了解电气自动化及工业自动化.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,了解电气自动化,主要介绍以下几个内容,电气自动化的应用领域,电气自动化所需的专业知识,工控、四次工业革命,强电、弱电,物联网,中国制造,2025,、德国工业,4.0,PLC,基础知识,电气自动化的应用领域,工业（电力、化工、钢铁、矿业、制造等）,交通（包括汽车、运输、物流等）,建筑（建筑电气、智能家居）,农业（农机、养殖）,医疗（医疗器械、保健美容）,军事,环保（环境监测，新能源）,服务业（餐饮、媒体）,家用,电气自动化所需的专业知识,计算机,通讯,电子技术,电工学、电路,电力电子,电机、传动控制,传感器,控制理论,信号与系统,CAD,、,CAM,仿真技术,线性代数、复变函数、概率论、系统辨识、离散数学、运筹学、经典控制、现代控制、智能控制,工控（工业控制，简称工控）,工控指的是工业自动化控制，主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制，或者是工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。,PLC,，变频器，伺服电机，工控机，人机界面,工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提高了,300%,以上。,四次,工业（科技）革命,第一次工业革命：标志：蒸汽机,作为动力机被广泛,使用。发源地：英国。起源时间：,18,世纪,60,年代,-19,世纪中期。人类从此进入蒸汽时代。代表发明家：瓦特，富尔顿，史蒂芬孙等。代表作品：改良蒸汽机，蒸汽轮船，蒸汽机车。,第二次工业革命：标志：电力和内燃机的发明。发源地：美国。起源时间,:19,世纪,70,年代,-20,世纪初期。人类从此进入电气时代。代表发明家：爱迪生，西门子，贝尔等。代表作品：电话，发电机，灯泡。,第三次科技革命：标志：原子能和计算机的发明。发源地：美国。起源时间：,20,世纪四五十年代至今。人类从此进入信息时代。代表发明家：爱因斯坦，冯,诺伊曼。代表作品：电子计算机，原子弹，克隆技术，航天飞船，人造卫星。,第四次科技革命（正在到来）：以互联网产业化，工业智能化，工业一体化为代表，以人工智能，清洁能源，无人控制技术，量子信息技术，虚拟现实以及生物技术为主的全新技术革命。发源地：美国，德国，中国等科技大国。,强电、弱电,强电是用作一种动力能源，主要是传递,能量，以及各种,能量之间的转化,弱电,是作为一种信号电,，主要,是传递信息，各种信号之间的传递,物联网（,ioT,）,顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息,。,5,个核心关键技术,RFID,技术,传感器技术,无线网络技术,人工智能技术,云,计算技术,RFID,技术,云计算,分布式,计算,并行计算,效用计算,网络存储,虚拟化,负载均衡,热,备,冗余,德国工业,4.0,、中国制造,2025,PLC,基础知识,一、,PLC,的产生与历史,二、可编程控制器的定义,三、,PLC,的现状及发展趋势,四、,PLC,的特点,五、,PLC,的基本功能,一、,PLC,的产生与历史,用户迫切,需要,一种先进的自动控制装置,继电器控制系统,先进自动控制系统,世界上第一台,PLC,1969,年由美国数字设备公司（,DEC,）,根据美国通用汽车公司（,GE,）,的要求研制成功,。,背景：,1968,年美国通用汽车公司（,GE,），,为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。,设计思想：,吸取继电器和计算机两者的优点,继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，,但简单易懂、价格便宜；,计算机,功能强大、灵活（可编程）、通用性好,，,但编程困难；,采用,面向控制过程、面向问题的,“,自然语言,”,进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。（梯形图）,定义：,国际电工委员会（,IEC,）,于,1987,年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下：,“,可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。,可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计,”,。,二、可编程控制器的定义,三、,PLC,的现状及发展趋势,PLC,三大流派,欧洲：,德国的西门子,(SIEMENS),、,AEG,及法国的,TI,公司,美国：,A-B,（,Allen-Bradly,）,(,其产品约占美国,PLC,市场,50,的份额,、,GE,（,General Electric,）,、莫迪康,(MODICON),公司、德州仪器,(T1),公司、西屋公司,日本：,三菱电机（,Mitsubishi Electric,）、,欧姆龙（,OMRON,）、,FUJI,（,日本主要发展中小型,PLC,，,在世界小型,PLC,市场上，日本产品约占有,70,的份额。在中国，,OMRON,产品的销量居首位。）,PLC,的现状及分类,可编程序控制器分类,1.,按结构形式分类,整体式,PLC,：,整体式是将,PLC,的,CPU,、存储器、,I/O,单元、电源等安装在同一机体内，构成主机，另外还有,I/O,扩展单元配合主机使用，用以扩展,I/O,点数。整体式,PLC,的特点是结构紧凑、体积小、成本低、安装方便，但输入输出点数固定，灵活性较低，小型,PLC,多采用这种结构。