《工业自动化技术》课件

工业自动化技术欢迎来到工业自动化技术的世界！课程导言目标介绍工业自动化技术的基本概念、发展历程、特点和应用，帮助学生了解和掌握该领域的基本知识和技能。内容涵盖工业机器人技术、可编程逻辑控制器(PLC)、现场总线技术、传感器技术、工业网络技术、自动化系统集成、智能制造等。工业自动化技术简介提高生产效率自动化系统可实现更高效的生产流程，降低人工成本，提高产品质量。增强生产灵活性自动化系统能够适应各种生产环境，快速调整生产流程，满足不同需求。优化生产管理自动化系统可以收集和分析生产数据，提供决策支持，优化生产流程。工业自动化技术发展历程1机械化阶段以蒸汽机、电力等为动力，使用机械设备进行生产，提高了生产效率，但生产过程仍以人工操作为主。2自动化阶段以电子技术、控制技术为基础，实现生产过程的自动化，减少了人工操作，提高了生产效率和产品质量。3智能化阶段以信息技术、人工智能技术为核心，实现生产过程的智能化，大幅提高了生产效率和产品质量，并降低了生产成本。工业自动化的特点和优势效率提升自动化系统可以提高生产效率，减少人工成本和时间浪费。质量保证自动化设备可以确保生产过程的稳定性和一致性，提高产品质量。安全保障自动化系统可以降低工人操作风险，提高生产安全性。灵活性增强自动化系统可以根据生产需求进行调整和优化，提高生产灵活性。工业自动化的主要应用领域制造业提高生产效率，降低成本，提升产品质量。电力行业实现电力生产的自动化和智能化，提高安全性和可靠性。石油化工保障安全生产，减少污染，提高生产效率。机器人技术机器人技术是现代工业自动化的重要组成部分，在生产制造、物流仓储、医疗保健等领域发挥着越来越重要的作用。机器人技术涉及机械、电子、计算机、控制等多个学科领域，其核心是通过感知、决策、执行等环节，实现对机器人的智能控制。机器人分类和应用1工业机器人用于工业生产的机器人，例如焊接、喷漆、装配、搬运等。2服务机器人用于服务行业的机器人，例如清洁、医疗、教育、娱乐等。3特种机器人用于特殊环境或任务的机器人，例如军事、探测、救援等。机器人的工作原理感知机器人通过传感器感知环境，例如视觉传感器、触觉传感器和距离传感器。处理机器人将感知到的信息进行处理，并根据预设的程序或指令做出决策。控制机器人根据决策结果，控制自身的执行机构，完成预定的任务，例如移动、抓取、焊接等。机器人的感知和控制5感知5控制机器人感知环境，通过传感器收集信息，如视觉、触觉、听觉等，并将其转换为可处理的数据。机器人控制系统利用这些数据，根据预先设定的程序或人工智能算法，进行决策并发出控制指令，驱动机器人执行相应的动作。PLC技术可编程逻辑控制器(PLC)是一种用于工业自动化的专用计算机。它被设计用于控制机器和过程，通常在恶劣环境中运行，例如工厂车间。PLC的核心是中央处理器(CPU)，负责执行程序并控制输入/输出(I/O)模块。PLC还具有存储器，用于存储程序、数据和配置信息。PLC的结构和工作原理1中央处理单元(CPU)执行控制程序2输入/输出(I/O)模块连接传感器和执行器3存储器存储程序和数据4电源提供电力PLC编程语言梯形图易于理解和使用，适合逻辑控制和顺序控制。指令表类似于汇编语言，使用助记符指令进行编程。功能块图使用功能块来表示程序，适合复杂控制和数据处理。结构化文本类似于高级编程语言，使用结构化语法进行编程。现场总线技术现场总线技术是一种用于工业自动化系统中不同设备之间通信的技术。现场总线技术可以实现设备之间的实时数据交换，提高自动化系统的效率和可靠性。常见的现场总线协议PROFIBUS一种广泛应用于工业自动化的现场总线协议，支持多种网络拓扑结构和通信速率。CANopen基于CAN总线协议，广泛用于汽车、机器人和自动化系统，具有高可靠性和实时性。Ethernet/IP基于以太网协议，支持多种设备连接，并提供灵活的网络配置和管理功能。