内科大自动化导论结课作业

1、自动化学科概论结课作业 姓名: 班级： 学号：1 根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？在短短一百年中，自动控制理论得到了令人吃惊的发展，对人类社会产生了巨大的影响。从我国古代的指南车、工业革命时期的瓦特蒸汽机到美国MIT研制出第一台数控机床、我国成功发射飞船，都显示着自动控制技术的重要性。自动化科学与技术是自动化的源泉与基础。那么自动化科学与技术的核心是什么呢？以我目前的理解来看，我认为自动化科学与技术的核心是是反馈；自动化设备的核心是控制器，控制器的检测、计算和执行三部分就构成一个基本的反馈环，反馈的基本原理是检测实际输出与期望输出之间的差值，然后进行误

2、差补偿，计算出控制量，并用控制器来控制工作对象，使实际输出与期望输出接近，减小其误差趋向于零。 自动化科学的特点：1. 自动化科学的数学属性严密的理论特征。2. 自动化科学的对象特性鲜明的改造世界的特征。3. 自动化科学的系统与社会属性系统的复杂性特征。4. 自动化科学的渗透与扩散特性普遍适用特征。2 开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用? 开环控制系统与闭环控制系统是自动控制系统中的重要部分开环控制系是不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统；闭环控制系统是可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统。开环系统与闭环系统主要的区别是有无反馈环节

3、，闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统；开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。开环系统流程方框图给定量控制器被控对象被控量执行器闭环系统流程方框图检测装置比较器控制器执行器被控对象给定量被控量控制量 + -  一个自动控制系统要能很好地完成任务，首先必须工作稳定，同时还必须满足调节过程的质量指标要求。即：系统的响应快慢、稳定性、最大偏差等。很明显，自动控制系统总希望在稳定工作状态下，具有较高的控制质量，我们希望持续时间短、超调量小、

4、摆动次数少。为了保证系统的精度，就要求系统有很高的放大系数，然而放大系数一高，又会造成系统不稳定，甚至系统产生振荡。反之，只考虑调节过程的稳定性，又无法满足精度要求。因此，调节过程中，系统稳定性与精度之间产生了矛盾。如何解决这个矛盾，可以根据控制系统设计要求和实际情况，在控制系统中插入“校正网络”，矛盾就可以得到较好解决。这种“校正网络”，有很多方法完成，其中就有PID方法。简单的讲，PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD"元件组"成的。3 “实体控制”类知识结构与体系的特点是什么？参照内蒙古科技大学自动化专业培养教学计划，你认为在基础课、专业基础课和专业课中，各

5、有哪几门课程是主要的？你准备如何学好这些课程？实体的控制，及工程中具体对象的控制，是自动化科学技术中最基本、也是最实在的控制，最充分地体现了自动化科学技术的作用是如何有效地利用信息来促进能量与物质的有效利用。根据“实体控制”类研究的特点，并把握住工程中具体对象的控制可归纳出“实体控制”类知识结构于知识体系的特点是：1. 工程的特点。（学习如何将自动化科学技术的原理与方法转化为工程应用技术）2. 专门自动化的特点。（针对不同的对象，形成具有专门针对性的自动化，如商业自动化、化工自动化、电力自动化） 我认为我校基础课中高数和复变函数是比较重要的；专业基础课中电路、模电和数电是比较重要的，其次是电机

6、与拖动；专业课中自动控制原理、电气控制与PLC技术、电力拖动自动控制系统、自动化仪表与过程控制是比较重要的。想要学好这些课程，必须一步一步来，基础课必须学好，以后才能学好专业课。4 参考内蒙古科技大学自动化专业培养教学计划，通过网络查询两门自动化专业相关课程一些机构培训班培训的内容、学时数、培训方式及价格？你将重视在学校学习该课程吗？如何学习？ 自动化培养方案中PLC的课程在北京雅培自动化技术培训中心有一些相关课程，例如西门子PLC S7-300编程组，实训的内容主要有如下：1.PLC的模块特性、硬件结构、安装、维护，比较分析300PLC及400PLC的应用2.STEP 7的软件安装及授权管理

