⚙️ 从零搭建自动控制系统思维
30章 · 完全实战
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01
控制系统概述
什么是自动控制
控制系统的发展历程
开环与闭环分类
自动控制应用场景
02
信号与系统基础
模拟信号与数字信号
信号的采样与量化
时域与频域分析
传递函数的概念
03
传感器与执行器
常见传感器 (温度/压力/位移/流量)
传感器选型原则
执行器 (电机/阀门/气缸)
驱动电路基础
04
控制器核心
PLC的诞生与演进
PLC硬件架构 (CPU/IO/电源)
扫描周期与工作原理
继电器与接触器区别
05
PLC编程基础 (梯形图)
梯形图基本元素 (常开/常闭/线圈)
基本逻辑指令 (与或非)
自锁与互锁电路
起保停电路设计
06
PLC编程进阶 (功能块&SCL)
功能块 FB/FC 概念与使用
结构化文本 (SCL) 入门
SCL变量与数据类型
SCL条件与循环语句
07
定时器与计数器
PLC定时器 (TON/TOF/TP)
延时启动、闪烁电路
计数器类型 (CTU/CTD)
产品计数应用案例
08
顺序控制与状态机
顺序功能图 (SFC) 基础
单序列与选择序列
状态机设计思想
状态机在PLC中的实现
09
模拟量处理
模拟量输入/输出模块 (AI/AO)
模拟量信号标准化 (0-10V, 4-20mA)
量程转换与标定
PID控制算法入门
10
PID控制实战
PID参数 (P/I/D) 作用与整定
位置式PID与增量式PID
PID在PLC中的实现
PID参数自整定
11
通信协议基础
串口通信 (RS232/RS485)
Modbus RTU协议详解
Modbus TCP协议
工业以太网 (Profinet/EtherCAT)
12
PLC与上位机通信
OPC UA协议介绍
PLC与SCADA数据交互
PLC与数据库 (SQL) 连接
MQTT在工业物联网应用
13
人机界面 (HMI) 设计
HMI选型与配置
HMI画面设计原则
变量连接与报警管理
HMI与PLC联合调试
14
运动控制基础
步进电机与伺服电机区别
脉冲方向控制 (PTO/PWM)
电子齿轮与电子凸轮
运动控制指令 (MC_Power等)
15
变频器与调速
变频器工作原理
V/F控制与矢量控制
变频器参数设置
PLC与变频器通信控制
16
工业机器人入门
工业机器人分类与结构
机器人坐标系 (关节/世界/工具)
机器人编程 (示教与离线)
PLC与机器人协同控制
17
视觉系统集成
工业相机与镜头选型
光源选择与打光方案
视觉软件 (OpenCV/Halcon) 基础
PLC与视觉系统通信
18
安全控制系统
安全继电器与安全PLC
安全完整性等级 (SIL)
急停与光幕设计
安全回路与标准 ISO 13849
19
SCADA与MES系统
SCADA系统架构与功能
MES系统的作用
数据采集与监控
报表与看板设计
20
工业物联网 (IIoT)
边缘计算与云平台
MQTT与Sparkplug协议
设备上云与远程监控
数字孪生概念
21
控制系统设计流程
需求分析
方案设计
硬件选型
软件编程、调试、验收与文档
22
电气图纸设计
电气原理图 (EPLAN/AutoCAD)
IO分配表
柜内布局与布线规范
端子排与接线图
23
系统调试与故障排查
调试前检查清单
常见硬件故障 (电源/通信/IO)
软件调试技巧 (强制/监控/断点)
故障树分析法 (FTA)
24
电磁兼容 (EMC) 与可靠性
EMC基本概念
接地与屏蔽
浪涌与滤波
控制系统可靠性设计 (冗余/容错)
25
项目文档与标准化
功能描述书 (FDS)
软件设计说明书 (SDS)
测试报告
版本控制与变更管理
26
行业案例1：水处理自动化
工艺流程图 (P&ID)
水泵与阀门的控制
液位PID调节
远程监控系统
27
行业案例2：包装生产线
传送带同步控制
气动机械手控制
视觉检测与剔除
生产数据统计
28
行业案例3：恒压供水系统
变频恒压供水原理
多泵轮换控制
管网压力PID调节
节能分析
29
行业案例4：智能仓储物流
堆垛机控制
AGV调度系统
WMS与WCS系统集成
RFID与条码识别
30
未来趋势与职业发展
工业4.0与智能制造
PLC与IT/OT融合
自动化工程师技能树
持续学习与认证 (TIA Portal, Rockwell)