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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西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.一、自动化基本概念•目的:共享体会、统一概念、在大范围之内界定本次讨论范围。•对自动化的理解:无处不在,由浅入深举例。人用手去拿桌上的东西航天飞机上天总结:完整的自动化控制系统应包括:反映控制目的的设定;确定控制方法的控制器;执行控制程序的执行器;获取控制效果的检测机构;还有控制对象和辅助材料。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.一、自动化基本概念续•自动化行业相关产品分类设定:操作台和现场控制箱、触摸屏、计算机和组态软件控制器:控制方式、方法及载体(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(控制语言抽象时重点,做自动化作行业意义所在)西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.一、自动化基本概念续•重点讲解内容:组态软件、控制方法、PLC、自动化系统规划、设计等,具体安排如下:•我重点讲解内容:控制方法和PLC发展历史、现状和展望西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.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也叫反馈控制理论偏差、控制质量、正反馈、负反馈超调、一阶系统、多阶系统、模型、稳定•前馈控制大滞后•系统辨识及仿真技术系统数学模型数学在控制理论研究中的作用西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.二、控制方法—自动化控制技术续•预测控制广义预测控制---预估几步结果、按算法求出控制作用,举例下棋、依赖预估准确性•PID控制系统鲁棒性指标,解决建模不太准确问题实施简单、适用于大多工业过程应用选择:PI、PID、参数选择发展:变参数PID,自适应PID、智能PID西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.二、控制方法—自动化控制技术续•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(多变量控制系统)多变量系统矩阵理论多个水龙头控制西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.二、控制方法—自动化控制技术续•自适应控制模型参数变化概念---导弹控制控制算法特点•非线性控制理论结构、参数都变的系统控制理论处于正在研究之中西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史•二十世纪四十年代,计算机技术发展起来后,科学计算,在工业领域应用(二十世纪六十年代的事)。•解决:干扰、接口方便、编程简单问题•国内八十年代初开始使用,进口设备带的,国内改造的,二汽83年开始使用西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续•可编程序控制器是六十年代末在美国首先出现的,当时叫PLC(ProgrammableLogicController),目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能,由此日本称它为顺序控制器(SequenceController)。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时,根据汽车制造业生产线的需要,希望用电子化的新型控制器替代继电器控制盘,以减少汽车改型时,重新设计制造继电器控制盘的成本和时间。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续•当时PLC的基本设计思想是:1、控制器硬件是标准的、通用的,因而不需要每次另行设计;2、根据实际应用对象,将控制内容作成软件写入控制器的程序存储器内。写入时采用了最便于表示顺序控制程序的形式;3、控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到七十年代中期以后,PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器,输入输出组件和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,这时的“PLC”已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能了,同时具有数据处理、PID调节和数据通讯功能。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续•工作过程外部信号入输入缓冲区用户程序输出缓冲区到输出模块西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续•可编程序控制器硬件的基本构成中央处理器(CentralProcessorUnit简称CPU):它是可编程序控制器的心脏部分。CPU由微处理器(Microproce-ssor)存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。电源(PowerSupply):给中央处理器提供必需的工作电源。输入组件(Inputs):输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。输出组件(Outputs):输出组件接收CPU的控制信号,并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后,传送控制命令给现场设备的执行器。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续输入输出(简称I/O)是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”和“视觉”。输入信号包括按扭开关、限位开关、接近开关、光电传感器、热电偶、热电阻、位置检测开关和编码器等。输出信号包括继电器、指示灯、显示器、电机启动等直流和交流设备。编程器(Programmer):在正常情况下,编程器用于系统初始状态的配置,控制逻辑程序编制和加载,不能对系统操作。编程器也可用于控制程序的调试和控制系统故障时作为检查故障的有效工具。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续•可编程序控制器规模分类类型I/O点数存储器容量微型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)可编程序控制器的规模划分并无严格的界限,目前微、小型的机器也具有以前中、大型机的功能。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续可编程序控制器型号表(国内)序号可编程序控制器型号备注(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骊山电子西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.三、PLC发展历史续可编程序控制器型号表(国外)序号可编程序控制器型号备注1S5、S7-200、300、400系列西门子SIEMENS2Quantum、Micro、Premium、Compact、Momentum、984MODICON3MicroLogix1000、1200、1500、ALLENBRADLLEY(AB)SLC500、PLC-5、ControlLogix4VersaMaxNano/Micro微型、90-30、GE90-70、VersaMax5F、K、A系列三菱(MITSUBISHI)6SYSMACC、CPM1、CQM1、CQH1等系列欧姆龙(OMRON)7TI、PM系列TXAXINSTUMENTS8SR、SU、SG系列KOYO西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.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西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.现状---ABPLC控制系统概貌一控制系统最大I/OI/O形式通信形式存储区MicroLogix100010/16/25/32固定I/ODeviceNet/DH-485/RS-2321K字MicroLogix120088固定I/O+6个本地I/O模块DeviceNet/DH-485/RS-232/MB从6K字MicroLogix1500156固定I/O+8个本地I/O模块DeviceNet/DH-485/RS-232/MB从7.65K字SLC84-960-4096*固定I/O+2个本地I/O模块*30个本地I/O模块*ControlNetI/O*DeviceNetI/O*通用远程I/ODeviceNet/DH+/RS-232/DH-485/Ethernet/通用远程I/O1-64K字西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.现状---ABPLC控制系统概貌二控制系统最大I/OI/O形式通信形式存储区PLC-5512-3072*处理器冗余本地I/O*扩展本地I/O模块*ControlNetI/O*DeviceNetI/O*通用远程I/ODeviceNet/DH+/RS-232/Ethernet/通用远程I/O64-100K字ControlLogix12800*本地I/O模块*ControlNetI/O*DeviceNetI/O*通用远程I/ODeviceNet/DH+/RS-232/Ethernet/通用远程I/O160K-2M西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.现状---分布式系统类型•对象分散、联系不多,宜用多CPU分散系统。数据交换MSG指令•对象分散、联系较多,宜用单CPU分布系统。扩展本地/远程I/O•对象分散、种类较多,宜用灵活组网结构。ControlNet、MB+、Genius、DeviceNet以及智能采集模块等组成系统。•根据系统规模选用相应系列PLC,初投资规模:SchneiderABSiemensGE其它,但可靠性及使用方便性则同样有以上关系。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.现状---PLC系统结构(一)•单CPU简单系统一个CPU,I/O点较少(不足100个左右),一排机架就够,不需I/O扩展。注意一排最多可带I/O模块数以及核对电源等容量,有条件的话,对新配置,通过在编程软件实际配一下来核对。•单CPU较多点数系统一个CPU,I/O点较多(100-300个左右),一排机架不够了,需进行本地I/O扩展。GE(IC200ERM002/IC200CBL600、IC200ETM001/ERM001),本地扩展具有方便、便宜的特点,但与扩展机架间最大距离较小。西安开轩自动化有限责任公司XianKaixuanAutomationCo.,Ltd.现状---PLC系统结构(二)•单CPU较多点数且分散的系统一个CPU,I/O点较多(100-300个左右),位置较为分散,需要采用PLC远程扩展方式,GE(IC693BEM331/IC200GBI001、IC697BEM731/IC200GBI001),远程扩展具有方便、有一定成本的特点,但最大距离较远。•双CPU热
本文标题:工业自动化现状及其发展
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