工业自动化现状及其发展

西安开轩,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工业自动化现状及其发展,西安开轩自动化有限责任公司,薛周利,一、自动化基本,概,概念,目的：共享体会,、,、统一概念、在,大,大范围之内界定,本,本次讨论范围。,对自动化的理解,：,：无处不在，由,浅,浅入深举例。,人用手去拿桌上,的,的东西,航天飞机上天,总结：完整的自,动,动化控制系统应,包,包括：反映控制目的的设定；确定控制方法,的,的控制器；执行控制程序,的,的执行器；获取控制效果,的,的检测机构；,还有控制对象和辅助材料。,一、自动化基本,概,概念,续,自动化行业相关,产,产品分类,设 定：操作台和现场控,制,制箱、触摸屏、,计算机和组态软,件,件,控制器：控制方式、方法,及,及载体（PLC,、,、,DCS等）,执行器：继电器、接触器,、,、电机、阀、,变频、软器等,检测机构：各类仪表,控制对象：各行业工业过程,（,（控制语言抽象,时,时,重点，做自动化,作,作行业意义所在,）,）,一、自动化基本,概,概念,续,重点讲解内容：,组态软件、控制方法、PLC、自动化系统规,划,划、设计等，具,体,体安排如下：,我重点讲解内容,：,：,控制方法和PLC发展历史、现,状,状和展望,二、控制方法,自,动化控制技术,反馈控制技术,自动控制理论有,时,时也叫反馈控制,理,理论,偏差、控制质量,、,、正反馈、负反,馈,馈,超调、一阶系统,、,、多阶系统、模,型,型、稳定,前馈控制,大滞后,系统辨识及仿真,技,技术,系统数学模型,数学在控制理论,研,研究中的作用,二、控制方法,自,动化控制技术,续,续,预测控制,广义预测控制-预估几步结,果,果、按算法求出,控,控制作用，举例,下,下棋、依赖预估,准,准确性,PID控制,系统鲁棒性指标，解决建模,不,不太准确问题,实施简单、适用,于,于大多工业过程,应用选择：PI,、,、PID、参数,选,选择,发展：变参数PID，自适应PID、智能PID,二、控制方法,自,动化控制技术,续,续,模糊控制,模糊数学理论-光头概念,洗衣机控制,现代控制理论（,多,多变量控制系统,）,）,多变量系统,矩阵理论,多个水龙头控制,二、控制方法,自,动化控制技术,续,续,自适应控制,模型参数变化概,念,念-导弹控,制,制,控制算法特点,非线性控制理论,结构、参数都变,的,的系统,控制理论处于正,在,在研究之中,三、PLC 发,展,展历史,二十世纪四十年,代,代，计算机技术,发,发展起来后，科,学,学计算，在工业,领,领域应用（二十,世,世纪六十年代的,事,事）。,解决：干扰、接,口,口方便、编程简,单,单问题,国内八十年代初,开,开始使用，进口,设,设备带的，国内,改,改造的，二汽83年开始使用,三、PLC 发,展,展历史,续,可编程序控制器,是,是六十年代末在,美,美国首先出现的,，,，当时叫PLC,（,（ProgrammableLogic Controller），目的是,用,用来取代继电器,，,，以执行逻辑判,断,断、计时、计数,等,等顺序控制功能,，,，由此日本称它,为,为顺序控制器（Sequence Controller)。,提,提出PLC 概念的是,美,美国通用汽车公,司,司。当时，根据,汽,汽车制造业生产,线,线的需要，希望,用,用电子化的新型,控,控制器替代继电,器,器控制盘，以减,少,少汽车改型时，,重,重新设计制造继,电,电器控制盘的成,本,本和时间。,三、PLC 发,展,展历史,续,当时PLC的基,本,本设计思想是：1、控制器硬件,是,是标准的、通用,的,的，因而不需要,每,每次另行设计；2、根据实际应,用,用对象，将控制,内,内容作成软件写,入,入控制器的程序,存,存储器内。写入,时,时采用了最便于,表,表示顺序控制程,序,序的形式；3、,控,控制器和被控对,象,象连接方便。