（中等职业教育化学工艺专业适用）

 

编写说明

1．本教材适用于中等职业教育化学工艺专业，依据教育部审定下发的化学工艺专业《工业电器与仪表教学大纲》编写。

2．本教材力求把握中等职业教育的培养目标，贯彻面向二十一世纪中等职业教育教材建设的精神，打破传统的思维模式，注重教材的实用性同理论性相结合。在兼顾知识的系统性和相对完整性的同时，不拘泥于原有学科体系相对片面完整性的局限，尽量降低原传统类教材中实用价值较小的理论性内容要求，从满足工艺专业的实际岗位能力需要和符合教育规律出发，本着以能力培养为本、注重全面素质培养的原则，介绍了以下几个方面的内容：

（1）基本电工学、电子学基础；

   （2）工业常用电器设备的种类、构成及用途；

   （3）生产过程中温度、压力、物位、流量、转速等基本参数的测量方法以及常用的检测仪表及其使用方法；

   （4）生产过程中控制系统的构成、控制仪表的简单工作原理及使用方法；

   （5）生产过程控制过程中常用控制规律；

   （6）新型电器设备、新型仪表和新型控制系统在生产过程中的应用。

目的是使学生通过本门课程的学习，了解常用工业电器与仪表的基本工作原理。教学重点教会学生掌握常用电气设备和仪表的使用方法，初步具有工业常用电器和仪表的应用能力和对常见工业过程控制系统的分析能力。

3．现代工业过程中工业电器与仪表的使用十分广泛，新型仪表不断推出，但就教材的通用性考虑，本教材中仍以常用的工业电器、检测仪表、控制仪表为主要教学内容，同时力求突出高新技术在教学内容中所占比重。

4．在介绍新型控制仪表PLC时，以目前应用较为广泛的SIMATIC（西门子）S7系列及欧姆龙C20P系列为背景机，主要介绍其使用；在介绍现场总线控制系统时，基于课时和教材篇幅考虑，主要介绍SMAR系统的操作，而对其他总线控制系统（如CAN总线系统、LonWorks总线系统、ProfiBus总线系统、FF总线系统等）未作阐述。旨在使学生了解和掌握一种正被广泛应用的技术，同时培养学生自学其他技术的能力。

5．教材中的绝大部分插图将尽最大可能采用计算机制图或实际图片，部分内容的讲解将运用多媒体教学手段进行，以便提高教学效果。

6．为适应不同学制、不同学时的教学要求，本提纲中带“*”的章节内容作为选学内容。

 

                                      二〇〇一年九月

 

