现代工业自动化系统--原理及其组成.ppt

现代工业自动化系统，原理和组成，2009年11月，彭一江，目录，1，概述2，系统组成3，常见设备4，示例分析5，结束语，1，概述，自动化是指机器或设备按照规定的程序或指令自动运行或操作而无需干预。自动装置是指一种无需人工参与就能自动工作并完成特定任务的机器。工业自动化系统是利用控制理论、仪器、计算机等信息技术，实现工业生产过程的检测、控制、优化、调度、管理和决策，从而达到增产、提质、降耗、保安全的综合系统。自动化技术的发展伴随着人类各个领域科学技术的发展。在数千年的生产过程中，人们发明了许多自动装置，可以代替人们工作，以便快速、高效、经济地生产他们需要的东西。古代人在河流上建造水车和磨坊，这些水车和磨坊可以通过水的冲击来驱动轮子旋转，从而实现灌溉和碾米。现代人创造的许多自动装置，如钟表、蒸汽机速度调节和控制等。到18世纪末，自动化设备的应用和研究使自动化技术初具规模。直到20世纪40年代末，美国数学家维纳和墨西哥生物学家罗森布鲁斯合作提出了控制论，这是自动化的基本理论工作。它标志着自动化技术的正式诞生。从诞生到现在，自动化技术取得了巨大的进步，并逐渐成熟。自动化技术在生产力发展中发挥着巨大的作用，实现了人们摆脱繁重劳动和控制复杂系统的愿望。同时，自动化技术在应用中不断发展和完善。在自动化技术的应用中，人们发展了各种理论，设计了各种设备和自动化装置，并在各种领域展示了他们的才能，如飞机导航、运输、导弹控制、智能建筑和现代工厂。随着微电子技术、计算机技术、光电技术、信息技术以及现代控制方法和理论的发展，今天的自动化技术正以崭新的面貌在各个领域发挥着重要作用。基于现代自动控制理论的现代工业系统展现出无限美好的发展前景。(2)系统组成。无论结构多么复杂，自动系统都有以下主要组成部分：检测器：主要获取反馈信息并计算目标值与实际值之间的差值；控制器：它相当于大脑在分析和决策中的作用，并及时决定系统应该实施什么样的调控。执行器：完成控制器发布的决策；对象：受控的对象实体。自动系统结构简单的自动控制系统结构图。自动控制基于反馈技术。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量感兴趣的变量，与期望值进行比较，并使用两者之间的偏差来校正调节系统的响应。因此，自动化技术的核心思想是反馈，通过反馈建立输入(原因)和输出(结果)之间的联系。控制器可以根据输入输出的实际情况来决定控制策略，从而实现预定的系统功能。该系统由两个通道组成，一个前向通道和一个反馈通道。前向通道是任务执行的主要功能体。复杂的自动化系统通常是多变量、多回路、多类型的系统。x=x0，x1，x2，xn，y=y0，y1，y2，yn、主要部件及其作用控制器在大脑自动控制系统的系统中，控制器在整个系统中起着重要的作用，起着系统管理和组织核心的作用。系统的性能很大程度上取决于控制器的质量。致动器自动控制系统中手和脚致动器的功能相当于人类的四肢。它接收调节器的控制信号，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，th因此，执行器的选择、使用、安装和调试是重要的环节。传感器系统的眼睛和耳朵用于测量各种物理量，包括温度传感器、流量传感器、压力传感器等。为了满足可靠性要求，传感器从传感器的输出信号中获取被测原始信息。如果传感器不稳定，同一输入信号的输出信号会不同，传感器会给出错误的输出信号，从而失去应有的功能。传统控制和现代控制的PID控制比例、积分和微分PID控制器作为最早的实用控制器已经使用了50多年，并且仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂。它在使用中不需要精确的系统模型和其他先决条件，所以它已经成为使用最广泛的控制器。