了解電氣自動化及工業(yè)自動化課件

1、了解電氣自動化了解電氣自動化主要介紹以下幾個內容電氣自動化的應用領域電氣自動化所需的專業(yè)知識工控、四次工業(yè)革命強電、弱電物聯(lián)網中國制造2025、德國工業(yè)4.0PLC基礎知識主要介紹以下幾個內容電氣自動化的應用領域電氣自動化的應用領域工業(yè)（電力、化工、鋼鐵、礦業(yè)、制造等）交通（包括汽車、運輸、物流等）建筑（建筑電氣、智能家居）農業(yè)（農機、養(yǎng)殖）醫(yī)療（醫(yī)療器械、保健美容）軍事環(huán)保（環(huán)境監(jiān)測，新能源）服務業(yè)（餐飲、媒體）家用電氣自動化的應用領域工業(yè)（電力、化工、鋼鐵、礦業(yè)、制造等）電氣自動化所需的專業(yè)知識計算機通訊電子技術電工學、電路電力電子電機、傳動控制傳感器控制理論信號與系統(tǒng)CAD、CAM仿真技

2、術線性代數、復變函數、概率論、系統(tǒng)辨識、離散數學、運籌學、經典控制、現(xiàn)代控制、智能控制電氣自動化所需的專業(yè)知識計算機控制理論線性代數、復變函數、概工控（工業(yè)控制，簡稱工控）工控指的是工業(yè)自動化控制，主要利用電子電氣、機械、軟件組合實現(xiàn)。即是工業(yè)控制，或者是工廠自動化控制。主要是指使用計算機技術，微電子技術，電氣手段，使工廠的生產和制造過程更加自動化、效率化、精確化，并具有可控性及可視性。PLC，變頻器，伺服電機，工控機，人機界面工控技術的出現(xiàn)和推廣帶來了第三次工業(yè)革命，使工廠的生產速度和效率提高了300%以上。工控（工業(yè)控制，簡稱工控）工控指的是工業(yè)自動化控制，主要利用四次工業(yè)（科技）革命第一

3、次工業(yè)革命：標志：蒸汽機作為動力機被廣泛使用。發(fā)源地：英國。起源時間：18世紀60年代-19世紀中期。人類從此進入蒸汽時代。代表發(fā)明家：瓦特，富爾頓，史蒂芬孫等。代表作品：改良蒸汽機，蒸汽輪船，蒸汽機車。第二次工業(yè)革命：標志：電力和內燃機的發(fā)明。發(fā)源地：美國。起源時間:19世紀70年代-20世紀初期。人類從此進入電氣時代。代表發(fā)明家：愛迪生，西門子，貝爾等。代表作品：電話，發(fā)電機，燈泡。第三次科技革命：標志：原子能和計算機的發(fā)明。發(fā)源地：美國。起源時間：20世紀四五十年代至今。人類從此進入信息時代。代表發(fā)明家：愛因斯坦，馮諾伊曼。代表作品：電子計算機，原子彈，克隆技術，航天飛船，人造衛(wèi)星。第四

4、次科技革命（正在到來）：以互聯(lián)網產業(yè)化，工業(yè)智能化，工業(yè)一體化為代表，以人工智能，清潔能源，無人控制技術，量子信息技術，虛擬現(xiàn)實以及生物技術為主的全新技術革命。發(fā)源地：美國，德國，中國等科技大國。四次工業(yè)（科技）革命第一次工業(yè)革命：標志：蒸汽機作為動力機被強電、弱電強電是用作一種動力能源，主要是傳遞能量，以及各種能量之間的轉化弱電是作為一種信號電，主要是傳遞信息，各種信號之間的傳遞強電、弱電強電是用作一種動力能源，主要是傳遞能量，以及各種能物聯(lián)網（ioT）顧名思義，物聯(lián)網就是物物相連的互聯(lián)網。這有兩層意思：其一，物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網，是在互聯(lián)網基礎上的延伸和擴展的網絡；其二，其用戶端

