《工控系统概述》PPT课件.ppt

工业控制系统设计及发展现状,工业控制系统设计及发展现状,01,02,03,工业控制系统概述,工业控制系统定义,工业控制系统由来,为何诞生了工控系统？,计算机的发展+传感器技术+光机电技术发展,减轻劳动程度，减低生产成本，提高生产效率,工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。,工业控制系统概述,工业控制系统结构,工业控制系统概述,工业控制系统产品结构,工业控制系统设计概述,工业控制系统设计流程,分析整体功能及流程，确定参数及控制点，完成设计规划,按照需求分析及参数确定器件型号及整体报价然后采购,对控制系统进行上位机界面编程或控制程序编程，绘制电气设计图纸等技术文档,验证设计，修改设计中的问题,验证无误后系统将投入生产,FCS与DCS系统选择,工业控制系统设计概述,现场总线选择,工业控制系统设计概述,HART 特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。 CC-Link 可将控制和信息数据同以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性，可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。 WorldFIP 没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和低速的衔接。与IEC61158第一类型的连接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列 INTERBUS 具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周期性；该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色 。,基金会现场总线 FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射. CAN总线 信号传输采用短帧结构，传 输时间短，有较强的抗干扰能力。通讯距离最远可达 10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个 . Lonworks 总线 支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业 DeviceNet总线低成本，简单。 PROFIBUS总线 由PROFIBUS-DP、PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。,PLC选择及使用,工业控制系统设计概述,选型注意事项,一、输入输出（I/O）点数的估算 常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展 余量 二、存储器容量的估算 按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量 三、控制功能的选择 包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择 (四)编程功能 五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言 (五)诊断功能 包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 (六)处理速度 PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好 (七)输出方式及电源选择 按照设计需求提供继电器输出或晶体管输出并注意出书功率和供电要求,上位机软件选择,工业控制系统设计概述,组态软件,组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。,国内外组态软件一览,如何与现场设备之间进行数据采集和数据交换。 将采集到的数据与上位机图形界面的相关部分连接。 实时数据的在线监测。 数据报警界限和系统报警。 实时数据的存储、历史数据的查询。 各类报表的生成和打印输出。 应用系统运行稳定可靠。 拥有良好的与第三方程序的接口，方便数据共享。,工业控制系统发展缩影,70年代汽车生产线,90年代汽车生产线,现代汽车生产线,工业控制系统发展现状及展望,工业控制系统发展现状及展望,DCS市场,PLC市场,工业PC市场,2010年我国工控机市场规模为170207亿元人民币，其中：工业PC机及OEM产品 3540亿元；嵌入式计算机及控制器 2530亿元；PLC装置 2530亿元；DCS系统 3035亿元；现场总线控制系统 12亿元；数控系统（CNC） 2430亿元；进口成套设备配套控制设备 3040亿元。,Emerson（艾默生） Siemens（西门子） MITSUBISHI（三菱） Rockwell（罗克维尔） OMRON（欧姆龙） B&R（贝加莱） Schneider（施耐德） YOKOGAWA（横河） GE（通用） Panasonic（松下） AB（艾伦-布拉德利）,台达 和利时（国内最大） 安控 兰州全志 南京嘉华（民营） 南京亚锐（台资） 浙大中控,国 外：,国 内：,目前，世界上有200多家PLC厂商，400多品种的PLC产品，PLC产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。,工业控制系统发展现状及展望,工业自动化系统集成市场,工业自动化系统集成市场,工业控制系统发展现状及展望,工业控制系统发展现状及展望,一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流 二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展 三、 面向测控