学 时	编 写 内 容	说    明
2	绪论 1.本课程的性质、任务 2.本课程研究的对象及内容 3.本课程正确的学习方法	阐述本课程性质、任务，介绍本课程主要的教学内容以及同其他课程、知识的衔接与联系，介绍对应于本课程的正确学习方法。
34+2*	第一篇   工业电器设备
12	第1章 电工技术基础
2	1.1直流电路特性 1.1.1电路的组成 1.1.2电流、电压和电阻 1.1.3欧姆定律和克希荷夫定律	介绍电阻、电流、电势、电压的概念和基本定律及其应用，着点阐述简单电路的计算公式，使学生掌握简单电路的计算方法。
2	1.2电磁特性    1.2.1电流的磁场 1.2.2描写磁场的几个物理量 1.2.3电磁感应 1.2.4自感、互感、涡流	介绍磁场的概念以及电磁感应现象，了解自感、互感、涡流概念，旨在使学生理解磁效应及电磁力。
4	1.3 交流电路特性    1.3.1单相交流电路       1.3.1.1交流电和正弦交流电 1.3.1.2正弦交流电的几个基本物理量 1.3.2基本交流电路 1.3.2.1纯电阻电路 1.3.2.2纯电感电路 1.3.2.3纯电容电路 1.3.2.4 R、L、C串并联电路 1.3.3三相交流电路 1.3.3.1三相交流电路中电源的联接 1.3.3.2三相交流电路中负载的联接 1.3.3.3三相电功率	介绍正弦交流电量的三个要素即幅值、角频率和初相位概念，介绍交流作用下纯电阻、纯电感、纯电容电路和电阻电感串联电路、电感电容并联电路，介绍电功率及功率因数概念，重点阐述三相交流电电源和负载的联接方法
	习题1
8	第2章 电子技术基础
1	2.1基本电子元件及特性 2.1.1半导体二极管的特性 2.1.2三极管（晶体管）特性	介绍二极管、三极管的特性（特性曲线）及作用。
1	2.2整流与滤波电路 2.2.1单相半波及全波整流电路 2.2.2滤波电路	简单介绍半波和全波整流电路的作用及构成。
2	2.3单管放大电路 2.3.1晶体管放大电路结构及原理 2.3.2静态工作点的确定 2.3.3倒相放大及放大倍数的计算	介绍晶体管放大电路的组成及特性，使学生理解交流放大电路中主要参数的计算方法。
1	2.4多级放大器 2.4.1级间耦合 2.4.2放大电路中的反馈	介绍晶体管多级放大电路的组成，使学生了解多级放大电路中的级间耦合现象及信号反馈概念。
1	2.5直流放大器与稳压电路 2.5.1直流放大器的结构组成 2.5.2直流稳压电路	介绍直流放大电路与稳压电路作用及组成。

 

 

 

 

 