5、延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。物聯(lián)網（ioT）顧名思義，物聯(lián)網就是物物相連的互聯(lián)網。這有兩5個核心關鍵技術RFID技術傳感器技術無線網絡技術人工智能技術云計算技術5個核心關鍵技術RFID技術RFID技術RFID技術云計算分布式計算并行計算效用計算網絡存儲虛擬化負載均衡熱備冗余云計算分布式計算德國工業(yè)4.0、中國制造2025德國工業(yè)4.0、中國制造2025PLC基礎知識一、 PLC的產生與歷史二、 可編程控制器的定義三、 PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢四、PLC的特點五 、PLC的基本功能PLC基礎知識一、 PLC的產生與歷史一、 PLC的產生與歷史用戶迫切需要一

6、種先進的自動控制裝置繼電器控制系統(tǒng)先進自動控制系統(tǒng)一、 PLC的產生與歷史用戶迫切需要一種先進的自動控制裝置繼世界上第一臺PLC 1969年由美國數字設備公司（DEC）根據美國通用汽車公司（GE）的要求研制成功。 背景： 1968年美國通用汽車公司（GE），為了適應汽車型號的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。 世界上第一臺PLC 設計思想： 吸取繼電器和計算機兩者的優(yōu)點 繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產工藝變化的適應性差，但

7、簡單易懂、價格便宜； 計算機功能強大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難； 采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。（梯形圖） 設計思想：定義： 國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下： “可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于

8、擴充其功能的原則設計”。二、 可編程控制器的定義定義：二、 可編程控制器的定義三、 PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 PLC三大流派歐洲：德國的西門子(SIEMENS)、AEG及法國的TI公司美國：A-B（Allen-Bradly）(其產品約占美國PLC市場50的份額、GE（General Electric）、莫迪康(MODICON)公司、德州儀器(T1)公司、西屋公司 日本：三菱電機（Mitsubishi Electric）、 歐姆龍（OMRON）、 FUJI （日本主要發(fā)展中小型PLC，在世界小型PLC市場上， 日本產品約占有70的份額。在中國，OMRON產品的銷量居首位。） PLC的現(xiàn)狀及分類三、

9、 PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 PLC三大流派PLC的可編程序控制器分類1.按結構形式分類 整體式PLC：整體式是將PLC的CPU、存儲器、I/O單元、電源等安裝在同一機體內，構成主機，另外還有I/O擴展單元配合主機使用，用以擴展I/O點數。整體式PLC的特點是結構緊湊、體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點數固定，靈活性較低，小型PLC多采用這種結構。 可編程序控制器分類1.按結構形式分類了解電氣自動化及工業(yè)自動化課件 組合式PLC：組合式PLC是由一些標準模塊單元組成，采用總線結構，不同功能的模塊（如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）通過總線連接起來。 組合式PLC的特點是可以根據功能

10、需要靈活配置，構成具有不同功能和不同控制規(guī)模的PLC，多用于大型和中型PLC。 組合式PLC：組合式PLC是由一些標準模塊單元組成，組合式PLC組合式PLC了解電氣自動化及工業(yè)自動化課件電源模塊CPU模塊IO模塊底 板模塊式電源模塊CPU模塊IO模塊底 板模塊式模塊式結構PLC的結構模塊式結構PLC的結構2.按控制規(guī)模分類輸入輸出的總路數，又稱為I/O點數，是表征PLC控制規(guī)模的重要參數。因此，按控制規(guī)模對PLC分類時，可分為：1.小型PLC：I/O點數較少，在256點以下的PLC。2.中型PLC：I/O點數較多，在256點以上、2048點以下的PLC。3.大型PLC：I/O點數較多，在204

