《制藥過程自動(dòng)化技術(shù)》課程教學(xué)大綱

制藥過程自動(dòng)化技術(shù)課程教學(xué)大綱

課程名稱：制藥過程自動(dòng)化技術(shù)

英文名稱：Theroboticzedtechnologyofpharmacyprocess

課程編碼：X4031531

學(xué)時(shí)數(shù)：32

其中實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)：8課外學(xué)時(shí)數(shù)：0

學(xué)分?jǐn)?shù)：2.0

合用專業(yè)：生物工程

一、課程簡(jiǎn)介

《制藥過程自動(dòng)化技術(shù)》將課堂教學(xué)、生物制藥生產(chǎn)單元實(shí)驗(yàn)操作與設(shè)計(jì)型教學(xué)內(nèi)容相

結(jié)合，使學(xué)生掌握以制藥過程為代表的現(xiàn)代流程工業(yè)生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量方法、

自動(dòng)控制技術(shù)及其應(yīng)用特點(diǎn)。了解制藥過程自動(dòng)化技術(shù)的概念，制藥過程自動(dòng)控制系統(tǒng)的組

成及各種指標(biāo)。對(duì)制藥過程的被控對(duì)象進(jìn)行特性分析；了解制藥過程參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)，

簡(jiǎn)單的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)及制藥過程的典型設(shè)備及過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，了解制藥過程的自動(dòng)

控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)。了解生產(chǎn)安全相關(guān)法律法規(guī)，能夠針對(duì)具體化工單元操作過程，編制完

整的具有典型生物工程自動(dòng)化控制性質(zhì)的設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)掌握具有自動(dòng)化基本知識(shí)的生物和

化工領(lǐng)域的技術(shù)人材。

二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系表

課程目標(biāo)畢業(yè)要求

1-6掌握生物工程專業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)（化工

（1）了解制藥過程自動(dòng)控制系統(tǒng)基本

CAD制圖、化工原理課程設(shè)計(jì)、發(fā)酵工

概念、常用自動(dòng)測(cè)量技術(shù)與傳感器、工業(yè)控

廠設(shè)計(jì)、農(nóng)藥劑型加工技術(shù)），并能用于

制規(guī)律及自動(dòng)控制技術(shù)、制藥生產(chǎn)過程典型

控制系統(tǒng)及工程設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用等。解決生物工程復(fù)雜科學(xué)和工程設(shè)計(jì)問題。

（2）掌握生物化工生產(chǎn)技術(shù)與制藥過1-6掌握生物工程專業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)（化

程自動(dòng)化控制的典型案例及設(shè)計(jì)方法，了解

工CAD制圖、化工原理課程設(shè)計(jì)、發(fā)酵

生產(chǎn)安全相關(guān)法律法規(guī)，能夠針對(duì)具體制藥

工廠設(shè)計(jì)、農(nóng)藥劑型加工技術(shù)），并能用

過程的單元操作進(jìn)行設(shè)計(jì)，編制完整的具有

典型生物工程特點(diǎn)的自動(dòng)控制方案，培養(yǎng)掌于解決生物工程復(fù)雜科學(xué)和工程設(shè)計(jì)問

1

握具有自動(dòng)化基本知識(shí)的生物工程領(lǐng)域的題。

技術(shù)人材。

3-3能夠進(jìn)行生物工程產(chǎn)品工藝及裝備的

流程設(shè)計(jì)，并能在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)；

三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)

緒論

1、教學(xué)內(nèi)容

制藥過程自動(dòng)化技術(shù)的基本概念；制藥過程自動(dòng)化技術(shù)研究的基本內(nèi)容；制藥過程自動(dòng)

化技術(shù)的研究發(fā)展。

2、基本要求

了解部份：制藥過程自動(dòng)化技術(shù)的基本概念

理解部份：制藥過程自動(dòng)化技術(shù)研究的基本內(nèi)容

掌握部份：制藥過程自動(dòng)化技術(shù)的研究發(fā)展

熟練掌握：無

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：制藥過程自動(dòng)化技術(shù)的基本概念

(2)難點(diǎn)：無

第1章制藥過程自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

1、教學(xué)內(nèi)容

自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及其表示方法；自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類；過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)；自動(dòng)

化儀表的分類。

2、基本要求

了解部份：自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類；自動(dòng)化儀表的分類

理解部份：過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)；

掌握部份：自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及其表示方法；

熟練掌握：自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及其表示方法；過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及其表示方法