7、要求3.STEP 7硬件组态(多机架、远程I/O、智能从站CPU-CPU)硬件网络升级及GSD文件应用，包括360及365应用及区别、智能称重模块的应用等等4.STEP 7软件NetPro网络结构的应用，包括基于S7的通讯、基于TCP的通讯及基于unspecified的通讯方式的应用5.S7-300数据存储结构及寻址方式6.仿真器PLC-SIM的应用及基于PLC-SIM诊断从站功能等等7.基本指令、各种块的作用及符号表的使用，期间包括FBD、STL的深入应用等等（结合实例和练习）8.STEP 7软件程序的调试（符号表应用、状态表的应用、数据类型结构的设置及调试中的修改值、强制、诊断等）9.模拟

8、量的处理及PID控制程序的应用，包括基于PID的无扰切换的实现（结合实例和练习）10.PLC的程序结构及执行机理（介绍线性化编程、模块化编程及结构化编程）案例11.FM350编码器模板及功能块在STEP 7中的应用（结合STEP 7，实际应用举例）12.工业通讯网络的应用(MPI、Profibus、工业以太网、无线通讯、MODBUS通讯)13.S7-300/400故障分类、故障排查及组织块的应用 这个课程的培训方式为集训，培训时间是13天，费用是4500元。 变频器维修维护培训在中国工业自动化培训网课程，内容如下：课程一：变频器维修维护及保养技术培训一、 异步电动机和变频调速的基本原理。二、

9、变频器的基础知识。三、 变频器的使用。四、 变频器的日常维护。五、 变频调速系统常见故障与处理方法。六、 变频器修理。（常见典型故障选若干案例进行讲解）。七、课堂剖析变频器内部结构，巩固变频器检测方法，加深了解变频器的工作过程。在机分析故障原因，寻找故障点，介绍处理方法等。八、技术互动交流：课程二：西门子PLCS7300/400可编程序控制器编程与维护培1、PLC的硬件功能、选型、安装、接线和常见注意事项。2、STEP 7 V5.4编程软件安装、使用、卸载和注意事项。3、S7-300/400的编程语言、编程元件、指令系统（应用指令和特殊指令）。4、STEP 7程序的在线调试及在线故障诊断：在线

10、连接；程序的上传下载；硬件调试与故障诊断-CPU模块、I/O模块（开 关量、I/O模块、模拟量）、电源模块的故障分析与处理；编程序在线测试；常见故障查找与排除。5、S7300 PLC外部故障及检测：I/O、通信、电源、EMC与干扰等故障处理。6、S7300 PLC、S7300-S7300 PLC的通讯、S7300-S7400 PLC的通讯、PLC与上位机之间通讯。7、PLC与人机界面的通讯原理、方法及实例。8、WINCC与PLC的通讯连接及WINCC组态软件的应用。 这个课程的培训方式为集训，培训时间是20天，费用是12000元。首先从价格方面看，比学校课程要贵的多，所以我们要非常珍惜在学校的

11、课程，好好利用学校的资源，更好地学习自动化专业知识。5 自动化专业人才需要哪5方面的知识？哪4方面的素质？哪4方面的能力？他们的相互关系？ 自动化专业对本科生的培养目标是：自动化工程师或科学家的“雏形”。这意味着每一位自动化专业学生将来都能成为自动化工程师或科学家，通过四年自动化教育的培养使每一位学生都具备自动化工程师或科学家的基本素质、基本能力、和基本完整的知识结构。具体来说，对自动化专业人才的要求包括五个方面的知识要求、四个方面的素质要求、四个方面的能力要求。 五个方面的素质要求是工具性知识、人文社会科学基础知识、自然科学基础知识、工程技术基础知识、自动化专业知识；四个方面的素质要求是思想

12、道德素质、科学素质、文化素质、身心素质；四个方面的能力要求是获取知识能力、应用知识能力、创造知识能力、科研创新能力。 知识、能力、和素质是进行高科技创新的基础，真确理解三者的内涵及其关系很重要。知识是基础，是能力和素质的载体；能力是知识的综合体现，实在获取知识过程中，经培养训练和实践锻炼而形成的；素质是人在获取知识、应用知识和创造知识过程中，在社会化过程中形成的相对稳定的各种品质的总和。知识和能力可以相得益彰，而高的素质可以推动知识和能力的拓展。6 自动化学科与专业在发展中形成了那些鲜明的特色？ 1.具有多科学交叉、内涵丰富、外延宽广的特点，学生知识面宽，因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型

