自动化专业课程体系.ppt

自动化专业课程选修课程体系,一、电气工程自动化与自动化区别,电气工程及其自动化专业 1）培养目标：能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径“复合型”高级工程技术人才。,2）电气工程及其自动化专业培养要求：电气工程及其自动化专业学生主要学习电工技术、电子技术、电气控制、电力系统、继电保护等方面较宽领域的工程技术基础和一定的专业知识。其主要特点是强弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生将受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练、具有解决电气控制技术问题及电力系统分析的基本能力。,一、电气工程自动化与自动化区别,3）电气工程及其自动化专业主要课程：电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、计算机技术(语言、软件基础、硬件基础、单片机等)、自动控制理论、电力系统分析、电气控制技术、继电保护、广场供电、检测与转换技术等。电气工程及其自动化也有两个方向：电力工程和电气工程，属强电领域。可以就业于电厂、电业局等单位，待遇颇高，也比较辛苦。,一、电气工程自动化与自动化区别,2.自动化专业 1)自动化专业业务培养目标：自动化专业培养的学生应具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、计算机技术与应用、系统工程、网络技术等较宽领域的工程技术基础和一定的自动化专业知识，能在电力电子技术、运动控制、检测与自动化仪表、工业过程控制、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作的高级工程技术人才。,一、电气工程自动化与自动化区别,2)自动化专业业务培养要求：较好地掌握电力电子技术与运动控制、自动化仪表与工业过程控制、信息处理等方面的知识，具有本专业领域的专业知识和技能，了解本专业学科前沿和发展趋势；获得较好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练；在自动化专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。,一、电气工程自动化与自动化区别,学生毕业后，可在各类工业、事业单位从事自动化专业方面的技术工作和管理工作，以及从事工业装置、生产过程控制等领域的设计、研究、运行和技术改造工作，也可从事教学与科研方面的工作。,一、电气工程自动化与自动化区别,自动化专业主要课程：电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件技术基础自动控制理论、电机与电力拖动基础、电力电子技术、单片机原理与应用运动控制系统、过程控制系统现代控制理论、信号与系统分析、检测及转换技术、计算机控制技术、控制系统仿真等。,一、电气工程自动化与自动化区别,自动化专业有两个方向：过程控制和运动控制，基本上是弱电领域。就业面比较广，工矿企业车间流水线都可以，也可以搞科研，比如机器人。,一、电气工程自动化与自动化区别,自动控制的基本框图,控制量,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,1）计算机控制技术：以PC总线工业控制机、单片机为控制工具，系统地讲述计算机控制系统的设计和工程实现方法。内容包括：计算机控制系统的组成、特点及发展趋势；输入输出接口与过程通道；数字程序控制技术；数字控制器设计方法；控制系统软件设计方法；网络控制系统；智能控制基础；计算机控制系统工程设计与实现。,检测与转换技术：信号的检测及方法，系统讲解检测技术基础，介绍测量及测量误差的基本概念，过程检测系统的基础知识。主要讲述了压力、物位、流量、温度、成分等工业过程检测仪表的工作原理、结构性能、基本技术参数及仪表的安装使用和基本维护。通过对过程检测系统的讲述，明确工业过程检测参数的显示方式和显示装置的结构、使用特点等。,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,单片机原理及应用：单片机原理及应用以MCS51单片机为主线，阐述计算机的基础知识；单片机的硬件结构与功能；Mcs5l单片机的指令系统和汇编语言程序设计方法；中断和定时器计数器；串行通信。MCS51单片机的扩展与接口技术，包括存储器的扩展，可编程并行IO接口的扩展，键盘和显示接口电路，数模、模数的转换及接口设计。,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,PLC原理及其应用：以在工业控制领域中应用广泛的S7-300系列PLC为样本，加强了LC的模拟量处理功能的介绍。西门子公司的S7系列PLC在工业控制领域中有着广泛应用，在我国的PLC市场中占据很大份额，很多高校都开设了相关课程。以S7-300系列PLC为样本，介绍其组成结构、指令系统、通信联网及在过程控制领域中的应用等内容。,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,主要包括以下几个方面：S7-300系列PLC的硬件组成及工作原理；标准STEP7软件包的使用方法、S7-300的指令系统及软件调试方法；S7-300系列PLC的组织块中断管理及结构化编程方法；S7-300系列PLC的通信网络及应用；S7-300系列PLC在过程控制领域中的应用。,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，价格高，体积相对较大，但功能丰富，可实现各种复杂的控制，运行可靠，可以适应各种恶劣的环境，目前广泛代替了传统的继电器控制方式，在工业生产上应用广泛。