工业自动化现状及其发展.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,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）,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,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,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,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,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,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,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（Programmable Logic Controller），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（Sequence Controller)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。

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,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（Central Processor Unit 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（Power Supply）：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,PLC 64,点以下,1-2KB,（字节）,小型,PLC 64-128,点,2-4KB,（字节）,中型,PLC 128-512,点,4-16KB,（字节）,大型,PLC 512-8192,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）,1 ACMY-S256,上海香岛,2 UNICON S-40M,上海台岛,3 MPC-10,、,MPC-20,自动化研究所,4 TS-300,、,TS-400,自动化仪表研究所,5 ZHS-PC01,、,ZHS-PC02,机床研究所,6 SPC-2,、,CF-40MR,起重电器,7 DTK-S84,自动化仪表厂,8 PC-700,、,PC-900,调节器厂,9 TCM-400,大华,10 BM-PZC,电子仪表,11 NK-40,南洋电器,13 PC-80,骊山电子,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,1 S5,、,S7-200,、,300,、,400,系列 西门子,SIEMENS,2,Quantum、Micro、Premium、,Compact、Momentum、984,MODICON,3 MicroLogix1000,、,1200,、,1500,、,ALLEN BRADLLEY,（,AB,）,SLC500,、,PLC-5,、,ControlLogix,VersaMax Nano/Micro,微型、,90-30,、,GE,90-70,、,VersaMax,5 F,、,K,、,A,系列 三菱（,MITSUBISHI,）,SYSMAC C,、,CPM1,、,CQM1,、,CQH1,等系列 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,Schneider AB Siemens GE,小型系统：,Micro Micrologix S7-200 VersaMAX,中小型系统：,Momentum SLC500 S7-300 90-30,中型系统：,Momentum PLC-5 S7-400 90-70,中大型系统：,Qunentum ControlLogix S7-400 PAC,现状-,AB PLC控制系统概貌一,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控制系统概貌二,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,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：SchneiderAB Siemens GE 其它，但可靠性及使用方便性则同样有以上关系现状-,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热备系统,可靠性要求高的场合，热备和冗余的概念、区别，热备中浮主/固定主概念、可带电热插拔的概念（GE Versamax I/O就可以）Rx7i的双机热备系统,Genius协议支持冗余,Switch,共可支持10个以太网远程I/O站,以太网远程I/O站扩展机架，,每个远程I/O站可带7个扩展机架,光纤、双绞线,内置双口交换机,工业以太网,Rx7i双机热备系统Genius总线I/O站,Rx7i双机热备系统以太网总线I/O站,Rx7i双机热备系统特点,CPU、电源、机架、总线均为热备冗余,切换时间为毫秒级,完全无扰动切换,2.1G冗余同步总线速率,每个扫描周期同步两次,同步总线支持冗余热备,支持冗余以太网,支持冗余以太网,共可支持28个Genius远程I/O站,光纤同步总线，可支持冗余,光纤同步总线，可支持冗余,GE FANUC,授权分销商,90-30的双机热备系统,Genius协议支持冗余,Switch,共可支持。