广东省高等教育自学考试《化工仪表及自动化》是一门深入学习化工生产过程中自动化技术的专业课程,旨在培养具有化工自动化知识的专业人才。课程围绕着自动控制系统的概念、化工过程的数学建模、检测仪表与传感器、控制仪表、执行器、控制系统设计等方面展开。
首先,自动控制系统基本概念是学习的重点,包括控制系统的基本组成、表示形式以及分类。控制系统由输入、控制器、执行器和被控对象等部分构成,通过负反馈实现稳定控制。过渡过程和品质指标是衡量控制系统性能的关键,如稳定性、快速性、准确性等。
其次,过程特性及其数学模型是理解化工自动化基础。化工过程的特点如非线性、时变性等需通过数学模型进行描述,这涉及到对象的动态特性参数,如时间常数、滞后等。
检测仪表与传感器部分涵盖压力、流量、物位、温度等关键参数的测量,现代检测技术的发展拓宽了仪表的应用领域,例如智能传感器的应用。
自动控制仪表包括模拟式、数字式控制器以及可编程序控制器(PLC),它们在控制系统中起到核心作用,影响系统响应和性能。
执行器如气动和电动执行器,电-气转换器和阀门定位器等是控制指令转化为实际动作的关键设备,而数字阀和智能控制阀则代表了现代控制技术的进步。
简单控制系统和复杂控制系统的设计与分析是课程的核心,包括串级、均匀、比值、前馈、选择性及分程控制系统,这些在实际化工生产中广泛应用,如流体输送设备、传热设备、精馏塔、化学反应器的控制。
计算机控制系统,特别是集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)和网络控制系统,是现代化工自动化的重要组成部分,提高了系统的集成度和灵活性。
最后,课程还涵盖了自适应控制、预测控制等新型控制策略,以及典型化工单元的控制方案,以培养学生的工程实践能力。
总的来说,这门课程不仅要求学生掌握基础理论,更强调将所学应用于解决实际生产问题,以适应不断发展的化工自动化需求。通过深入学习,学生将能够理解和设计各种化工过程的自动化系统,为未来的工艺设计和控制提供坚实的技术支持。