11、8點以上的PLC。但大中小型PLC的劃分并無嚴格的界限，PLC的I/O點數可以依據需要靈活配置。2.按控制規(guī)模分類 （1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展 （CPU處理速度nS級；內存2M字節(jié)）（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性 （超大型和超小型）（3）產品更加規(guī)范化、標準化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I0（5）加強聯(lián)網和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結構OMAC（open Modular Architecture for Control）PLC的發(fā)展趨勢 （1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展PLC的發(fā)展趨勢 就全世界自動化市場的過去、現(xiàn)在和可以預見的未

12、來而言，PLC仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國、歐洲和國內有關探討PLC發(fā)展的論文中，這個結論是眾口一詞的，盡管對PLC的未來發(fā)展有著許多不同的意見。 近年來PLC的市場銷售一直堅挺；PC控制有了引人注目的進展，但畢竟只能對高端的PLC產品形成競爭；小型、超小型PLC的發(fā)展勢頭令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。 就全世界自動化市場的過去、現(xiàn)在和可以預見的未來而言，P 通用性強，使用方便 功能強，適應面廣 可靠性高，抗干擾能力強 控制程序可變具有很好的柔性 編程方法簡單，容易掌握 PLC控制系統(tǒng)的設計、安裝、調試和維修工作少.極為方便。控制程序變化方便.具有很好的柔性。 體

13、積小、重量輕、功耗低 四、PLC的特點 通用性強，使用方便 四、PLC的特點 1. 梯形圖編程語言兩種梯形圖的繼電器符號圖對照 梯形圖（Ladder diagram）編程語言是一種圖形語言 ,類似于繼電器控制線路圖的一種編程語言，它面向控制過程，直觀易懂，是PLC編程語言中應用最多的一種語言。 物理繼電器 PLC繼電器常開常閉 觸 點線 圈五 、PLC的基本功能 1. 梯形圖編程語言兩種梯形圖的繼電器符號圖對照 梯形(1)名詞解釋軟繼電器 PLC的繼電器不是物理的電器，它是PLC內部的寄存器位，因為它具有與物理繼電器相似的功能，常稱之為“軟繼電器”。 PLC每一個繼電器都對應著內部的一個寄存器

14、位，該位為“1”態(tài)時，相當于繼電器接通；為“0”態(tài)時，則相當于繼電器斷開。常閉觸點線圈常開觸點說明：(1)名詞解釋軟繼電器 PLC的繼電器不是物理的電器000000100001000PLC控制00001SB2KMKM繼電器 控 制SB1線圈線圈常開觸點常開觸點常閉觸點常閉觸點(2)兩種控制的梯形圖比較000000100001000PLC控制00001SB2KM用PLC控制外部接線不變，改變用戶程序。用繼電器控制要改變控制電路的實際接線。KMQFUKR M 3 SB1SB2KMKHKM 繼電器控制接線 PLC控制外部接線輸入設備PLCSB1SB2KRKM輸出設備 欲改變控制功能：主電路 相同例如

15、用PLC控制外部接線不變，改變用戶程序。用繼電器控制 PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)”工作方式，這個過程可分輸入采樣，程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，整個過程掃描并執(zhí)行一次所需的時間稱為掃描周期。輸入端子輸入鎖存器輸入狀態(tài)寄存器輸出鎖存器輸出狀態(tài)寄存器輸出端子程序執(zhí)行讀讀寫輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新2. PLC循環(huán)掃描工作方式 PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)”工作方式，這個過程可分3. PLC控制的原理 等效電路圖SB1SB2ST公共端公共端輸入部分輸出端子輸入端子用戶程序輸出部分主電路KMFUKH M 3 QKM01000PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM0000100002PLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOM3. PLC控制的原理 等效電路圖SB1SB2ST公共端公共KM線圈通電SB1閉合00000 閉合接點閉合KMFUKH M 3 QKM通電KM通電觸點閉合電動機轉觸點閉合PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMKM線圈通電SB1閉合00000 閉合接點閉合K