,随,随着半导,体,体技术尤其是微,处,处理器和微型计,算,算机技术的发展,，,，到七十年代中,期,期以后，PLC,已,已广泛地使用微,处,处理器作为中央,处,处理器，输入输,出,出组件和外围电,路,路也都采用了中,、,、大规模甚至,超,超大规模的集成,电,电路，这时的“PLC”已不再,是,是仅有逻辑（Logic）判,断,断功能了，同时,具,具有数据处理、PID调节和数,据,据通讯功能。,三、PLC 发,展,展历史,续,工作过程,外部信号入输入,缓,缓冲区,用户程序,输出缓冲区到输,出,出模块,三、PLC 发,展,展历史,续,可编程序控制器,硬,硬件的基本构成,中,中央处,理,理器（Central ProcessorUnit 简,称,称CPU）：它,是,是可编程序控制,器,器的心脏部分。CPU由微处理,器,器（Microproce-ssor）存储实,际,际控制逻辑的程,序,序存储器和存储,数,数据、变量的数,据,据储器构成。,电,电源（Power Supply）：,给,给中央处理器提,供,供必需的工作电,源,源。输,入,入组件（Inputs）：输入,组,组件的功能是将,操,操作开关和现场,信,信号送给中央处,理,理器。现场信号,可,可能是开关量、,模,模拟量或针对某,一,一特定目的使用,的,的特殊变量。,输,输出组件,（,（Outputs）：输出组件,接,接收CPU的控,制,制信号，并把它,转,转换成电压或电,流,流等现场执行机,构,构所能接收的信,号,号后，传送控制命令给现,场,场设备的执行器,。,。,三、PLC 发,展,展历史,续,输入输出（简称I/O）是可编,程,程序控制器的“,手,手”和“脚”或,者,者叫作系统的“,眼,眼睛”和“视觉,”,”。输入信号包,括,括按扭开关、限,位,位开关、接近开,关,关、光电传感器,、,、热电偶、热电,阻,阻、位置检测开,关,关和编码器等。,输,输出信号包括继,电,电器、指示灯、,显,显示器、电机启,动,动等直流和交流,设,设备。,编,编程器（Programmer,）,）：在正常情况,下,下，编程器用于,系,系统初始状态的,配,配置，控制逻辑,程,程序编制和加载,，,，不能对系统操,作,作。编程器也可,用,用于控制程序的,调,调试和控制系统,故,故障时作为检查,故,故障的有效工具,。,。,三、PLC,发,发展历史,续,可编程序控制,器,器规模分类,类型,I/O,点数,存,存,储,储器容量,微型,PLC64,点以下,1-2KB,（字节）,小型,PLC64-128,点,2-4KB,（字节）,中型,PLC128-512,点,4-16KB,（字节）,大型,PLC512-8192,点,16-64KB,（字节）,超大型,PLC,大于,8192,点,64-128KB,（字节）,可编程序控制,器,器的规模划分,并,并无严格的界,限,限，目前微、,小,小型的机器也具,有,有以前中、大,型,型机的功能。,三、PLC,发,发展历史,续,可编程序控制,器,器型号表（国,内,内）,序号,可,可编程序控,制,制器型号,备,备,注,注（生产厂）,1ACMY-S256,上海香岛,2UNICONS-40M,上海台岛,3MPC-10,、,MPC-20,自动化研究所,4TS-300,、,TS-400,自动化仪表研,究,究所,5ZHS-PC01,、,ZHS-PC02,机床研究所,6SPC-2,、,CF-40MR,起重电器,7DTK-S84,自动化仪表厂,8PC-700,、,PC-900,调节器厂,9TCM-400,大华,10BM-PZC,电子仪表,11NK-40,南洋电器,13PC-80,骊山电子,三、PLC,发,发展历史,续,可编程序控制,器,器型号表（国,外,外）,序号,可,可编程序,控,控制器型号,备,备注,1S5,、,S7-200,、,300,、,400,系列,西,西门子,SIEMENS,2,Quantum、Micro、Premium、,Compact、Momentum、984,MODICON,3MicroLogix1000,、,1200,、,1500,、,ALLENBRADLLEY,（,AB,）,SLC500,、,PLC-5,、,ControlLogix,VersaMax