智能制造系統(tǒng)控制技術(shù)2

仲崇權(quán)，，大連理工大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)部教授用協(xié)同自動(dòng)化系統(tǒng)，打造綠色智能工廠智能制造系統(tǒng)控制技術(shù)匯報(bào)提綱-11、智能制造控制技術(shù)與問題2、系統(tǒng)控制技術(shù)與趨勢3、突破幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)4、應(yīng)用案例智能制造控制系統(tǒng)原油煤炭礦石然油等有機(jī)材料電力等能源動(dòng)力金屬等無機(jī)材料汽車高鐵飛機(jī)家電微機(jī)通信紡織輕工食品工程機(jī)械高效、綠色、安全、智能流程制造(DCS/大型PLC)離散制造(PLC/ECU)工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人特種機(jī)器人無人制造(MC/NC/Robot)4德國工業(yè)4.0的特性通過信息技術(shù)改變制造模式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)工人與制造過程分離實(shí)現(xiàn)用戶對制造過程的深度參與

德國工業(yè)4.0的重點(diǎn)是創(chuàng)造智能產(chǎn)品、程序和過程人、機(jī)器、資源如同在一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)里自然的相互溝通協(xié)作智能產(chǎn)品和制造過程與用戶密切結(jié)合，產(chǎn)品功能和服務(wù)能力得到較大提高德國工業(yè)4.0信息技術(shù)深度融合制造過程全產(chǎn)業(yè)鏈能夠自組織集成制造具有個(gè)性化制造特征德國工業(yè)4.0的內(nèi)涵解決四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：1）數(shù)據(jù)智能采集技術(shù)支持設(shè)備、條碼、IC卡以及視頻等信息集成；信息自動(dòng)獲取。2）全互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)

各種生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)全集成，消除各種信息壁壘。3）協(xié)同自動(dòng)化技術(shù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫多種信息集成，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控（HMI）、制造執(zhí)行（MES）、企業(yè)資源管理（ERP）以及產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）。4）制造全信息化技術(shù)

人、機(jī)器、資源如同在一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)里自然的相互溝通協(xié)作智能制造內(nèi)涵制造智能：隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云制造等技術(shù)的發(fā)展，使制造裝備和過程與信息技術(shù)深度融合，制造具有概念、判斷、推理以及自診斷、自維護(hù)，自恢復(fù)等能力。如：德國推出工業(yè)4.0、美國提出智能制造、日本提出的“智能制造系統(tǒng)計(jì)劃”等

。智能裝備和智能產(chǎn)品嵌入式可編程控制器，具有視覺測量、距離測量、環(huán)境測量、輸出驅(qū)動(dòng)、運(yùn)行執(zhí)行和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。智能制造控制系統(tǒng)要解決問題網(wǎng)絡(luò)由現(xiàn)場總線、控制總線、車間級(jí)管理總線組成，多種網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)是控制系統(tǒng)要解決的問題開放的感知、控制和驅(qū)動(dòng)一體化控制技術(shù)是系統(tǒng)控制技術(shù)的新特點(diǎn)多種信息有效集成和管理為制造過程智能化提供技術(shù)基礎(chǔ)；統(tǒng)一數(shù)據(jù)描述、一致性、互操作性標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系是技術(shù)發(fā)展趨勢匯報(bào)提綱-21、智能制造控制技術(shù)與問題2、系統(tǒng)控制技術(shù)與趨勢3、突破幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)4、應(yīng)用案例

智能制造系統(tǒng)控制技術(shù)組成

智能制造控制系統(tǒng)組成:1）單元控制技術(shù)——解決特種儀表、控制器和執(zhí)行器中的關(guān)鍵單元技術(shù)2）系統(tǒng)控制技術(shù)——用可編程系統(tǒng)解決制造高效/安全/綠色等關(guān)鍵技術(shù)3）開發(fā)平臺(tái)技術(shù)——程序開發(fā)、組態(tài)監(jiān)控和信息集成等開發(fā)平臺(tái)技術(shù)4）智能控制技術(shù)——對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化（知識(shí)自動(dòng)化）5）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)——解決不同系統(tǒng)的信息互通和統(tǒng)一理解（不同系統(tǒng)的集成）組件智能制造控制系統(tǒng)DCCENEAS信息開發(fā)平臺(tái)（HMI/MES/ERP)網(wǎng)絡(luò)化程序開發(fā)平臺(tái)軟PLC控制系統(tǒng)可編程控制器（PLC/NC/DCS）關(guān)鍵控制單元EPA/WIA