传感器技术传感器是工业自动化系统中的关键组成部分，它负责将物理量转换为电信号，并将这些信号传递给控制系统。传感器种类繁多，包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器等等。传感器技术的进步推动了工业自动化的发展，使自动化系统能够更加精确、高效地控制生产过程。例如，使用红外线传感器可以实现无接触温度测量，使用激光传感器可以实现高精度位移测量，使用压力传感器可以监控压力变化，从而实现更加精准的控制和更高效的生产效率。常见传感器的分类和应用温度传感器测量温度，广泛应用于工业控制、环境监测、医疗设备等领域。压力传感器测量压力，应用于液压系统、气动系统、压力容器等。流量传感器测量流体流量，应用于管道输送、计量、控制等。液位传感器测量液位高度，应用于水箱、油罐、化工反应釜等。工业网络技术工业网络技术是现代工业自动化的重要组成部分，它连接了生产过程中的各种设备和系统，实现数据交换和信息共享。工业网络技术的发展趋势是向高速、可靠、安全、开放的方向发展，以满足现代工业对数据传输速度、实时性、安全性以及互操作性的更高要求。工业以太网和工业无线网络1工业以太网工业以太网是工业自动化领域应用最广泛的网络技术之一，提供高速、可靠的数据传输。2工业无线网络工业无线网络为自动化系统提供灵活性和可扩展性，尤其适合于移动设备和难以布线的区域。3关键技术工业以太网和无线网络都面临着实时性、安全性、可靠性等方面的挑战，需要特殊的技术来解决。自动化系统的集成与优化1互操作性不同子系统之间的协同工作。2数据集成收集和分析来自不同来源的数据。3系统优化提高效率、可靠性和安全性。自动化系统集成和优化是实现高效生产的关键步骤，涉及不同设备、软件和网络的整合。通过整合，系统可以实现数据的互操作性和共享，从而为优化提供基础。优化包括提高效率、可靠性和安全性等方面。工业4.0与智能制造互联互通工业4.0强调将生产设备、人员和数据网络化，实现实时信息共享和协同作业。智能化利用人工智能、大数据等技术，赋予生产系统自主学习、决策和优化能力。个性化满足消费者个性化需求，实现大规模定制生产，提高产品质量和效率。工业自动化的发展趋势智能化基于人工智能、机器学习和数据分析，实现自主决策和优化控制。网络化通过物联网、云计算和边缘计算，实现设备互联互通，提高生产效率和灵活性。个性化满足多样化需求，实现定制化生产，提高产品质量和客户满意度。绿色化节约能源，减少污染，实现可持续发展，推动绿色制造。工业自动化设计流程1需求分析了解客户需求，明确自动化目标。2方案设计选择合适的自动化技术和设备。3系统集成将各子系统连接起来，形成整体系统。4调试测试对系统进行调试和测试，确保其正常运行。5交付验收将系统交付给客户，并进行验收。自动化系统的安装与调试安装准备仔细检查设备和材料，确保质量符合要求。安装过程按照设计图纸和规范进行安装，并进行必要的测试和调试。系统调试对自动化系统进行全面的测试和调试，确保系统运行稳定可靠。验收完成安装调试后，进行系统验收，确保系统符合设计要求。自动化系统的故障诊断和维护1故障诊断快速识别问题根源，并采取有效措施。2预防性维护定期检查和保养设备，防止故障发生。3远程监控实时监控系统运行状态，及时发现潜在问题。4故障排除及时修复故障，恢复系统正常运行。安全生产和节能减排安全生产工业自动化系统需要保证安全运行，防止事故发生。节能减排通过自动化系统优化生产流程，提高能源利用率，减少污染排放。工业自动化人才培养1专业知识学生需要掌握扎实的自动控制理论、传感器技术、机器人技术、PLC技术、现场总线技术等专业知识。2实践技能培养学生的动手能力，例如自动化系统的设计、调试、维护等，进行大量的实践操作训练。3创新能力鼓励学生参与科研项目，进行技术革新，培养学生的创新思维和解决问题的能力。自动化