《工業(yè)自動(dòng)化基礎(chǔ)》課件

工業(yè)自動(dòng)化基礎(chǔ)本課程將帶領(lǐng)大家深入了解工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用實(shí)踐，為今后的工業(yè)智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展歷程1機(jī)械化階段以蒸汽機(jī)和水力為動(dòng)力，機(jī)械取代人力，提高生產(chǎn)效率。2電氣化階段以電力為動(dòng)力，電氣設(shè)備應(yīng)用，自動(dòng)化程度提升。3電子化階段電子技術(shù)應(yīng)用，自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制。4信息化階段計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用，信息化管理系統(tǒng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化管理。5智能化階段人工智能技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。工業(yè)自動(dòng)化的定義和特點(diǎn)定義工業(yè)自動(dòng)化是指利用自動(dòng)控制技術(shù)，將生產(chǎn)過(guò)程中的操作、控制、管理等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件的生產(chǎn)方式。特點(diǎn)自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)成本低、靈活性強(qiáng)、適應(yīng)性廣。工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用領(lǐng)域制造業(yè)汽車(chē)制造、電子制造、機(jī)械制造、航空航天制造等能源行業(yè)電力、石油、天然氣、核能等化工行業(yè)化工生產(chǎn)、醫(yī)藥生產(chǎn)、食品生產(chǎn)等農(nóng)業(yè)溫室種植、精準(zhǔn)灌溉、農(nóng)業(yè)機(jī)械化等工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分1控制層PLC、DCS、CNC等2執(zhí)行層電機(jī)、氣缸、閥門(mén)等3感知層傳感器、編碼器等傳感器在自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用感知獲取生產(chǎn)過(guò)程中的各種信息，如溫度、壓力、流量、位置等。反饋將獲取的信息反饋給控制系統(tǒng)，為控制決策提供依據(jù)?？刂聘鶕?jù)反饋信息，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。常見(jiàn)傳感器類(lèi)型及應(yīng)用溫度傳感器用于測(cè)量溫度，應(yīng)用于加熱、冷卻等過(guò)程。壓力傳感器用于測(cè)量壓力，應(yīng)用于液體、氣體壓力控制等。流量傳感器用于測(cè)量流量，應(yīng)用于液體、氣體流量控制等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用執(zhí)行根據(jù)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作?？刂仆ㄟ^(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。常見(jiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)類(lèi)型及應(yīng)用電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)用于傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)器人等。氣缸用于執(zhí)行線性運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用于夾具、搬運(yùn)系統(tǒng)等。閥門(mén)用于控制流體的流動(dòng)，應(yīng)用于管道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。工業(yè)控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1企業(yè)管理層MES、ERP等系統(tǒng)2生產(chǎn)控制層PLC、DCS等系統(tǒng)3設(shè)備控制層傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等PLC的工作原理及編程工作原理PLC通過(guò)輸入模塊接收傳感器信號(hào)，根據(jù)程序邏輯進(jìn)行處理，輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。編程PLC編程采用梯形圖、指令表、功能塊圖等方式，實(shí)現(xiàn)控制邏輯的編寫(xiě)。工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)1高速傳輸滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?可靠性高具備抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?開(kāi)放性強(qiáng)支持多種協(xié)議，方便與不同設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述定義現(xiàn)場(chǎng)總線是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的數(shù)字通信技術(shù)。優(yōu)勢(shì)降低布線成本、提高數(shù)據(jù)傳輸速率、簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)基于IEC61158標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的兼容性，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)等。DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)基于CAN總線，具有高速傳輸、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)。應(yīng)用應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)等。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)概述定義運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是指通過(guò)軟件和硬件的組合，對(duì)電機(jī)、伺服系統(tǒng)等進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的精確運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)床、包裝機(jī)械、物流系統(tǒng)等。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)原理通過(guò)控制器發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)行精確的轉(zhuǎn)動(dòng)控制。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)床、包裝機(jī)械等需要高精度、高響應(yīng)速度的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成1控制器控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、操作和功能。2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。3機(jī)械本體機(jī)器人的骨架和結(jié)構(gòu)，提供運(yùn)動(dòng)能力。4末端執(zhí)行器完成具體的作業(yè)任務(wù)，如夾具、焊槍等。5傳感器感知周?chē)h(huán)境和自身狀態(tài)，反饋信息給控制器。機(jī)器人坐標(biāo)系及工作空間坐標(biāo)系用于描述機(jī)器人關(guān)節(jié)位置和方向。工作空間機(jī)器人能夠到達(dá)的全部空間范圍。機(jī)器人常用末端執(zhí)行器夾具用于抓取、搬運(yùn)、放置物體。焊接工具用于焊接作業(yè)。噴涂工具用于噴涂作業(yè)。機(jī)器人編程技術(shù)示教編程通過(guò)示教器手動(dòng)引導(dǎo)機(jī)器人完成動(dòng)作，并記錄動(dòng)作軌跡。離線編程使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行機(jī)器人程序的編寫(xiě)和仿真，提高編程效率。工業(yè)自動(dòng)化安全技術(shù)1安全防護(hù)設(shè)置安全防護(hù)裝置，防止人員接觸危險(xiǎn)區(qū)域。2安全控制采用安全控制系統(tǒng)，防止設(shè)備發(fā)生故障或意外。3安全培訓(xùn)對(duì)操作人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，提高安全意識(shí)。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)集成將不同的自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息共享。數(shù)據(jù)集成將不同設(shè)備的數(shù)據(jù)整合到一起，方便數(shù)據(jù)分析和管理。控制集成將不同的控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。工業(yè)智能制造發(fā)展趨勢(shì)智能化生產(chǎn)利用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的智能化控制和管理。個(gè)性化定制根據(jù)客戶(hù)需求，定制化生產(chǎn)個(gè)性化產(chǎn)品，滿(mǎn)足多樣化需求。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述定義將工業(yè)設(shè)備、傳感器、控制系統(tǒng)等連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和應(yīng)用。應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)性維護(hù)、智能生產(chǎn)等。工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用1數(shù)據(jù)采集從工業(yè)設(shè)備、傳感器、生產(chǎn)系統(tǒng)等收集大量數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)分析對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、加工、分析，提取有價(jià)值的信息。3應(yīng)用生產(chǎn)效率優(yōu)化、質(zhì)量控制、成本控制、預(yù)測(cè)性維護(hù)等。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展前景智能化人工智能技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的智能化。網(wǎng)絡(luò)化5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通。案例分析與討論1案例一汽車(chē)制造2案例二電子制造3案例三化工