+其它網(wǎng)絡(luò)嵌入式可編程序控制器單元控制系統(tǒng)控制技術(shù)開發(fā)平臺(tái)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)集成大數(shù)據(jù)的智能控制技術(shù)智能技術(shù)控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)融合日趨明顯1）網(wǎng)絡(luò)功能無處不在（移動(dòng)互聯(lián)）有線無線通信技術(shù)已經(jīng)成熟現(xiàn)場總線、控制總線、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端可以混合使用系統(tǒng)統(tǒng)控控制制技術(shù)術(shù)趨趨勢勢2）硬硬件件軟軟件件化化趨趨勢勢日日益益明明顯顯儀表表功功能能集集成成到到控控制制器器中中，，測測量量功功能能做做成成軟軟件件功功能能塊塊執(zhí)行行器器中中具具有有可可編編程程控控制制功功能能，，執(zhí)執(zhí)行行器器就就是是一一個(gè)個(gè)可可編編程程序序控控制制器器+=+=系統(tǒng)統(tǒng)控控制制技術(shù)趨趨勢3）可編編程控控制系系統(tǒng)，，嵌入入式系系統(tǒng)（（板級(jí)級(jí)，芯芯片級(jí)級(jí)）和和MEMS（微機(jī)機(jī)電系系統(tǒng)））等多多種形形態(tài)的的統(tǒng)一一儀表、、控制制器和和驅(qū)動(dòng)動(dòng)器統(tǒng)統(tǒng)一成成整體體控制系系統(tǒng)形形式多多樣化化(1)符合工工業(yè)應(yīng)應(yīng)用環(huán)環(huán)境，，(2)具有可編程程功能能，(3)支持網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功功能匯報(bào)提提綱-31、智能能制造造控制制技術(shù)術(shù)與問問題2、系統(tǒng)統(tǒng)控制制技術(shù)術(shù)與趨趨勢3、突破破幾個(gè)個(gè)關(guān)鍵鍵技術(shù)術(shù)4、應(yīng)用用案例例智能工工廠：：面向產(chǎn)產(chǎn)品全全產(chǎn)業(yè)業(yè)鏈環(huán)環(huán)節(jié)，，綜合合應(yīng)用用現(xiàn)代代傳感感技術(shù)術(shù)、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)、、自動(dòng)動(dòng)化技技術(shù)、、智能能化技技術(shù)和和管理理技術(shù)術(shù)等先先進(jìn)技技術(shù)，，與現(xiàn)現(xiàn)有生生產(chǎn)過過程的的工藝藝和設(shè)設(shè)備運(yùn)運(yùn)行技技術(shù)高高度集集成的的新型型工廠廠，以以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)復(fù)雜雜環(huán)境境下生生產(chǎn)運(yùn)運(yùn)營的的高效效、節(jié)節(jié)能和和可持持續(xù)為為目標(biāo)標(biāo)。智能工工廠的的必要要技術(shù)術(shù)傳感器器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)互互操作作性大規(guī)模模動(dòng)態(tài)態(tài)建模模與仿仿真智能化化自動(dòng)動(dòng)控制制可伸縮縮的、、多層層次的的信息息安全全智能工工廠帶帶來的的收益益降低產(chǎn)品上上市周周期推動(dòng)動(dòng)動(dòng)態(tài)的的、基基于需需求的的生產(chǎn)產(chǎn)模式式帶來全全局性性的競競爭力力優(yōu)勢勢使過程程向零零事故故和零零排放放方向向發(fā)展展利用能能耗管管理與與智能能電網(wǎng)網(wǎng)集成成的優(yōu)優(yōu)勢快速響響應(yīng)消消費(fèi)者者需求求的變變化智能工工廠當(dāng)當(dāng)前的的潛在在應(yīng)用用利用嵌嵌入操操作員員工具具和服服務(wù)信信息系系統(tǒng)的的數(shù)字字化控控制系系統(tǒng)，，優(yōu)化化生產(chǎn)產(chǎn)操作作和提提高安安全性性利用預(yù)預(yù)防性性維護(hù)護(hù)、統(tǒng)統(tǒng)計(jì)評(píng)評(píng)價(jià)和和度量量進(jìn)行行資產(chǎn)產(chǎn)管理理，提提高工工廠的的可靠靠性利用智智能傳傳感器器檢測測異常常，避避免非非正常常和災(zāi)災(zāi)難性性事件件智能系系統(tǒng)、、能耗耗管理理系統(tǒng)統(tǒng)、外外部智智能電電網(wǎng)集集成，，進(jìn)行行實(shí)時(shí)時(shí)能源源優(yōu)化化智能工工廠的的定義義關(guān)鍵技技術(shù)1）監(jiān)控控管理理開發(fā)發(fā)平臺(tái)臺(tái)像生產(chǎn)汽汽車一一樣生生產(chǎn)軟軟件，，像搭搭積木木一樣樣構(gòu)建建系統(tǒng)統(tǒng)。