单片机是单芯片电子计算机的简称，也可以实现自动控制，与PLC相比，它的特点是体积小、价格低（只要十几块甚至几块钱就能买到一片，而PLC动辄上千甚至更贵），但对运行环境的要求较高。目前主要用于家用电器等不太复杂的控制。,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,PLC实际上是一个模块，控制电路、CPU等封装在内部。主要用于电气类产品中，比如数控机床、电梯等,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,DSP原理及其应用：数字信号处理器，也称DSP芯片，是针对数字信号处理需要而设计的一种具有特殊结构的微处理器，它是现代电子技术、计算机技术和信号处理技术相结合的产物。随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术已逐渐发展成为一门主流技术，它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪器仪表、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,数字信号处理器由于运算速度快，具有可编程特性和接口灵活的特点，使得它在许多电子产品的研制、开发与应用中，发挥着越来越重要的作用。采用DSP芯片来实现数字信号处理系统更是当前的发展趋势。近年来，DSP技术在我国也得到了迅速的发展，不论是在科学技术研究，还是在产品的开发等方面，其应用越来越广泛，并取得了丰硕的成果。为了紧跟DSP技术的发展，越来越多的高校开设了有关DSP技术的课程和实验。,二、主要选修课程及其在自动化专业中的应用,三、单片机、PLC、DSP的区别,1.单片机的特点：所谓单片机就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、时钟、定时/计数器、多种功能的串行和并行I/O口。如Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的还集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。单片机具有如下特点：具有位处理能力，强调控制和事务处理功能。价格低廉。如低档单片机价格只有人民币几元钱。开发环境完备，开发工具齐全，应用资料众多。后备人才充足。国内大多数高校都开设了单片机课程和单片机实验。,2.PLC器件的特点 PLC可以认为是“封装”好了的单片机。PLC内部也是具有和单片机功能相同的智能控制部分，对外来说，则是扩展了单片机输入输出口的驱动能力，相当与添加了三极管和继电器。还有其他的比如抗干扰能力等都作了比较好的处理。PLC经常应用在工作环境比较恶劣的地方，比如矿山，高压等地方。对于PLC来说，有一套不同于单片机的指令，这是各个厂家在开发生产时，把PLC 的指令对应成了内部单片机可以识别的指令。,三、单片机、PLC、DSP的区别,相对来说，PLC可以实现的功能更简单，设计人员可以发挥的余地比较小。因为对于单片机来说，PLC可以使用的部分有对外连接，而没有连接出来的部分则是不能用的。可以说，PLC的内核也是单片机，但是对外来说则是应用于专门场合的“单片机”PLC了。,三、单片机、PLC、DSP的区别,3.DSP器件的特点 与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D和采样/保持电路，可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据运算能力。,三、单片机、PLC、DSP的区别,DSP器件比16位单片机单指令执行时间快810倍，完成一次乘加运算快1630倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集，提高了FFT快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便，开发工具可实现全空间透明仿真，不占用用户任何资源。软件配有汇编/链接C编译器、C源码调试器。,三、单片机、PLC、DSP的区别,什么是JTAG 呢？JTAG(Joint Test Action Group)联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。,三、单片机、PLC、DSP的区别,目前国内推广应用最为广泛的DSP器件是美国德州仪器(TI)公司生产的TMS320系列。DSP开发系统的国产化工作已经完成，国产开发系统的价格至少比进口价格低一半，有的如TMS320C2XX开发系统只有进口开发系统价格的1/5，这大大刺激了DSP器件的应用。,三、单片机、PLC、DSP的区别,目前，已有不少高校建立DSP实验室，TI公司和北京闻亭公司都已制订了高校支持计划，将带动国内DSP器件的应用和推广(哈尔滨工程大学就是其中的一所，他们的实力非常强大).,三、单片机、PLC、DSP的区别,结论：DSP器件是一种具有高速运算能力的单片机。从应用角度看：DSP器件是运算密集型的，而单片机是事务密集型的，DSP器件可以取代单片机，单片机却不能取代DSP。DSP器件价格大幅度下滑，直逼单片机,比单片机更易于硬件调试。国产化的DSP开发系统为更多用户采用DSP器件提供了可能性。使用单片机的不一定了解DSP，并且非要用DSP不可;但使用DSP的一定了解单片机，并且能做出性价比高的产品。,三、单片机、PLC、DSP的区别,电气控制技术：高低压电器原理，固态开关、继电器，典型的电气控制实例分析等，PLC原理。供电技术：电力系统基本概念、供电系统的结构方式、短路电流计算、照明供电系统。,四、偏电气方向的选修课程,你拿什么拯救你的命运,