学 时	编 写 内 容		说    明
0.5	2.6线性集成电路与运算放大器 2.6.1线性集成电路极其应用 2.6.2运算放大器的工作原理及应用		简单介绍线性集成电路和运算放大器的应用
1	2.7脉冲与数字电路 2.7.1脉冲信号与数字的联系 2.7.2基本逻辑门电路 2.7.3计数器与寄存器		简单介绍基本逻辑门电路和脉冲数字电路技术的简单应用。
0.5	2.8模/数与数/模转换 2.8.1 A/D转换概念 2.8.2 D/A转换概念		简单介绍A/D转换及D/A转换概念，使学生了解两种转换的意义。
	习题2
6	第3章 异步电动机
0.5	3.1三相异步电动机的基本结构 3.1.1定子 3.1.2转子		简单介绍三相异步电动机的基本结构，使学生了解异步电机的构成。
0.5	3.2三相异步电动机的工作原理 3.2.1旋转磁场 3.2.2电磁转矩		简介旋转磁场和电磁转矩的概念和三相异步电机的基本工作原理。
0.5	3.3三相异步电动机的额定值		介绍铭牌数据的含义。
1	3.4三相异步电动机的起动、正反转和制动 3.4.1直接起动和降压起动 3.4.2异步电动机的正反转控制 3.4.3调速与制动		介绍三相异步电动机的起动、正反转、制动（能耗及反接制动）控制方法及调速方法（变极与变频）。
0.5	3.5 单相异步电动机		简介其特点、构造和应用
1	3.6电动机的运行控制和维护 3.6.1电动机的手动控制设备 3.6.2电动机的低压保护电器 3.6.3电动机轴承的维护和润滑 3.6.4异步电动机的简单故障分析		重点介绍保证电动机正常运行的一般控制和维护方法及电动机简单故障的分析方法。此部分内容辅以多媒体手段教学。
	习题3
2*	第4章 变压器*		（选修内容）
1*	4.1变压器的结构及工作原理 4.1.1变压器的基本结构 4.1.2变压器的工作原理		简介变压器的作用、基本结构和简单工作原理。
1*	4.2变压器的分类与铭牌 4.2.1变压器的分类 4.2.2变压器的铭牌数据		简介变压器的分类，说明变压器的铭牌数据含义。
	习题4
6	第5章 电工测量与仪表
3	5.1电流、电压、功率测量及仪表 5.1.1常用电工测量仪表及分类 5.1.2电流、电压测量与仪表 5.1.3功率测量与仪表 5.1.4功率因数表		概述常用电工量的测量及测量仪表，介绍电工仪表的分类及各类仪表的特性和作用。
1	5.2万用表 5.2.1万用表的性能特点与结构 5.2.2万用表的使用规则及方法		介绍万用表的用途、性能特点、组成结构和使用方法。
	习题5
学 时	编 写 内 容	说    明
2	第6章 安全用电及节约用电
0.5	6.1 化工企业供电 6.1.1企业供电特点 6.1.2供电系统及装置	概述一般化工企业供电的特点，简介供电系统和装置概况。
1	6.2 电气安全 6.2.1触电危害及触电方式 6.2.2绝缘、屏护、接地及接零 6.2.3静电的危害与防护	简述触电和静电的危害及触电方式，介绍绝缘、屏护、接地、接零及静电防护等安全用电方法。此节内容运用多媒体或录像进行教学。
0.5	6.3 节约用电	简述节约用电的意义和方法。
	习题6
	本篇内容小结
28+26*	第二篇 工业控制及仪表
2	第7章 过程检测仪表概述
1	7.1检测过程及检测误差 7.1.1检测过程 7.1.2检测误差分析 7.1.3仪表的精度与量程	简述检测过程及检测误差概念，简介误差的分析计算方法以及误差同仪表精度和量程的关系。
1	7.2   过程检测仪表的分类 7.2.1检测仪表的系统结构 7.2.2检测仪表的分类	概述过程检测仪表的基本结构框架，简介过程检测仪表的分类。
	习题7
4	第8章 压力、物位检测仪表
0.5	8.1压力及压力检测基本概念 8.1.1压力的定义 8.1.2压力的检测单位 8.1.3压力的表示方法	简述压力概念和压力表示方法，使学生掌握压力计量标准单位制。
2	8.2   常用测压方法及仪表     8.2.1常用压力检测仪表及分类  8.2.2压力检测仪表的使用	简介压力检测的方法及压力检测仪表的分类，重点介绍常用测压仪表的使用方法。
1	8.3   物位检测的概念与物位检测    8.3.1物位检测的概念 8.3.2物位检测仪表的分类 8.3.3物位检测仪表的使用	简述物位检测概念、检测方法及检测仪表，介绍常用物位检测仪表的使用以及使用中应注意的问题。
0.5	8.4压力及物位检测仪表的发展动态 8.4.1压力及物位检测技术发展动态 8.4.2新型压力、物位检测仪表简介	简单介绍新技术在压力检测和物位检测仪表中的应用及新型压力、物位检测仪表。可通过录像介绍新型仪表。
	习题8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学 时	编 写 内 容	说    明
4	第9章 流量检测仪表
0.5	9.1 流量检测基本概念 9.1.1流量的定义 9.1.2流量的单位	简述流量的定义、流量检测概念及流量的表示单位。
2	9.2 常用流量测量方法及仪表 9.2.1速度式流量检测仪表 9.2.1.1节流式流量计的检测原理 9.2.1.2标准截流装置 9.2.1.3非标准节流装置介绍 9.2.2 容积式流量检测仪表 9.2.3 质量式流量检测仪表	介绍常用的流量检测方法和相应的流量检测仪表，重点介绍节流式流量计的工作原理和常用节流装置及其使用。