由用戶戶自己己開發(fā)發(fā)所需需要的的軟件件，修修改、、維護(hù)護(hù)和升升級(jí)自由通通信業(yè)務(wù)使使用統(tǒng)統(tǒng)一模模型描描述。。業(yè)務(wù)系系統(tǒng)按按統(tǒng)一一組件件化標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)開開發(fā)。。開發(fā)過過程全全部工工具化化。重復(fù)勞勞動(dòng)環(huán)環(huán)節(jié)全全部自自動(dòng)化化。統(tǒng)一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的的組件件可以以快速速裝配配出適適合業(yè)業(yè)務(wù)需需要的的系統(tǒng)統(tǒng)。不同業(yè)業(yè)務(wù)系系統(tǒng)間間自由由通信信、協(xié)協(xié)作，，無縫縫集成成。業(yè)務(wù)變變化時(shí)時(shí)，業(yè)業(yè)務(wù)系系統(tǒng)可可以快快速重重組，，適應(yīng)應(yīng)變化化。快速開開發(fā)降低成成本無縫集集成敏捷應(yīng)應(yīng)變產(chǎn)出產(chǎn)出開發(fā)團(tuán)團(tuán)隊(duì)1裝配裝配開發(fā)團(tuán)團(tuán)隊(duì)2可復(fù)用用組件件集業(yè)務(wù)系系統(tǒng)A業(yè)務(wù)系系統(tǒng)B重組新版業(yè)業(yè)務(wù)系系統(tǒng)A將HMI/MES/ERP開發(fā)平平臺(tái)整整合，，形成成信息息集成成開發(fā)發(fā)平臺(tái)臺(tái)，解解決制制造企企業(yè)數(shù)數(shù)據(jù)開開發(fā)平平臺(tái)項(xiàng)目規(guī)規(guī)劃（1）建立立工廠廠模型型描述相相關(guān)的的工廠廠管理理及信信息層層面的的邏輯輯結(jié)構(gòu)構(gòu)部署模模型定義系系統(tǒng)中中各站站點(diǎn)服服務(wù)器器的功功能角角色，，并能能在整整個(gè)項(xiàng)項(xiàng)目周周期進(jìn)進(jìn)行調(diào)調(diào)整，，而不不受時(shí)時(shí)間網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)涞牡南拗浦普麄€(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目規(guī)劃開發(fā)安裝運(yùn)行調(diào)試診斷及維護(hù)升級(jí)擴(kuò)容工廠模模型全互聯(lián)聯(lián)制造造網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)架構(gòu)構(gòu)（2）工業(yè)業(yè)互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)全互聯(lián)制制造信信息一一體化化集成成平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)各各類生生產(chǎn)數(shù)數(shù)據(jù)和和制造造信息息的一一體化化集成成，并并對其其進(jìn)行行合理理的、、有效效的組組織、、管理理和展展示，，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)從現(xiàn)現(xiàn)場、、控制制和管管理信信息的的無縫縫融合合，為為制造造企業(yè)業(yè)提供供能自自主實(shí)實(shí)現(xiàn)跨跨層、、跨系系統(tǒng)的的縱向向集成成和跨跨應(yīng)用用、跨跨組織織的橫橫向集集成的的能力力。（3）形成成監(jiān)控控管理理開發(fā)發(fā)平臺(tái)信息開發(fā)平臺(tái)說明工程開發(fā)提供工程創(chuàng)建、編輯等開發(fā)功能和運(yùn)行管理功能設(shè)備管理提供設(shè)備描述管理、工程師站配置、設(shè)備拓?fù)渚庉嫻δ茏兞抗芾硖峁┳兞勘砭庉?