Nano/Micro,微型、,90-30,、,GE,90-70,、,VersaMax,5F,、,K,、,A,系列,三,三菱（,MITSUBISHI,）,SYSMACC,、,CPM1,、,CQM1,、,CQH1,等系列,欧,欧姆龙（,OMRON,）,TI,、,PM,系列,TXAX INSTUMENTS,SR,、,SU,、,SG,系列,KOYO,四、现状-各系列PLC规模划分,SchneiderABSiemensGE,小型系统：,MicroMicrologixS7-200VersaMAX,中小型系统：,MomentumSLC500S7-30090-30,中型系统：,MomentumPLC-5S7-40090-70,中大型系统：,QunentumControlLogixS7-400PAC,现状-,AB PLC,控,控制系统概貌,一,一,控制系统,最大I/O,I/O形式,通信形式,存储区,MicroLogix1000,10/16/25/32,固定I/O,DeviceNet/DH-485/RS-232,1K 字,MicroLogix1200,88,固定I/O+,6个,本地I/O模块,DeviceNet/DH-485/RS-232/MB从,6K 字,MicroLogix1500,156,固定I/O+,8个,本地I/O模块,DeviceNet/DH-485/RS-232/MB从,7.65K 字,SLC,84-960-4096,*固定I/O+,2个,本地I/O模块,*,30,个本地I/O模块,*ControlNet I/O,*DeviceNet I/O,*通用远程 I/O,DeviceNet/DH+/RS-232/DH-485/Ethernet/通用远程I/O,1-64K 字,现状-,AB PLC,控,控制系统概貌,二,二,控制系统,最大I/O,I/O形式,通信形式,存储区,PLC-5,512-3072,*处理器冗余本地I/O,*扩展本地I/O模块,*ControlNet I/O,*DeviceNet I/O,*通用远程 I/O,DeviceNet/DH+/RS-232/Ethernet/通用远程I/O,64-100K 字,ControlLogix,12800,*本地I/O模块,*ControlNet I/O,*DeviceNet I/O,*通用远程 I/O,DeviceNet/DH+/RS-232/Ethernet/通用远程I/O,160K-2M,现状-,分布式系统类,型,型,对象分散、联,系,系不多，宜用,多,多CPU分散,系,系统。数据交,换,换MSG指令,对象分散、联,系,系较多，宜用,单,单CPU分布,系,系统。扩展本,地,地/远程I/O,对象分散、种,类,类较多，宜用,灵,灵活组网结构,。,。ControlNet、MB+、Genius、DeviceNet以及智能,采,采集模块等组,成,成系统。,根据系统规模,选,选用相应系列PLC，初投,资,资规模：SchneiderABSiemens GE其它，但,可,可靠性及使用,方,方便性则同样,有,有以上关系。,现状-,PLC系统结,构,构（一）,单CPU简单,系,系统,一个CPU，I/O点较少,（,（不足100,个,个左右），一,排,排机架就够，,不,不需I/O,扩,扩展。注意一,排,排最多可带I/O 模块数,以,以及核对电源,等,等容量，有条,件,件的话，对新,配,配置，通过在,编,编程软件实际,配,配一下来核对,。,。,单CPU较多,点,点数系统,一个CPU，I/O点较多,（,（100-300个左右）,，,，一排机架不,够,够了，需进行,本,本地I/O,扩,扩展。GE(IC200ERM002/IC200CBL600、IC200ETM001/ERM001)，本地扩展,具,具有方便、便,宜,宜的特点，但,与,与扩展