(2)難點(diǎn)：過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

第2章制藥過程被控對(duì)象特性分析

1、教學(xué)內(nèi)容

制藥過程被控對(duì)象特性分析；被控對(duì)象特性地?cái)?shù)學(xué)描述方法；描述被控對(duì)象特性的參數(shù)；

被控對(duì)象特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。

2

2、基本要求

了解部份：被控對(duì)象特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法；

理解部份：被控對(duì)象特性地?cái)?shù)學(xué)描述方法；

掌握部份：描述被控對(duì)象特性的參數(shù)；

熟練掌握：制藥過程被控對(duì)象特性分析

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：被控對(duì)象特性地?cái)?shù)學(xué)描述方法

(2)難點(diǎn)：制藥過程被控對(duì)象特性分析

第3章傳感器與制藥過程參數(shù)自動(dòng)測(cè)量技術(shù)

1、教學(xué)內(nèi)容

概述；傳感器構(gòu)成原理；傳感器分類；傳感器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制與信號(hào)傳輸方式；傳感器常用

測(cè)量方式；儀表測(cè)量誤差與性能指標(biāo)；溫度測(cè)量技術(shù)；壓力測(cè)量技術(shù)；流量測(cè)量技術(shù)；物位

測(cè)量技術(shù)；成份測(cè)量技術(shù)；pH測(cè)量技術(shù)；溶解氧測(cè)量技術(shù)；生物傳感器；現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的

發(fā)展與應(yīng)用

2、基本要求

了解部份：傳感器構(gòu)成原理；傳感器分類；現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

理解部份：傳感器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制與信號(hào)傳輸方式；傳感器常用測(cè)量方式；儀表測(cè)量誤差與

性能指標(biāo)；

掌握部份：溫度測(cè)量技術(shù)；壓力測(cè)量技術(shù)；流量測(cè)量技術(shù)；物位測(cè)量技術(shù)；成份測(cè)量技

術(shù)；pH測(cè)量技術(shù)；溶解氧測(cè)量技術(shù)；生物傳感器；

熟練掌握：溫度測(cè)量技術(shù)；壓力測(cè)量技術(shù)；流量測(cè)量技術(shù)；成份測(cè)量技術(shù)；pH測(cè)量技

術(shù)；溶解氧測(cè)量技術(shù)；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：溫度測(cè)量技術(shù)；壓力測(cè)量技術(shù)；流量測(cè)量技術(shù)；成份測(cè)量技術(shù)；pH測(cè)量技

術(shù)；溶解氧測(cè)量技術(shù)。

(2)難點(diǎn)：儀表測(cè)量誤差與性能指標(biāo)。

第4章顯示儀表

1、教學(xué)內(nèi)容

顯示儀表概述；摹擬式顯示儀表；動(dòng)圈式顯示儀表；自動(dòng)電子電位差計(jì)；自動(dòng)電子平

衡電橋；數(shù)字式顯示儀表；特點(diǎn)及分類；儀表的組成；新型顯示儀表。

2、基本要求

了解部份：新型顯示儀表

理解部份：數(shù)字式顯示儀表；特點(diǎn)及分類；儀表的組成；

掌握部份：顯示儀表概述；摹擬式顯示儀表；動(dòng)圈式顯示儀表；自動(dòng)電子電位差計(jì)；自

動(dòng)電子平衡電橋;

3

熟練掌握：摹擬式顯示儀表；動(dòng)圈式顯示儀表；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：摹擬式顯示儀表；動(dòng)圈式顯示儀表；

(2)難點(diǎn)：摹擬式顯示儀表；動(dòng)圈式顯示儀表；

第5章控制器

1、教學(xué)內(nèi)容

控制器概述；基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)；比例控制；積分控制；微分控制；摹擬式控制器；

數(shù)字式控制器；可編程序控制器。

2、基本要求

了解部份：可編程序控制器

理解部份：摹擬式控制器；數(shù)字式控制器；

掌握部份：控制器概述；基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)；比例控制；積分控制；微分控制；

熟練掌握：基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)；比例控制；積分控制；微分控制；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)；

(2)難點(diǎn)：比例控制；積分控制；微分控制；

第6章執(zhí)行器

1、教學(xué)內(nèi)容

執(zhí)行器概述；氣動(dòng)執(zhí)行器；結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開/氣

關(guān)特性；調(diào)節(jié)閥的流量特性；電動(dòng)執(zhí)行器；電/氣閥門定位器。

2、基本要求

了解部份：電/氣閥門定位器

理解部份：電動(dòng)執(zhí)行器；

掌握部份：執(zhí)行器概述；氣動(dòng)執(zhí)行器；結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；氣動(dòng)執(zhí)行器

的氣開/氣關(guān)特性；調(diào)節(jié)閥的流量特性；

熟練掌握：氣動(dòng)執(zhí)行器；結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開/氣關(guān)