13、人才。 2.突出的方法论特点，学生得益于具体有方法论性质的科学方法、科学思想的熏陶，思维严谨，思想开阔、有深度，非常有利于培养具有创新能力的人才。 3.系统集成的特点突出系统与集成的思想、方法，有利于培养“将才”、“帅才”。7 列出自动化领域著名公司、研究院所、大学与重要学术期刊。 自动化领域著名的公司罗克韦尔公司 罗克韦尔公司，总部设在美国韦斯康星州密尔沃基市的罗克韦尔(Rockwell)是一家拥有百年历史的工业自动化 跨国公司。公司在如此残酷竞争中求得如此大成绩的发展，证明了公司强大的实力，活力，及其对市场的敏锐观察能力，适应能力和深久的企业文化。西门子公司 西门子工业业务领域作为全球领先

14、供应商之一，为工业客户提供创新环保的产品与解决方案。凭借完整的自动化技术与工业软件、扎实的行业市场专业知识以及以技术为基础的服务，工业业务领域帮助客户提高生产力、效率和灵活性。西门子工业业务领域能够提供全球独一无二的自动化技术、工业控制和驱动技术以及工业软件，能够满足生产企业的所有需求，涵盖整个价值链从产品设计和开发，到产品生产、销售和服务。艾默生公司 互通信息、信守承诺、高瞻远瞩、业绩非凡、以客户为本、卓尔不凡这就是当今Emerson公司及其员工的特性。Emerson公司是站在科技最前沿、世界上管理最佳的企业之一。一个多世纪以来，Emerson公司一直是以技术与工艺相结合著称，为客户提供解决

15、方案。随着技术的发展以及客户需要的转变，Emerson公司更是以解决难题、为客户创造机遇为己任。霍尼韦尔公司 霍尼韦尔国际（Honeywell International）是一家营业额达380亿美元的多元化、高科技的先进制造企业。在全球，其业务涉及航空产品和服务，楼宇、家庭和工业控制技术、汽车产品、涡轮增压器、以及特殊材料。霍尼韦尔公司总部位于美国新泽西州莫里斯镇，公司股票在纽约、伦敦和芝加哥股票交易所上市交易。施耐德公司 全施耐德电气(中国)投资有限公司施耐德电气(中国)投资有限公司球能效管理专家施耐德电气为100多个国家的能源及基础设、工业、数据中心及网络、楼宇和住宅市场提供整体解决方案，

16、 其中在能源与基础设施、工业过程控制、楼宇自动化和数据中心与网络等市场处于世界领先地位，在住宅应用领域也拥有强大的市场能力。致力于为客户提供安全、可靠、高效的能源，施耐德电气2008年的销售额为183亿欧元，拥有114,000名员工。 8 通过中国工控网或CNKI网查阅，阐述一个自动化应用实例。 基于PLC和无线传感器网络的光电监测系统构建 随着光电技术的飞速发展和现场监测自动化程度要求的提高，监测系统在军民用许多领域具有广泛的应用。光电传感器品种、结构、形式灵活多样，体积小，作为监测部件已被大量用于监测系统中。1光电监测系统构成及工作原理1.1光电监测系统构成上位计算机可编程控制器（）无线数

17、据收发模块无线光电传感器无线光电传感器无线光电传感器无线光电传感器生产现场无线通道 光电监测系统的主要功能是通过各种光电传感器对现场各类数据进行采集，实时显现监测现场的运行工况，并进行实时监测与诊断，及时发现异常情况并报警。系统采用典型的两级监测方式：生产管理级和现场监测级，也可推广到战场、环境、试验场等情况的监测。系统的总体构成如图1所示。上位机以普通的计算机作为主要的人机界面(HMI)，为现场管理级，完成对下位机的监控、生产操作管理等，主要面向操作人员;下位机由ABBAC500系列PLC构成，为基础监测级，面向生产现场，通过对各种光电传感器节点的轮询，完成生产现场的数据采集及过程控制等。1

18、.1.1生产管理级面向生产操作人员，在HMI的监控画面上显示生产现场的各种工况参数，并通过HMI可以完成对历史数据和曲线的查询，从而协助生产操作员进行决策。当生产中出现异常时，在HMI上显示报警信息。1.1.2现场监测级面向生产过程，由可编程控制器以及现场无线光电传感器节点构成，为基础监测级。完成生产现场数据的采集和处理，对生产过程进行监测与控制。1.2监测系统工作原理ABB PLC通过无线收/发设备向各个光电传感器节点发送请求帧，各个节点首先分析帧的地址号是否与其相符，若相等则进一步分析帧的内容，并生成响应帧向主站发送，否则拒绝响应主站的请求。ABB PLC对无线设备接收到的帧进行校验，然后