1	9.3 流量的信号的转换    9.3.1 流量信号的传送与输出 9.3.2 差压变送器 9.3.3 电容式差压变送器	简述流量检测信号的输出与传送方法，介绍常用流量的显示与记录仪表及使用。
0.5	9.4 流量检测仪表新近发展动态	简介流量检测仪表新近发展动态（可通过录像进行）。
	习题9
2	第十章 温度检测仪表
1.5	10.1温度检测的基本概念     10.1.1`温度检测概述     10.1.2实用温标	概述温度及温度检测概念，简介国际实用温标。
	10.2 常用测温元件及温度变送器 10.2.1热电偶 10.2.1.1热电偶测温原理 10.2.1.2热电偶的结构 10.2.1.3热电偶冷端温度补偿    10.2.2热电阻  10.2.2.1热电阻测温原理  10.2.2.2热电阻的结构    10.2.3温度变送器	简介测温元件分类，介绍常用热电偶、热电阻的测温原理及其使用；简述温度检测信号的输出、传送方法和相关仪表组合应用。
0.5	10.3自动平衡式显示仪表    10.3.1动圈显示仪表    10.3.2自动平衡式显示	简介自动平衡式显示记录仪表的使用。
	10.4 测温仪表新近发展动态	简介温度检测仪表的新近发展动态（可通过录像进行）。
	习题10
4*	第11章 成分分析仪表*	（选修内容）
1	11.1概述	概述成分分析仪表的作用与特点。
	11.2成分分析仪表的组成与分类     11.2.1成分分析仪表的组成框图     11.2.2工业成分分析仪表的分类	简介成分分析仪表基本结构框图及工业成分分析仪表的分类。
3	11.3常用成分分析仪表    11.3.1热导式气体分析器 11.3.2热磁式氧分析器    11.3.3氧化镐氧分析器 11.3.4工业电导仪 11.3.5工业酸度计 11.3.6红外线气体分析器 11.3.7工业气相色谱仪	简介常用工业成分分析仪表在工业过程检测中的应用，重点介绍热导式成分分析器、氧化镐氧分析器、红外线气体分析器和工业气相色谱仪的使用方法及在实际中的应用。
	习题11
学 时	编 写 内 容	说    明
6	第12章 过程控制仪表
2	12.1过程控制仪表概述 12.1.1过程控制仪表的特点与分类 12.1.2过程控制仪表的信号制与传输方式双位控制	简述工业过程控制仪表的特点、分类、相关仪表间的信号传送方式及信号制。
1	12.2常规控制规律特性及其作用     12.2.1双位控制     12.2.2比例控制     12.2.3比例积分控制     12.2.4比例微分控制  12.2.5比例积分微分控制	介绍常规控制规律的特性和作用，使学生理解各常规控制规律的用途，理解常规控制规律选用规则。
3	12.3过程控制仪表的使用 12.3.1调节单元仪表 12.3.1.1 DDZ—Ⅲ基型调节器的使用 12.3.1.2数字式调节器介绍 12.3.2其他单元仪表 12.3.2.1变送单元仪表简介 12.3.2.2运算单元仪表简介 12.3.2.3显示单元仪表简介	以DDZ---Ⅲ基型调节器为背景机，介绍调节单元仪表的使用方法和使用中应注意的问题。简要介绍其他单元仪表的作用及同调节仪表间的联系。此部分内容的教学辅以多媒体课件或录像进行。
	习题12
2	第13章 执行器
1	13.1气动薄膜调节阀的作用及结构组成 13.1.1气动薄膜调解阀的作用、特点、分类 13.1.2 气动薄膜调节阀的结构组成及工作原理	概述气动薄膜调节阀的作用、特点、结构、工作原理及分类。、
1	13.2电/气转换器与阀门定位器 13.2.1电/气转换器 13.2.1.1电/气转换起的作用 13.2.1.2电/气转换器的使用 13.2阀门定位器 13.2.1阀门定位器的作用 13.2.2阀门定位器的使用	介绍电/气转换器和阀门定位器作用、结构和工作原理，使学生掌握电/气转换器和阀门定位器的使用方法。此部分内容的教学辅以多媒体课件或录像进行。
	习题13
8	第14章 过程控制系统
2	14.1过程控制系统的作用、组成及品质 14.1.1过程控制系统作用及特点 14.1.2过程控制系统的组成 14.1.3过程控制系统的符号及图例	概述工业过程控制系统的作用，介绍简单过程控制系统的基本组成。
1.5	14.2控制对象及特性    14.2.1对象及对象动态特性 14.2.2对象特性参数对控制过程的影响 14.2.2.1放大倍数K及其对控制过程的影响 14.2.2.2时间常数T及其对控制过程的影响 14.2.2.3滞后时间τ及其对控制过程的影响	简述过程控制系统中对象的含义，介绍一般常见对象的动态特性曲线以及描述对象特性的参数和对象特性参数对控制过程的影响，使学生了解对象特性参数的作用。
1	14.3控制系统中调节器的正、反作用的确定 14.3.1控制系统中调节器正、反作用确定的意义 14.3.2控制系统中调节器正、反作用的确定准则	简述控制系统中调节器的正、反作用开关的意义及正、反作用的确定准则。
2.5	14.4简单控制系统的投运及参数整定    14.4.1 调节器调节规律的选择与参数的工程整定 14.4.2系统投运前的准备工作 14.4.3控制系统的投运	介绍控制系统中调节器参数整定的方法，及控制系统投运步骤，使学生了解并熟悉调节器参数整定方法和系统投运的过程。此部分内容的教学可借助仿真系统进行。
1	14.5简单控制系统实例	简介一具体简单控制系统的组成及控制系统的动作过程，加深学生对过程控制系统作用的理解。
	习题14