特性；調(diào)節(jié)閥的流量特性；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；

(2)難點(diǎn)：氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開/氣關(guān)特性；調(diào)節(jié)閥的流量特性；

第7章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)

1、教學(xué)內(nèi)容

系統(tǒng)的組成及工作原理；簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；被控變量的選擇；調(diào)節(jié)變量的選擇；控制

器的選擇；執(zhí)行器的選擇；系統(tǒng)投運(yùn)與控制器參數(shù)整定；系統(tǒng)投運(yùn)步驟；現(xiàn)場(chǎng)的人工操作；

控制器參數(shù)整定。

2、基本要求

4

了解部份：系統(tǒng)投運(yùn)與控制器參數(shù)整定；系統(tǒng)投運(yùn)步驟；現(xiàn)場(chǎng)的人工操作；控制器參數(shù)

整定。

理解部份：系統(tǒng)的組成及工作原理；簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；被控變量的選擇；調(diào)節(jié)變量的

選擇；控制器的選擇；執(zhí)行器的選擇；

掌握部份：系統(tǒng)的組成及工作原理；簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；被控變量的選擇；調(diào)節(jié)變量的

選擇；控制器的選擇；執(zhí)行器的選擇；

熟練掌握：被控變量的選擇；調(diào)節(jié)變量的選擇；控制器的選擇；執(zhí)行器的選擇；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：被控變量的選擇；調(diào)節(jié)變量的選擇；控制器的選擇；執(zhí)行器的選擇；

(2)難點(diǎn)：被控變量的選擇；調(diào)節(jié)變量的選擇；控制器的選擇；執(zhí)行器的選擇；

第8章復(fù)雜控制系統(tǒng)

1、教學(xué)內(nèi)容

串級(jí)控制系統(tǒng)；基本原理；工作過程及特點(diǎn)；前饋控制系統(tǒng)；基本原理；應(yīng)用場(chǎng)合；多

沖量控制系統(tǒng)；基本原理；系統(tǒng)類型；

2、基本要求

了解部份：多沖量控制系統(tǒng)；基本原理；系統(tǒng)類型；

理解部份：串級(jí)控制系統(tǒng)；基本原理；工作過程及特點(diǎn)；前饋控制系統(tǒng)；基本原理；應(yīng)

用場(chǎng)合；

掌握部份：串級(jí)控制系統(tǒng)；基本原理；工作過程及特點(diǎn)；前饋控制系統(tǒng)；基本原理；應(yīng)

用場(chǎng)合；

熟練掌握：前饋控制系統(tǒng)；基本原理；應(yīng)用場(chǎng)合；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：前饋控制系統(tǒng)；基本原理；應(yīng)用場(chǎng)合；

(2)難點(diǎn)：前饋控制系統(tǒng)；基本原理；應(yīng)用場(chǎng)合；

第9章制藥過程典型設(shè)備及過程自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、教學(xué)內(nèi)容

流體輸送設(shè)備的自動(dòng)控制；傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制；精儲(chǔ)塔的自動(dòng)控制；化學(xué)制藥過程自

動(dòng)控制；生物制藥過程自動(dòng)控制；

2、基本要求

了解部份：精儲(chǔ)塔的自動(dòng)控制；；

理解部份：化學(xué)制藥過程自動(dòng)控制；生物制藥過程自動(dòng)控制；

掌握部份：流體輸送設(shè)備的自動(dòng)控制；傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制；

熟練掌握：流體輸送設(shè)備的自動(dòng)控制；傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制；

3、重點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)重點(diǎn)：流體輸送設(shè)備的自動(dòng)控制；傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制；

