📊 分析仪器自动化流程控制编程
🎯 30章 · 从入门到实战
01
自动化控制概述
工业4.0背景下的分析仪器、自动化流程控制的基本概念、课程目标与学习路径。
02
Python基础回顾
Python环境配置、基本语法、数据结构（列表、字典、元组）、函数与模块。
03
串口通信基础
RS-232/RS-485标准、串口参数（波特率、数据位、停止位、校验位）、pySerial库。
04
仪器控制协议
SCPI标准命令集、仪器寻址与通信、常见分析仪器（pH计、光谱仪）指令示例。
05
GPIB与VISA通信
GPIB总线介绍、NI-VISA与PyVISA库、仪器资源管理与连接。
06
数据采集与解析
实时数据读取、二进制与ASCII数据解析、数据校验（CRC、校验和）。
07
传感器与执行器控制
温度传感器（PT100）、压力传感器、蠕动泵与阀门的控制逻辑。
08
状态机设计
有限状态机（FSM）原理、在仪器控制中的应用、Python transitions库。
09
多线程与异步编程
Python threading、asyncio在仪器控制中的应用、线程安全与锁机制。
10
定时任务与调度
schedule库、APScheduler库、周期性校准与数据采集任务。
11
日志系统设计
logging模块配置、日志分级、文件轮转、远程日志记录。
12
配置文件管理
INI、YAML、JSON配置文件解析、动态配置加载与热更新。
13
数据库集成
SQLite与仪器数据存储、SQLAlchemy ORM、时序数据库InfluxDB简介。
14
图形用户界面GUI
PyQt5/Tkinter基础、仪器控制面板设计、实时数据可视化。
15
Web仪表盘
Flask/Django快速搭建、WebSocket实时推送、ECharts图表展示。
16
报警与通知系统
阈值报警、邮件/短信通知（SMTP/Twilio）、报警日志管理。
17
数据预处理与清洗
缺失值处理、异常值检测（3σ、IQR）、数据平滑（移动平均）。
18
自动化测试框架
unittest与pytest、仪器模拟器Mock、集成测试与回归测试。
19
版本控制与协作
Git基础、GitFlow工作流、CI/CD（GitHub Actions）自动化部署。
20
容器化部署
Docker基础、Docker Compose编排、仪器控制服务的容器化。
21
安全与权限管理
用户认证（JWT）、操作审计、网络安全（TLS/SSL）。
22
Modbus协议
Modbus RTU/TCP、从站与主站实现、寄存器读写。
23
OPC UA通信
OPC UA基础、Python的opcua库、数据模型与订阅。
24
LabVIEW与Python互操作
LabVIEW调用Python脚本、Python调用LabVIEW DLL。
25
边缘计算与IoT
树莓派/RK3588部署、MQTT协议、数据上云（阿里云IoT/AWS IoT）。
26
机器学习在仪器中的应用
异常检测（孤立森林）、预测性维护（LSTM）、scikit-learn。
27
高级数据处理
FFT频谱分析、数字滤波（FIR/IIR）、Python scipy应用。
28
项目实战一：多参数水质分析仪
pH、溶解氧、浊度自动化系统。
29
项目实战二：气相色谱仪GC
全自动进样与分析系统。
30
项目总结与未来展望
系统优化思路、新技术趋势（数字孪生、AIoT）、职业发展建议。
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