 

学 时	编 写 内 容	说    明
8*	第15章 其他控制系统*	（选修内容）
4*	15.1复杂控制系统简介 15.1.1串级控制系统 15.1.1.1串级控制系统的作用、特点及系统构成 15.1.1.2串级控制系统的动作过程 15.1.2比值控制系统 15.1.2.1比值控制系统的作用、特点及系统构成 15.1.2.2比值控制系统的动作过程 15.1.3前馈控制系统 15.1.3.1前馈控制系统的作用、特点及系统组成 15.1.3.2前馈控制系统的动作过程 15.1.4冲量控制系统 15.1.4.1冲量控制系统的作用、特点及系统组成 15.1.4.2冲量控制系统的动作过程 15.1.5均匀控制系统 15.1.5.1均匀控制系统的作用、特点及系统组成 15.1.5.2均匀控制系统的动作过程	简要介绍串级控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、冲量控制系统、均匀控制系统等复杂控制系统的作用、特点、系统组成、系统抗干扰能力和适用情况，使学生了解复杂控制系统的一般选用规则。
2*	15.2信号报警和联锁保护系统 15.2.1信号报警系统的功能和组成 15.2.2信号报警系统的基本工作状态及报警灯的意义 15.2.3联锁保护	介绍常见信号报警和联锁保护系统的功能及系统组成，使学生理解信号报警系统中各报警灯的含义及联锁保护系统的作用，掌握信号报警和联锁保护的操作。此部分内容的教学辅以多媒体课件或录像进行。
	习题15
6*	第16章 集散控制系统简介*	（选修内容）
1*	16.1计算机控制与控制系统的组成    16.1.1计算机控制简述 16.1.2计算机控制系统的特点与组成 16.1.3计算机控制系统的分类 16.1.3.1集中控制系统 16.1.3.2集散控制系统  16.1.3.3分布使控制系统 16.1.4计算机控制系统的发展趋势	概述计算机控制系统的性能特点、组成框架、分类、发展概况与发展趋势。
1*	16.2集散控制系统特点及构成 16.2.1集散控制系统的特点 16.2.2集散控制系统的基本构成	介绍集散型控制系统的特点和系统的基本构成。
3*	16.3集散控制系统的操作 16.3.1 TDC----3000系统的基本操作 16.3.2 CENTUM—CS系统的基本操作	具体介绍TDC—3000系统和CENTUM--CS系统使用方法，使学生掌握此二系统的基本操作。此部分内容的教学辅以多媒体课件或录像进行。
1*	16.4现场总线控制系统    16.4.1现场总线控制系统发展过程 16.4.2主要现场总线控制系统简介    16.4.3 SMAR现场总线控制系统的构成与操作      16.4.3.1 SMAR总线系统的构成                                   16.4.3.2 SMAR总线系统的操作	概述现场总线控制系统的发展简况与发展趋势，简介总线控制系统的特点、构成框架及分类，以SMAR总线控制系统为背景，简单介绍总线控制系统的使用。
	习题16