、變量組編輯功能、IO變量、內(nèi)存變量、HMI的臨時(shí)變量畫面開發(fā)提供圖片庫、圖形庫、曲線庫、表格等豐富部件視頻管理提供視頻控件，軟件具有視頻顯示和管理功能地理信息提供地理信息和場地信息圖形化導(dǎo)航用戶管理提供現(xiàn)場用戶的權(quán)限配置與依據(jù)權(quán)限頁面操作或發(fā)布功能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的讀取功能，提供外部訪問服務(wù)數(shù)據(jù)庫包括歷史數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)器，與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器報(bào)表管理提供各種報(bào)表模板，與數(shù)據(jù)庫連接運(yùn)行管理提供操作過程設(shè)備、人員、原材料、產(chǎn)成品等管理Web發(fā)布提供Web發(fā)布功能，使用移動(dòng)終端訪問監(jiān)控頁面在已有有的人人機(jī)界界面組組態(tài)軟軟件基基礎(chǔ)上上開發(fā)發(fā)數(shù)據(jù)據(jù)庫管管理功功能，，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)制造造過程程管理理在統(tǒng)統(tǒng)一一一個(gè)平平臺(tái)上上開發(fā)發(fā)，解解決車車間運(yùn)運(yùn)行監(jiān)監(jiān)控和和管理理問題題。（4）開放放的智智能組組件集集成技技術(shù)以應(yīng)用為目標(biāo)標(biāo)，研發(fā)數(shù)據(jù)分分析和處理軟件；建立知知識(shí)庫庫，實(shí)現(xiàn)對對制造過過程指導(dǎo)和和優(yōu)化；；提高整整個(gè)制制造過過程和和產(chǎn)品品的智智能化化水平平；將專家家經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)轉(zhuǎn)換換成智智能應(yīng)應(yīng)用組組件(iAPP），形形成積累和和匯集專專家經(jīng)經(jīng)驗(yàn)的的平臺(tái)臺(tái)軟件件關(guān)鍵技技術(shù)2）感知知、控控制和和執(zhí)行行一體體化開開發(fā)平平臺(tái)根據(jù)IEC61131-3、IEC61499和PLCOPEN等編程程語言標(biāo)準(zhǔn)、、定義邏輯處理、變量處處理、過程程控制制、運(yùn)動(dòng)控制和和程序控控制等等圖形形化編編程指指令，，以分布式式體系結(jié)結(jié)構(gòu)為為基礎(chǔ)礎(chǔ)，開開發(fā)程程序統(tǒng)統(tǒng)一執(zhí)執(zhí)行平平臺(tái)軟軟件，，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全分分散系系統(tǒng)下下的統(tǒng)一編程開發(fā)和和系統(tǒng)統(tǒng)管理。（1）程序開發(fā)平平臺(tái)支持IEC61131/IEC61499/PLC_Open等標(biāo)準(zhǔn)的圖形化程序序開發(fā)發(fā)，支持邏輯、、運(yùn)動(dòng)動(dòng)、過過程控制等編程程指令。支持程序的的編輯、編譯譯、下下載、、運(yùn)行行、調(diào)調(diào)試、、仿真真與監(jiān)控控功能能。與CAD/CAE/CAM接口。形成成制造造執(zhí)行行系統(tǒng)統(tǒng)的自自動(dòng)執(zhí)執(zhí)行單單元（2）網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化運(yùn)運(yùn)動(dòng)控控制系系統(tǒng)以無人人工廠廠的替替人裝裝備專專機(jī)或或機(jī)器器人為為目標(biāo)標(biāo)，研研發(fā)專專機(jī)運(yùn)運(yùn)動(dòng)或或機(jī)器器人控控制系系統(tǒng)(1)嵌入式式運(yùn)動(dòng)控控制技技術(shù)(2)網(wǎng)絡(luò)化化運(yùn)動(dòng)動(dòng)控制制技術(shù)(3)嵌入式式視覺覺定位位技術(shù)(4)伺服驅(qū)驅(qū)動(dòng)技技術(shù)(5)特種電電機(jī)工業(yè)機(jī)機(jī)器人人技術(shù)術(shù)功能安安全（FunctionalSafety）IEC61508系列標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)等等物理安安全（PhysicalSafety）IEC61010系列標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)等等信息安安全（Security）IEC62443系列標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)等等產(chǎn)品安安全的的核心心是物物理安安全網(wǎng)絡(luò)安安全的的核心心是信信息安安全安全儀儀表系系統(tǒng)的的核心心是功功能安安全關(guān)鍵技技術(shù)3）智能能制造造系統(tǒng)統(tǒng)安全全技術(shù)術(shù)控制系系統(tǒng)安安全分分為物物理安安全、、信息息安全全和功功能安安全人員干預(yù)安全系統(tǒng)(自動(dòng)地)基本自動(dòng)控制過壓閥,破裂片收集池主動(dòng)的保護(hù)被動(dòng)的保護(hù)災(zāi)難保護(hù)災(zāi)難保護(hù)安全儀表系統(tǒng)(SIS)

