现代工业自动化系统原理及组成.ppt

现代工业自动化系统 原理及其组成 目 录 一、概述 二、系统组成 三、常用器件 四、实例分析 五、结束语 一、概述 自动化(Automation)，是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序 或指令自动地进行操作或运行。 自动化装置是指无需人的参与就可以自动进行工作，完成特定任务的机 器。 工业自动化系统是运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术， 对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，以达到增加产 量、提高质量、降低消耗、确保安全为目标的集成系统。 自动化技术发展是伴随着人类各个领域的科技发展而发展起来的。人们 在几千年的生产过程中，为了多快好省地生产出自己需要的东西，发明了很 多能够替代人来工作的自动装置。 古代人在河流上建造可以通过水的冲击带动轮子转动，实现灌溉、碾米 等工作的水车、磨坊。 近代人创造出的许多诸如钟表、蒸汽机速度调节控制等等的自动装置， 到十八世纪末自动装置的应用和研究使得自动化技术初具雏形。 二、系统组成 一个自动化系统无论结构多么复杂都有下面几个主要组成部分： 检测器：主要是获得反馈信息，计算目标值与实际值之间的差值； 控制器：相当于大脑在分析决策上的作用，适时地决定系统应该实施怎样的调节控制； 执行器：完成控制器下达的决定； 对象： 被控制的客观实体。 ●自动化系统结构一个简单自动控制系统结构图 自动控制是基于反馈的技术。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用两者之间的偏差来纠正调节系统的响应。因此，自动化技术的核心思想是反馈，通过反馈建立起输入（原因）和输出（结果）之间的联系。使控制器可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略，以便达到预定的系统功能。 系统构成前向通道和反馈通道两个通道，前向通道是任务执行的功能主体。 复杂自动化系统往往是多变量，多回路，多类型的系统。 ●主要组成部分及其作用 控制器－系统的大脑 自动控制系统中控制器在整个系统中起着重要的作用，扮演着系统管理和组织核心的角色。系统性能的优劣很大程度上取决于控制器的好坏。 执行器－系统的手脚 执行器在自动控制系统中的作用就是相当于人的四肢，它接受调节器的控制信号，改变操纵变量，使生产过程按预定要求正常运行。在生产现场，执行器直接控制工艺介质，若选型或使用不当，往往会给生产过程的自动控制带来困难。因此执行器的选择、使用和安装调试是个重要的环节。 传感器－系统的耳目　传感器被用来测量各种物理量，种类有温度传感器、流量传感器、压力传感器等等。传感器要满足可靠性的要求，从传感器的输出信号中得到被测量的原始信息，如果传感器不稳定，那么对同样的输入信号，其输出信号就不一样，则传感器会给出错误的输出信号，也就失去了传感器应有的作用。 ●传统控制与现代控制 PID控制——比例、积分、微分 PID控制器作为最早实用化的控制器已有50多 年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID 控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先 决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。 现代控制——最优控制、自适应控制、预测控制、 自学习控制。。。 智能控制——模糊控制、专家系统、神经网络 ●顺序控制与回路控制 顺序控制开关逻辑控制 如：继电器矩阵控制、可编程序控制器 I/O模块输入输出控制。 回路控制连续调节控制 如： FM 458-1 DP 应用模块专为自由组态的高性能闭环控制和技术应用（如运动控制）而设计。 ●现代工业自动化系统 现代工业自动化系统是在现代工业企业大型化、连续化、高速化、快节奏生产的必然产物。 基础自动化L1（控制层）：现场设备控制系统 过程自动化L2（运行层）：生产过程监控系统 工厂自动化L3（管理层）：MES制造执行系统 企业自动化L4（经营层）：ERP企业资源规划 工业自动化最新技术：工业计算机网络控制系统 三、?常用器件 组成工业自动化系统的最基本的单元器件： 各类电器：主令器、断路器、接触器、继电器、驱动器等； 各类仪表： 传感器、热工仪表、专用仪表等； 各类计算机：可编程序控制器、工业计算机等。 1、?控制器 通用控制器——