19、将其中采集来的数据存放到指定的数据存储区。上位机通过FameView组态软件和PLC进行通讯，从而读取PLC所采集来的数据。FameView组态软件对采集来的数据进行处理，存储并最终生成HMI监控画面。1.3 Modbus协议Modbus协议是一个公开的、被广泛应用的串行通信协议，最初由Modicon(莫迪康)公司为本公司的可编程控制器和工业自动化系统而制定。此协议符合OSI标准协议集中数据链路层规定的高级数据链路控制协议，但做了简化处理。由于其功能比较完善而且使用简单，数据易于处理，协议开放，因而在各种设备中被广泛采用。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管他们是经过何种网络进行

20、通信的。它描述了一控制器请求访问其他设备的过程，如果回应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。当在Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。其工作流程如图2所示。在标准的Modbus网络通信时，信息以帧的形式用异步串行的方式在主从设备之间传递。Modbus的帧格式、帧顺序、通讯错误和异常处理以及所执行的功能都不能随便更改，但传输介质的选择、波特率、字符奇偶校验、停止位的个数以及传输模式等都能选择。在具体实现某些设备之间的通

21、信时，一旦这些参数选定以后，它们在系统运行时不能改变。Modbus协议有两种传输模式，每个Modbus系统只能使用其中一种模式。一种模式是ASCII;另一种模式是RTU(远程终端设备)。在ASCII方式中，消息中的每个8位字节需2个ASCII字符，其优点是准许字符的传输间隔达到1 S而不产生错误;在RTU方式中，每个8位字节包含两个4位的十六进制字符，其优点是在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据，但是每个消息必须以连续的数据流传输4。PI。每个数据帧以至少3.5个字符的问隔时问标志开始和结束，整个信息帧必须以连续的信息流进行传输，从而保证CRC校验的正确。其中：地址码为8位，从机

22、的有效地址范围是o247，这个字节表明由用户设置地址的从机将接收由主机发送来的信息。功能码为8位，有效编码为1255，这个字节告诉从机执行什么任务。数据段可有多组数据组成，主要包括从机要完成功能码功能的附加信息。CRC为此帧数据的循环冗余校验码，用于保证整帧数据传输的正确性。2 基于遥测技术的无线传感器网络2.1无线传感器网络一个典型的无线传感器网络是由大量部署在监测区域内的具有感知、计算和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式构成的网络。它综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够根据环境自主完成监测、目标发现、识别与跟踪等任务。目前研究的无

23、线传感器网络基本都是传感器节点数目众多(可多达几千个)、分布随机、一次性不回收型投放、节点间可相互通讯、需要节点自组织网络，要同时克服各种干扰和具备很强的容错能力。而对于现场监测而言，传感器节点不多，节点大多数不需要移动而且是可蕈复利用的，节点之间不需要相互通讯。网络设计由于现场范围小且节点数量少，故不需要太复杂结构。在传感器网络中，每个节点有一个固定的地址，数据的传输采用主从站方式。由于节点数量不多，在主站的无线通信范围内，所以由主站统一控制网络内的通信时序。这里采用集中式的无线传感器网络结构。每一个节点分布在固定的位置，直接向PI。C发送信号同时接受来自PLC的查询。每个传感器节点集成有传

24、感器、处理器、无线通讯等主要功能单元。光电传感器网络节点的结构，如图3所示。2.2轮询遥测技术系统中现场控制级主站和各个传感器节点之间通过MODBUS协议进行通讯，主站采用轮询遥测技术采集数据。设置传感器节点不同的地址，按地址依次遥测各传感器节点，并在允许的时间内等待传感器节点的响应，获得数据，把各个节点中的数值存储到PLC中。以PLC读取地址编号为03的无线光电传感器节点数据为例，PLC将向光电传感器节点发出请求信号：03H(光电传感器节点的地址)04H(功能码)00H(欲读寄存器起始地址的高位字节)15H(欲读寄存器起始地址的低位字节)00H(欲读寄存器数的高位字节)04H(欲读寄存器数的

25、低位字节)EF(校验码低字节)E1(校验码高字节)。PLC的应答报文帧是：03H(PLC地址)04H(功能码)08H(字节数)P1HH P1HLP1LH PILL P2HH P2HL P2LH P2LL(回应数据)crcl(校验码低字节)cre2(校验码高字节)。3 ABB PLC软硬件实现及FameVJew的开发3.1 ABB PLC的硬件配置系统采用ABB公司的一款中等规模的通用型PLC AC500作为控制器件，它具有可升级的CPU，并且CPU上集成两个Modbus通讯接口，这使得PLC与上位机以及与无线光电传感器节点同时实现通讯。PLC不能够直接接收来自无线光电传感器节点发送的数据。通过