现代控制包括最优控制、自适应控制、预测控制和自学习控制。智能控制模糊控制，专家系统，神经网络，顺序控制和回路控制，顺序控制开关逻辑控制如继电器矩阵控制，可编程控制器输入输出模块的输入输出控制。环路控制连续调节控制，例如：FM458-1DP应用模块专门设计用于自由配置的高性能闭环控制和技术应用，例如运动控制。现代工业自动化系统是现代工业企业大规模、连续、高速、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(操作层):生产过程监控系统工厂自动化L3(管理层):制造执行系统制造执行系统企业自动化L4(管理层):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，现代工业自动化系统，3。常见设备，工业自动化系统最基本的单元部件：各种电器：主执行器、断路器、接触器、继电器、驱动器等。各种仪器：传感器、热力仪器、特殊仪器等。各种计算机：可编程控制器、工业计算机等。通用控制器可编程控制器PLCPLC是一种数字操作电子设备，它以指令的形式将诸如逻辑操作、顺序控制、定时、计数和算术操作等操作存储在可编程存储器中，并通过数字或模拟输入和输出组件来控制生产设备和过程。可编程控制器是基于计算机技术和自动控制理论发展起来的。它不仅不同于普通计算机，也不同于普通计算机控制系统。作为计算机控制装置的一种特殊形式，可编程控制器在系统结构、硬件组成、软件结构、输入输出通道和用户界面等方面都有其特殊性。专用控制器温度调节器、速度调节器等。执行机构伺服阀电磁阀是一种电磁控制的工业设备，用于调节工业控制系统中介质的方向、流量、速度等参数。电磁阀不仅可用于气动系统，也可用于液压系统和液压系统。步进电机作为执行器，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于各种自动控制系统中。电磁换向阀、电磁阀、步进电机、3、测试仪器、压力仪器、温度仪器、电压和电流测试仪器、各种传感器和各种专用仪器。电磁传感器、温度传感器、超声波传感器、压力传感器、光纤传感器、显示仪器、编码器、4、网络设备、交换机、HUB、工业以太网交换机。四、案例分析，典型工业计算机网络控制系统钛板带轧机二次自动化系统：L1 L2机电系统计算机系统网络拓扑生产过程控制一体化三电一体化系统：电气设备、电子仪器、电子计算机网络通讯、电磁传感器、钛板带轧机二次自动化系统配置图、系统配置图、1、电气传动系统设备运行控制、电机转速控制、机械运动控制、流体介质控制。包括：反馈交流/DC整流逆变器、公共DC总线反馈逆变器(TDC控制)、交流800系列驱动控制器、电机控制中心MCC等。2.仪表检测系统的过程参数传感器、信号转换、采集、处理和传输。包括板形仪、x光测厚仪、激光测速仪、张力仪、辊缝位置传感器、辊压传感器、线性绝对值编码器、旋转多圈绝对值编码器、接近开关、温度传感器、压力传感器等。3、计算机控制系统控制模型、实时过程数据采集、条件分析、决策指令、系统管理、生产管理。包括硬件配置：L1基本控制器AC800PEC、L2服务器/工作站/工程师站、PDA远程数据采集器(IBAFB-2I采集卡)；软件配置：windows XP、windows server 2003、ControlIT基础开发软件、上层组态软件自动扩展系统800XA、IBA-PDA软件包、数据库管理软件等。4.网络通信系统总线拓扑、系统集成、通信协议和信息交换。包括工业以太网动力定位网络、以太网交换机等。系统控制功能：辊缝和轧制力控制，自动厚度控制，凸度调节，中间辊窜槽平坦度控制，轧机顺序控制，辅助系统顺序控制，诊断系统，具有在线诊断，故障报警，报警分析，事故记录，自学习数学模型：输入数据和预置轧制表模型张力模型速度模型机架辊缝模型屈服应力模型摩擦力模型平坦度模型位置模型轧制