,组合式,PLC,：,组合式,PLC,是由一些标准模块单元组成，采用总线结构，不同功能的模块（如,CPU,模块、输入模块、输出模块、电源模块等）,通过总线连接起来。,组合式,PLC,的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具有不同功能和不同控制规模的,PLC,，多用于大型和中型,PLC,。,组合式,PLC,电源模块,CPU,模块,IO,模块,底 板,模块式,模块式结构,PLC,的结构,2.,按控制规模分类,输入输出的总路数，又称为,I/O,点数，是表征,PLC,控制规模的重要参数。因此，按控制规模对,PLC,分类时，可分为：,1.,小型,PLC,：,I/O,点数较少，在,256,点以下的,PLC,。,2.,中型,PLC,：,I/O,点数较多，在,256,点以上、,2048,点以下的,PLC,。,3.,大型,PLC,：,I/O,点数较多，在,2048,点以上的,PLC,。,但大中小型,PLC,的划分并无严格的界限，,PLC,的,I/O,点数可以依据需要灵活配置。,（,1,）向高速度、大存储容量方向发展,（,CPU,处理速度,nS,级；内存,2,M,字节）,（,2,）向多品种方向发展和提高可靠性,（超大型和超小型）,（,3,）产品更加规范化、标准化,（硬件、软件兼容的,PLC,）,（,4,）分散型、智能型、与现场总线兼容的,I,0,（,5,）加强联网和通信的能力,（,6,）控制的开放和模块化的体系结构,OMAC,（,open Modular Architecture for Control,）,PLC,的发展趋势,就全世界,自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言，,PLC,仍然处于一种核心地位。,在最近出现在美国、欧洲和国内有关探讨,PLC,发展的论文中，,这个结论是众口一词的，尽管对,PLC,的未来发展有着许多不同的意见。,近年来,PLC,的市场销售一直坚挺；,PC,控制,有了引人注目的进展，但毕竟只能对高端的,PLC,产品形成竞争；,小型、超小型,PLC,的发展势头令人刮目相看；,PLC,和,PC,控制在今后可能,相互融合。,通用性强，使用方便,功能强，适应面广,可靠性高，抗干扰能力强,控制程序可变具有很好的柔性,编程方法简单，容易掌握,PLC,控制系统的设计、安装、调试和维修工作少,.,极为方便。控制程序变化方便,.,具有很好的柔性。,体积小、重量轻、功耗低,四、,PLC,的特点,1.,梯形图编程语言,两种梯形图的继电器符号图对照,梯形图,（,Ladder diagram,）,编程语言,是一种,图形语言,类似于,继电器控制线路图,的,一种编程语言,，它,面向,控制过程，,直观易懂,，是,PLC,编程语言中应用,最多的一种语言。,物理继电器,PLC,继电器,常开,常闭,触 点,线 圈,五、,PLC,的基本功能,(1),名词解释,软继电器,PLC,的继电器,不是,物理,的,电器,，它是,PLC,内部的,寄存器位,，因为它具有与物理继电器,相似的功能,，常称之为,“,软继电器,”,。,PLC,每一个继电器,都对应着内部的,一个寄存器位,，该位为,“,1,”,态,时，相当于,继电器接通,；,为,“,0,”,态时,，则相当于,继电器断开。,常闭触点,线圈,常开触点,说明：,00000,01000,01000,PLC,控制,00001,SB2,KM,KM,继电器,控 制,SB1,线圈,线圈,常开触点,常开触点,常闭触点,常闭触点,(2),两种控制的梯形图比较,用,PLC,控制,外部接线不变，改变用户程序。,用继电器控制,要改变控制电路的实际接线。,KM,Q,FU,KR,M,3,SB,1,SB,2,KM,KH,KM,继电器控制接线,PLC,控制外部接线,输入设备,PLC,SB,1,SB,2,KR,KM,输出设备,欲改变控制功能：,主电路,相同,例如,PLC,采用,“,顺序扫描、不断循环,”,工作方式，这个过程可分,输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段,，,整个过程扫描,并,执行一次所需,的,时间,称为,扫描周期。,输入端子,输入锁存器,输入状态寄存器,输出锁存器,输出状态寄存器,输出端子,程序执行,读,读,写,输入采样,程序执行,输出刷新,2.PLC,循环扫描工作方式,3.PLC,控制的原理,等效电路图,SB,1,SB,2,ST,公共端,公共端,输入部分,输出端子,输入端子,用户程序,输出部分,主电路,KM,FU,KH,M,3,Q,KM,01000,PLC,COM,00000,00000,00001,00002,00000,01000,00001,00002,01000,COM,00001,00002,PLC,SB,1,SB,2,KM,ST,00000,00001,00002,01000,COM,COM,KM,线圈通电,SB,1,闭合,00000,闭合,接点闭合,KM,FU,KH,M,3,Q,KM,通电,KM,通电,触点闭合,电动机转,触点闭合,PLC,COM,00000,00000,00001,00002,00000,01000,00001,00002,01000,COM,01000,00001,00002,SB,2,ST,PLC,SB,1,SB,2,KM,ST,00000,00001,00002,01000,COM,COM,KM,线圈断电,00001,断开,接点断开,KM,FU,KH,M,3,Q,KM,通电,KM,断电,触点断开,电动停转,触点断开,PLC,COM,00000,00000,00001,00002,00000,01000,00001,00002,01000,COM,01000,00001,00002,SB,2,ST,PLC,SB,1,SB,2,KM,ST,00000,00001,00002,01000,COM,COM,SB,2,闭合,