 

 

 

 

 

 

 

 

学 时	编 写 内 容	说    明
8*	第17章 可编程控制器*	（选修内容）
1*	17.1可编程控制器（PLC）概述 17.1.1可编程序控制器（PLC）的发展过程 17.1.2可编程序控制器（PLC）的功能与特点	概述可编程序控制器（PLC）的功能、特点与发展简况。
1*	17.2可编程控制器的基本构成及工作原理 17.2.1 PLC的硬件、软件组成 17.2.2 PLC的工作原理	简介可编程控制器的硬、软件基本构成及工作原理。
2*	17.3 典型PLC介绍 17.3.1SIMTIC S7系列PLC 17.3.2欧姆龙C系列PLC	介绍SIMTIC--S7系列PLC的基本指令系统及实际操作运用。此部分内容的教学辅以多媒体课件或录像进行。
2*	17.4 PLC应用举例	通过一具体实例，介绍PLC的实际应用及操作。此部分内容的教学辅以多媒体课件或录像进行。
	习题17
	本篇内容小结
26+4*	第三篇  应用与实践
8+4*	第18章 基本实验
2	18.1实验1、直流电路基本特性实验
2	18.2实验2、三相交流电路负载联接演示实验
2	18.3实验3、三相异步电动机的起动及控制实验
2	18.4实验4 电工量测量及万用表使用实验
2*	18.5实验5 串级控制系统操作实验
2*	18.6 实验6 可编程控制器应用实验
18	第19章 基本实验
2	19.1 综合实验一：日光灯电路的安装及功率因数的提高实验
2	19.2 综合实验二：温度测量系统组成实验
2	19.3综合实验三：控制系统参数整定和投运实验
12	19.4综合实验四：典型化工单元控制系统（仿真）操作实验： 实验一、换热器控制系统操作实验实验二、管式加热炉控制系统操作实验实验三、精馏塔控制系统操作实验实验四、压缩机控制系统操作实验实验五、离心泵控制系统操作实验实验六、固定床反应器控制系统操作实验实验七、流化床控制系统操作实验	实际教学中，可任意选择其中4---5个实验，不要求完成全部仿真实验项目。

 

 

 

 

主要参考文献：

1．《化工电气和化工仪表》 李守忠 陈云明 冯立坤 张少波 编                                   化学工业出版社 2000.8 2．《自动检测技术及仪表控制系统》 张宝芬 张 毅 曹 丽 编著                                   化学工业出版社 2000.12 3．《过程控制仪表》 辽宁省石油化工学校  刘巨良 主编                                   化学工业出版社 1999.04 4．《化工电器及仪表》     泸州化工学校 尹廷金 主编                                   化学工业出版社 2001.03 5．《过程检测仪表》       南京化工学校 王永红  主编                                    化学工业出版社 1999.09 6．《电工学》（上、下）（第四版） 秦曾煌 主编                                      高等教育出版社 1996.02 7．《集散型控制系统的设计与应用》  王常力 廖道文  主编                                     清华大学出版社 1993.06 8．《单片机与可编程控制器》 朱家建  主编                                    高等教育出版社1999.05 9．《可编程序控制器原理及应用》王卫兵  高俊山  韩剑辉  周卫东 编著                                    机械工业出版社1998.08 10．《生产过程计算机控制》 贾清水  主编                                   化学工业出版社2001.05 11．《可编程序控制器操作手册》 上海欧姆龙自动化有限公司  1997 12．《可编程控制器原理及应用》  彭利标 徐耀生 王芯 编著                                西安电子科技大学出版社  1999