用以后，自動化技術(shù)時代開始了。隨著工業(yè)技術(shù)的更新，特別是半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動化儀表已經(jīng)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)控制裝置時代。在石油、化工、制藥、熱工、材料和輕工等行業(yè)領(lǐng)域中，以溫度、流量、物位、壓力和成分為主要被控變量的控制系統(tǒng)都稱為“過程控制”系統(tǒng)。過程控制不僅在傳統(tǒng)工業(yè)改造中，起到了提高質(zhì)量，節(jié)約原材料和能源，減少環(huán)境污染等十分重要的作用，而且已成為新建的規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)

6、雜的工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的組成部分。隨著計(jì)算機(jī)控制裝置在控制儀表基礎(chǔ)上的發(fā)展，自動化控制手段也越來越豐富。其中有在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的智能數(shù)字儀表控制系統(tǒng)、智能儀表加計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)DDC控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、DCS分布式集散控制系統(tǒng)、FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，過程控制技術(shù)正為實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動生產(chǎn)效率、改善勞動條件、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等起到越來越大的作用。CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置是根據(jù)我國工業(yè)自動化及相關(guān)專業(yè)教學(xué)特點(diǎn)，吸取了國外同類實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)和長處，并與目前大型工業(yè)裝置的自動化現(xiàn)場緊密聯(lián)系，采用了工業(yè)上廣泛使用并處于領(lǐng)

7、先的AI智能儀表加組態(tài)軟件控制系統(tǒng)、DCS(分布式集散控制系統(tǒng))，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、多次實(shí)驗(yàn)和反復(fù)論證后，推出的一套基于本科生、研究生教學(xué)和學(xué)科基地建設(shè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。該設(shè)備涵蓋了信號和信息處理、傳感技術(shù)、工程檢測、模式識別、控制理論、自動化技術(shù)、智能控制、過程控制、自動化儀表、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和控制、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)與研究。整個系統(tǒng)美觀實(shí)用，功能多樣，使用方便，既能進(jìn)行驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，又能提供綜合性實(shí)驗(yàn)，可以滿足不同層次的教學(xué)和研究要求。CS2000儀表維修工競技實(shí)訓(xùn)裝置的檢測信號、控制信號及被控信號均采用ICE標(biāo)準(zhǔn)，即15V電壓信號， 420mA電流信號。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)供電要求：單相220V

8、交流電，外型尺寸：控制臺 600×850×1800mm;重量：控制臺 50Kg;對象:1500×850×2200mm,200Kg系統(tǒng)主要特點(diǎn)：被調(diào)參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)。執(zhí)行器中既有電動調(diào)節(jié)閥（或氣動調(diào)節(jié)閥）、單相調(diào)壓裝置等儀表類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又有變頻調(diào)速器等電力拖動類執(zhí)行器。調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了有調(diào)節(jié)器的設(shè)定值階躍擾動外，還有在對象中通過另一動力支路或電磁閥和手操閥制造各種擾動。一個被調(diào)參數(shù)可在不同動力源、不同的執(zhí)行器、不同的工藝線路下演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣。某些檢測信號、執(zhí)行器在本對象中存在相互干擾，它們同時

9、輸入和工作時需對原演示動畫。2學(xué)時賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Yibin Vocational & Technical College教 學(xué) 步 驟 與 過 程備注獨(dú)立調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)進(jìn)行重新整定，還可對復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較優(yōu)劣。各種控制算法和調(diào)節(jié)規(guī)律在開放的組態(tài)實(shí)驗(yàn)軟件平臺上都可以實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖表可以永久存儲，在MCGS組態(tài)軟件中也可隨時調(diào)用，以便實(shí)驗(yàn)者在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行比較和分析。在整體實(shí)訓(xùn)裝置中，設(shè)有溫度故障排除功能、調(diào)節(jié)閥故障排除功能、卡件故障排除功能等該系統(tǒng)設(shè)計(jì)從工程化、參數(shù)化、現(xiàn)代化、開放性和培養(yǎng)綜合性人才的原則出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)對象中采用了工業(yè)現(xiàn)場常用的檢測控制裝置！儀表采用具有人工智能算

10、法及通訊接口的智能調(diào)節(jié)儀，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用MCGS工控組態(tài)軟件等?；彤a(chǎn)品控制系統(tǒng)中既有上位監(jiān)控機(jī)加智能儀表控制系統(tǒng)，又有無紙記錄儀控制系統(tǒng)。對象系統(tǒng)預(yù)留有擴(kuò)展信號接口，用于控制系統(tǒng)二次開發(fā)，進(jìn)行DCS控制，F(xiàn)CS控制，PLC控制開發(fā)。擴(kuò)展控制系統(tǒng)為DCS分布式集散控制系統(tǒng)，西門子S7300PLC加上位WINCC組態(tài)軟件。學(xué)生們通過對該實(shí)驗(yàn)裝置的了解和使用，進(jìn)入企業(yè)后能夠很快適應(yīng)企業(yè)環(huán)境進(jìn)入角色。同時該系統(tǒng)也為教師和研究生提供了一個高水平的學(xué)習(xí)和研究開發(fā)平臺。裝置組成結(jié)構(gòu)：CS2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置包括控制臺與對象兩大部分。對象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲水箱、圓筒形有機(jī)玻璃上水箱（250×380mm）、（中水箱、）下水箱（250×350mm）、單相2.5KW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套組成）。系統(tǒng)動力支路分為兩路組成：一路由循環(huán)水泵、調(diào)節(jié)閥、孔板流量計(jì)、自鎖緊不銹鋼水管及手動切換閥組成；另一路循環(huán)水泵、變頻調(diào)速器、渦輪流量計(jì)、自鎖緊不銹鋼水管及手動切換閥組成。裝置檢測變送和執(zhí)行元件有：液位傳感器、溫度傳感器、渦輪流量計(jì)、