過程值過程報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)的行為過程控制系統(tǒng)安全停車功能安全社區(qū)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)械緩解系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)機(jī)械防護(hù)系統(tǒng)具有操作人員糾正措施的過程警報(bào)

安全儀表系統(tǒng)基本過程控制系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)(過程警報(bào))操作人員監(jiān)督工廠應(yīng)急響應(yīng)過程（1）功能安全保保護(hù)層層分級(jí)級(jí)昆山中中榮金金屬制制品有有限公公司鋁粉粉塵爆爆炸75人死亡亡,185人受傷傷美國西西部制制藥廠廠公司司聚乙烯烯粉塵爆爆炸6人死亡亡,38人受傷傷昆山預(yù)防粉塵爆爆炸的的發(fā)生生，降降低粉粉塵爆爆炸危危害，，必須須針對產(chǎn)生粉塵的的制造造過程程進(jìn)行行安全全研究究，提提高制制造安安全等等級(jí)，，避免免粉塵爆爆炸發(fā)生??！西部制藥（2）工業(yè)業(yè)粉塵爆爆炸預(yù)預(yù)防、、控制匯報(bào)提提綱-41、智能能制造造控制制技術(shù)術(shù)與問問題2、系統(tǒng)統(tǒng)控制制技術(shù)術(shù)與趨趨勢3、突破破幾個(gè)個(gè)關(guān)鍵鍵技術(shù)術(shù)4、應(yīng)用用案例例DCCE-iFactory智能工工廠iFactory針對工工業(yè)生生產(chǎn)如如何執(zhí)執(zhí)行、、監(jiān)控控、追追溯等等問題題，提提供生產(chǎn)工工藝配配置、生產(chǎn)資資源管管理、生產(chǎn)過過程監(jiān)監(jiān)控和質(zhì)量控控制優(yōu)優(yōu)化四大方方面的的功能能，并并提供供與企企業(yè)級(jí)級(jí)計(jì)劃劃層、、控