26、其带有的COM2口连接一个无线数据收/发模块，PLC可实现与无线光电传感器节点的通讯。ABB PLC的硬件结构如图4所示。3.2 PLC的软件实现系统控制软件由主程序和多个子程序模块组成，它是以ABB Codesys v2.3编程软件为开发环境，Codesys v2.3这套编程软件符合IEC611319 给出你对国际电气工程师资格认证考试的了解，你今后有参加该考试的打算吗？注册电气工程师是指取得中华人民共和国注册电气工程师执业资格证书和中华人民共和国注册电气工程师执业资格注册证书，从事电气专业工程设计及相关业务的专业技术人员。国家对从事电气专业工程设计活动的专业技术人员实行执业资格注册管理制度

27、。1 执业范围 编辑本段注册电气工程师执业范围涉及很广，可以从事电气专业的监理、招投标、评标、技术咨询等工作。根据中国在加入WTO时的协议，属于服务性行业也要向世界开放，在保护期内国外设计公司在国内只能做方案、扩初，施工图设计必须由国内设计单位承担或和国内设计单位合作，2006年全面对外开放设计市场，国外的设计公司将进入国内市场。为了应对国外公司进入中国后的挑战，在设计领域实施注册制度是势在必行的，这个制度主要起到技术壁垒的作用。.1 基础考试报考条件凡中华人民共和国公民，遵守国家法律、法规，恪守职业道德，并具备相应专业教育和职业实践条件者，均可申请参加考试。符合注册电气工程师执业资格制度暂行

28、规定第十条的要求，并具备以下条件之一者，可申请参加基础考试：（一）取得本专业（指电气工程、电气工程自动化专业）或相近专业（指自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术专业）大学本科及以上学历或学位。（二）取得本专业或相近专业大学专科学历，累计从事电气专业工程设计工作满1年。（三）取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位，累计从事电气专业工程设计工作满1年。.2 专业考试报考条件基础考试合格，并具备以下条件之一者，可申请参加专业考试：（一）取得本专业博士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满2年；或取得相近专业博士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满3年。（二）取得本专业硕士学位后，累计

29、从事电气专业工程设计工作满3年；或取得相近专业硕士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满4年。（三）取得含本专业在内的双学士学位或本专业研究生班毕业后，累计从事电气专业工程设计工作满4年；或取得相近专业双学位学士或研究生班毕业后，累计从事电气专业工程设计工作满5年。（四）取得通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满4年；或取得未通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满5年；或取得相近专业大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满6年。（五）取得本专业大学专科学历后，累计从事电气专业工程设计工作满6年；或取得相近专业大学专

30、科学历后，累计从事电气专业工程设计工作满7年。（六）取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满8年。.3 免考条件截止到2002年12月31日前，符合下列条件之一者，可免基础考试，只需参加专业考试：（一）取得本专业博士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满5年；或取得相近专业博士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满6年。（二）取得本专业硕士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满6年；或取得相近专业硕士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满7年。（三）取得含本专业在内的双学士学位或本专业研究生班毕业后，累计从事电气专业工程设计工作满7年；或取得相近专业双学士学位

31、或研究生班毕业后，累计从事电气专业工程设计工作满8年。（四）取得本专业大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满8年；或取得相近专业大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满9年。（五）取得本专业大学专科学历后，累计从事电气专业工程设计工作满9年；或取得相近专业大学专科学历后，累计从事电气专业工程设计工作满10年。（六）取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满12年。（七）取得其他工科专业大学专科学历后，累计从事电气专业工程设计工作满15年。（八）取得本专业中专学历后，累计从事电气专业工程设计工作满25年。或取得相近专业中专学历后，累计从事电气专业工程设计工作满30年。 报考流程和报考时间 .1 报考流程参加考试由本人提出申请，所在单位审核同意，到当地考试管理机构报名。考试管理机构按规定程序和报名条件审核合格后，发给准考证。参加考试人员在准考证指定的时间、地点参加考试。国务院各部门所属单位和中央管理的企业的专业技术人员按属地原则报名参加考试。.2 报考时间根据往年考试报名时间推算，2014年电气工程师考