(2)難點(diǎn)：化學(xué)制藥過程自動(dòng)控制；生物制藥過程自動(dòng)控制；

5

四、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配

序號(hào)主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時(shí)分配輔導(dǎo)答疑比例

1、制藥過程自動(dòng)化技術(shù)的基本概念；

——2、制藥過程自動(dòng)化技術(shù)研究的基本內(nèi)容；講授/討論1學(xué)時(shí)1:0.5

3、制藥過程自動(dòng)化技術(shù)的研究發(fā)展。

1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及其表示方法；

2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類；

二講授/討論2學(xué)時(shí)1:0.5

3、過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)；

4、自動(dòng)化儀表的分類。

1、制藥過程被控對(duì)象特性分析；

2、被控對(duì)象特性地?cái)?shù)學(xué)描述方法；

三講授/討論2學(xué)時(shí)1:0.5

3、描述被控對(duì)象特性的參數(shù)；

4、被控對(duì)象特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。

1、概述；傳感器構(gòu)成原理；

2、傳感器分類；傳感器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制與信號(hào)傳輸方式；

3、傳感器常用測(cè)量方式；

4、儀表測(cè)量誤差與性能指標(biāo)；

5、溫度測(cè)量技術(shù)；

6、壓力測(cè)量技術(shù)；

、流量測(cè)量技術(shù)；講授/討論6學(xué)時(shí)1:0.5

四7

8、物位測(cè)量技術(shù)；

9、成份測(cè)量技術(shù)；

10、pH測(cè)量技術(shù)；

11、溶解氧測(cè)量技術(shù)；

12、生物傳感器；

13、現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

1、顯示儀表概述；

2、摹擬式顯示儀表；

3、動(dòng)圈式顯示儀表；

五4、自動(dòng)電子電位差計(jì)；講授/討論1學(xué)時(shí)1:0.5

5、自動(dòng)電子平衡電橋；

6、數(shù)字式顯示儀表；特點(diǎn)及分類；

7、儀表的組成；新型顯示儀表。

1、控制器概述；

六講授/討論1學(xué)時(shí)1:0.5

2、基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)；

6

3、比例控制；積分控制；微分控制；

4、摹擬式控制器；數(shù)字式控制器；可編程序控制器。

1、執(zhí)行器概述；

2、氣動(dòng)執(zhí)行器；結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；

3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

七4、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；講授/討論1學(xué)時(shí)1:0.5

5、氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開/氣關(guān)特性；

6、調(diào)節(jié)閥的流量特性；

7、電動(dòng)執(zhí)行器；電/氣閥門定位器。

1、系統(tǒng)的組成及工作原理；

2、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

3、被控變量的選擇；調(diào)節(jié)變量的選擇；控制器的選

八講授/討論4學(xué)時(shí)1:0.5

擇；執(zhí)行器的選擇；

4、系統(tǒng)投運(yùn)與控制器參數(shù)整定；系統(tǒng)投運(yùn)步驟；

現(xiàn)場(chǎng)的人工操作；控制器參數(shù)整定。

1、串級(jí)控制系統(tǒng)；

2、基本原理；工作過程及特點(diǎn)；

九講授/討論2學(xué)時(shí)1:0.5

3、前饋控制系統(tǒng)；基本原理；應(yīng)用場(chǎng)合；

4、多沖量控制系統(tǒng)；基本原理；系統(tǒng)類型；

1、流體輸送設(shè)備的自動(dòng)控制；

2、傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制；12學(xué)時(shí)（含

十3、精儲(chǔ)塔的自動(dòng)控制;講授/討論8學(xué)時(shí)實(shí)1:0.5

4、化學(xué)制藥過程自動(dòng)控制；踐）

5、生物制藥過程自動(dòng)控制；。

五、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求

（一）作業(yè)（思量題部份）

作業(yè)（1）:什么是制藥生產(chǎn)過程的自動(dòng)化？

作業(yè)（2）：考察自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)劣有哪些品質(zhì)指標(biāo)，請(qǐng)挨次對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單解釋？

作業(yè)（3）：自動(dòng)電子平衡電橋與自動(dòng)電子電位差計(jì)有那些不同之處，并詳細(xì)說明？

作業(yè)（4）：簡(jiǎn)述控制器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用？

作業(yè)（5）：電氣閥門定位器的雙重作用是什么？

作業(yè)（6）：在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，被控變量的選擇原則有哪些？

（二）研究型教學(xué)（8學(xué)時(shí)）

設(shè)計(jì)題（1）：中藥金銀花有效成份提取的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)？（4學(xué)時(shí)）

設(shè)計(jì)題（2）：生物發(fā)酵青霉素系統(tǒng)的自動(dòng)控制？（4學(xué)時(shí)）

7

要求：每一個(gè)設(shè)計(jì)題都是綜合性的研究型設(shè)計(jì)題目，要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，進(jìn)行初步

的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，可以針對(duì)某一個(gè)指標(biāo)任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以針對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，

然后匯報(bào)設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)質(zhì)量給出一定的分?jǐn)?shù)。（兩個(gè)設(shè)計(jì)題

目總分

為15分）

六、本課程與其他課程的聯(lián)系

（一）先修課程：

高等數(shù)學(xué)，物理化學(xué)、化工原理、生物化學(xué)等。

（二）后修課程：

生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。

七、建議教材及教學(xué)參考書目

（一）教材：

課程教材：《制藥過程自動(dòng)化技術(shù)》金杰中國醫(yī)藥科技出版社2022

（二）參考書：

《制藥過程自動(dòng)化技術(shù)》金杰中國醫(yī)藥科技出版社2022

《制藥過程原理及設(shè)備》張宏麗化學(xué)工業(yè)出版社2022

八、課程考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定