《集散控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱

《集散控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程代碼：05157241課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論24學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）先修課程：自動(dòng)控制理論、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)后續(xù)課程：無(wú)適用專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)化開課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說(shuō)明《集散控制系統(tǒng)》是測(cè)控類專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程主要講授DCS的軟硬件結(jié)構(gòu)體系和組態(tài)軟件的使用。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外DCS發(fā)展動(dòng)態(tài)，掌握DCS在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用以及設(shè)計(jì)和維護(hù)的基本知識(shí)。本課程注重測(cè)控領(lǐng)域新技術(shù)的應(yīng)用學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用集散控制系統(tǒng)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的人才。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握DCS的概念及DCS在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，了解DCS發(fā)展概況，設(shè)計(jì)思想特點(diǎn)，以及DCS系統(tǒng)構(gòu)成方式、構(gòu)成要素、結(jié)構(gòu)范例。教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重結(jié)合DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)融入思政教育內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的大局觀念和愛國(guó)主義觀念。課程目標(biāo)2：掌握集散控制系統(tǒng)的控制算法及組態(tài)，學(xué)會(huì)基本及復(fù)雜控制算法：PID控制、選擇性控制、前饋控制、解耦控制、時(shí)滯補(bǔ)償控制等；初步了解現(xiàn)代控制理論控制算法：預(yù)測(cè)控制、自適應(yīng)控制、順序控制、計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制等。課程目標(biāo)3：掌握DCS系統(tǒng)的操作、組態(tài)及工程設(shè)計(jì)方法；熟練掌握常用工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，能夠針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工藝進(jìn)行DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)、完成各種常見顯示畫面的組態(tài)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《集散控制系統(tǒng)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度8.職業(yè)規(guī)范:具有良好的人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感，能夠在測(cè)控工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。8.3能夠在測(cè)控工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。課程目標(biāo)1：掌握DCS的概念及DCS在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)思想特點(diǎn)，以及DCS系統(tǒng)構(gòu)成方式。M10.溝通：能夠就復(fù)雜測(cè)控工程問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效的溝通和交流，包括撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，并具備一定的外語(yǔ)應(yīng)用能力和全局意識(shí)，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。10.1具有較強(qiáng)的口頭表達(dá)能力和書寫能力，能夠獨(dú)立撰寫測(cè)控工程相關(guān)問(wèn)題的調(diào)查報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。課程目標(biāo)2：掌握集散控制系統(tǒng)的控制算法及組態(tài)，學(xué)會(huì)基本及復(fù)雜控制算法；初步了解DCS系統(tǒng)中可能用到的現(xiàn)代控制理論控制算法。課程目標(biāo)3：掌握DCS系統(tǒng)的操作、組態(tài)及工程設(shè)計(jì)方法；掌握DCS工程設(shè)計(jì)中招標(biāo)文件的編制。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.集散控制系統(tǒng)的概念及構(gòu)成1.1DCS概念、特點(diǎn)1.2DCS概況及發(fā)展史1.3DCS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件體系教學(xué)要求：使學(xué)生了解DCS的發(fā)展過(guò)程，掌握DCS概念和設(shè)計(jì)思想；掌握DCS多任務(wù)操作系統(tǒng)；掌握DCS軟硬件體系結(jié)構(gòu)，包括工程站和操作站。重點(diǎn)：DCS發(fā)展概況，設(shè)計(jì)思想特點(diǎn)；DCS各層功能，軟硬件體系結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)：DCS設(shè)計(jì)思想特點(diǎn)；DCS軟硬件體系結(jié)構(gòu)。841、22.集散控制系統(tǒng)的控制算法及組態(tài)2.1基本及復(fù)雜控制算法2.2現(xiàn)代控制理論控制算法教學(xué)要求：熟練掌握DCS的基本及復(fù)雜控制算法；掌握DCS的現(xiàn)代控制理論控制算法。重點(diǎn)：基本及復(fù)雜控制算法。難點(diǎn)：現(xiàn)代控制理論控制算法。61、23.集散控制系統(tǒng)的操作和組態(tài)3.1DCS操作方式及組態(tài)3.2DCS各種常見的顯示畫面教學(xué)要求：了解工業(yè)過(guò)程中DCS操作系統(tǒng)方式及組態(tài)設(shè)計(jì)方法，能夠針對(duì)實(shí)際工藝過(guò)程設(shè)計(jì)各種常見顯示畫面的組態(tài)。。重點(diǎn)：各種常見顯示畫面的組態(tài)方法。難點(diǎn)：DCS操作系統(tǒng)方式及組態(tài)。241、2、34.集散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.2集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議教學(xué)要求：掌握常用工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，按照集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，搭建系統(tǒng)平臺(tái)；了解IEEE各協(xié)議在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中用途。重點(diǎn)：IEEE各協(xié)議及用途。難點(diǎn)：集散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。41、2、35.集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)5.1工程設(shè)計(jì)的基本程序5.2招標(biāo)文件的編制、可靠性、易操作性、其他性能指標(biāo)、評(píng)估和選型方法教學(xué)要求：理解并掌握DCS工程設(shè)計(jì)的基本程序過(guò)程；熟練掌握DCS工程設(shè)計(jì)中招標(biāo)文件的編制。重點(diǎn)：工程設(shè)計(jì)招標(biāo)文件的編制。難點(diǎn)：工程設(shè)計(jì)招標(biāo)文件的編制。41、2、3合計(jì)2482.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.DCS軟硬件體系結(jié)構(gòu)及典型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：DCS軟硬件體系結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉DCS軟硬件的基本結(jié)構(gòu)及組成；學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)備安全操作規(guī)范。412.DCS組態(tài)軟件應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：DCS組態(tài)軟件的使用。實(shí)驗(yàn)要求：掌握DCS組態(tài)軟件的使用。42、3合計(jì)8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解集散控制系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計(jì)原理，在掌握基本和現(xiàn)代控制理論算法的基礎(chǔ)上，具有進(jìn)行集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生理解集散控制系統(tǒng)的算法和結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.教材：（1）黃海燕，余昭旭.集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第四版）[M]..北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2021.（2）周榮富，陶文英.集散控制系統(tǒng)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2020.1.2.參考書：（1）劉美.集散控制系統(tǒng)及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2014.（2）張德泉等.集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.（3）申忠宇，趙瑾.基于網(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)[M].北京：\o"機(jī)械工業(yè)出版社"化學(xué)工業(yè)出版社，2021.3.期刊：（1）自動(dòng)化學(xué)報(bào)[J].北京：中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)；（2）\o"石油工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用"石油工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用[J].北京：中國(guó)煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院.（3）自動(dòng)化與儀表[J].天津：天津市工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）中國(guó)工控網(wǎng)，.（2）浙大中控技術(shù)股份有限公司，.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況、回答問(wèn)題、隨堂測(cè)試、期中考試等進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?42作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?42實(shí)驗(yàn)20（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?064期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核學(xué)生對(duì)集散控制系統(tǒng)的概念及構(gòu)成，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的集散控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、組態(tài)和評(píng)估的基本方法和步驟的掌握程度等內(nèi)容?！獭獭?52510合計(jì)：100分433918八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試（或大作業(yè)）等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末試卷成績(jī)（或大作業(yè)成績(jī)）和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%）；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)25筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)25作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)1次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%.不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%.不交作業(yè)3次以上，準(zhǔn)確率小于60%。實(shí)驗(yàn)50實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程熟練、規(guī)范，遵規(guī)