了解電氣自動化及工業(yè)自動化

1、了解電氣自動化,主要介紹以下幾個內(nèi)容,電氣自動化的應用領(lǐng)域 電氣自動化所需的專業(yè)知識 工控、四次工業(yè)革命 強電、弱電 物聯(lián)網(wǎng) 中國制造2025、德國工業(yè)4.0 PLC基礎(chǔ)知識,電氣自動化的應用領(lǐng)域,工業(yè)（電力、化工、鋼鐵、礦業(yè)、制造等） 交通（包括汽車、運輸、物流等） 建筑（建筑電氣、智能家居） 農(nóng)業(yè)（農(nóng)機、養(yǎng)殖） 醫(yī)療（醫(yī)療器械、保健美容） 軍事 環(huán)保（環(huán)境監(jiān)測，新能源） 服務業(yè)（餐飲、媒體） 家用,電氣自動化所需的專業(yè)知識,計算機 通訊 電子技術(shù) 電工學、電路 電力電子 電機、傳動控制 傳感器,控制理論 信號與系統(tǒng) CAD、CAM 仿真技術(shù),線性代數(shù)、復變函數(shù)、概率論、系統(tǒng)辨識、離散數(shù)學、

2、運籌學、經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制、智能控制,工控（工業(yè)控制，簡稱工控）,工控指的是工業(yè)自動化控制，主要利用電子電氣、機械、軟件組合實現(xiàn)。即是工業(yè)控制，或者是工廠自動化控制。主要是指使用計算機技術(shù)，微電子技術(shù)，電氣手段，使工廠的生產(chǎn)和制造過程更加自動化、效率化、精確化，并具有可控性及可視性。 PLC，變頻器，伺服電機，工控機，人機界面,工控技術(shù)的出現(xiàn)和推廣帶來了第三次工業(yè)革命，使工廠的生產(chǎn)速度和效率提高了300%以上。,四次工業(yè)（科技）革命,第一次工業(yè)革命：標志：蒸汽機作為動力機被廣泛使用。發(fā)源地：英國。起源時間：18世紀60年代-19世紀中期。人類從此進入蒸汽時代。代表發(fā)明家：瓦特，富爾頓，史蒂芬孫

3、等。代表作品：改良蒸汽機，蒸汽輪船，蒸汽機車。 第二次工業(yè)革命：標志：電力和內(nèi)燃機的發(fā)明。發(fā)源地：美國。起源時間:19世紀70年代-20世紀初期。人類從此進入電氣時代。代表發(fā)明家：愛迪生，西門子，貝爾等。代表作品：電話，發(fā)電機，燈泡。 第三次科技革命：標志：原子能和計算機的發(fā)明。發(fā)源地：美國。起源時間：20世紀四五十年代至今。人類從此進入信息時代。代表發(fā)明家：愛因斯坦，馮諾伊曼。代表作品：電子計算機，原子彈，克隆技術(shù)，航天飛船，人造衛(wèi)星。 第四次科技革命（正在到來）：以互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化，工業(yè)智能化，工業(yè)一體化為代表，以人工智能，清潔能源，無人控制技術(shù)，量子信息技術(shù)，虛擬現(xiàn)實以及生物技術(shù)為主的全新技

4、術(shù)革命。發(fā)源地：美國，德國，中國等科技大國。,強電、弱電,強電是用作一種動力能源，主要是傳遞能量，以及各種能量之間的轉(zhuǎn)化 弱電是作為一種信號電，主要是傳遞信息，各種信號之間的傳遞,物聯(lián)網(wǎng)（ioT）,顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。,5個核心關(guān)鍵技術(shù),RFID技術(shù) 傳感器技術(shù) 無線網(wǎng)絡技術(shù) 人工智能技術(shù) 云計算技術(shù),RFID技術(shù),云計算,分布式計算 并行計算 效用計算 網(wǎng)絡存儲 虛擬化 負載均衡 熱備冗余,德國工業(yè)4.0

5、、中國制造2025,PLC基礎(chǔ)知識,一、 PLC的產(chǎn)生與歷史 二、 可編程控制器的定義 三、 PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 四、PLC的特點 五 、PLC的基本功能,一、 PLC的產(chǎn)生與歷史,用戶迫切需要一種先進的自動控制裝置,繼電器控制系統(tǒng),先進自動控制系統(tǒng),世界上第一臺PLC 1969年由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司（GE）的要求研制成功。 背景： 1968年美國通用汽車公司（GE），為了適應汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。,設(shè)計思想： 吸取

6、繼電器和計算機兩者的優(yōu)點 繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產(chǎn)工藝變化的適應性差，但簡單易懂、價格便宜； 計算機功能強大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難； 采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。（梯形圖）,定義： 國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下： “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模

7、擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計”。,二、 可編程控制器的定義,三、 PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,PLC三大流派 歐洲：德國的西門子(SIEMENS)、AEG及法國的TI公司 美國：A-B（Allen-Bradly）(其產(chǎn)品約占美國PLC市場50的份額、GE（General Electric）、莫迪康(MODICON)公司、德州儀器(T1)公司、西屋公司 日本：三菱電機（Mitsubishi Electric）、 歐姆龍（OMRON）、 FUJI （日本主要發(fā)展中小型PLC，在世界小型PLC市場

8、上， 日本產(chǎn)品約占有70的份額。在中國，OMRON產(chǎn)品的銷量居首位。）,PLC的現(xiàn)狀及分類,可編程序控制器分類,1.按結(jié)構(gòu)形式分類 整體式PLC：整體式是將PLC的CPU、存儲器、I/O單元、電源等安裝在同一機體內(nèi)，構(gòu)成主機，另外還有I/O擴展單元配合主機使用，用以擴展I/O點數(shù)。整體式PLC的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點數(shù)固定，靈活性較低，小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。,組合式PLC：組合式PLC是由一些標準模塊單元組成，采用總線結(jié)構(gòu)，不同功能的模塊（如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）通過總線連接起來。 組合式PLC的特點是可以根據(jù)功能需要靈活配置，構(gòu)成具有

9、不同功能和不同控制規(guī)模的PLC，多用于大型和中型PLC。,組合式PLC,電源模塊,CPU模塊,IO模塊,底 板,模塊式,模塊式結(jié)構(gòu)PLC的結(jié)構(gòu),2.按控制規(guī)模分類 輸入輸出的總路數(shù)，又稱為I/O點數(shù)，是表征PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)模對PLC分類時，可分為： 1.小型PLC：I/O點數(shù)較少，在256點以下的PLC。 2.中型PLC：I/O點數(shù)較多，在256點以上、2048點以下的PLC。 3.大型PLC：I/O點數(shù)較多，在2048點以上的PLC。 但大中小型PLC的劃分并無嚴格的界限，PLC的I/O點數(shù)可以依據(jù)需要靈活配置。,（1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展 （CPU處理速度n

10、S級；內(nèi)存2M字節(jié)） （2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性 （超大型和超小型） （3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標準化 （硬件、軟件兼容的PLC） （4）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I0 （5）加強聯(lián)網(wǎng)和通信的能力 （6）控制的開放和模塊化的體系結(jié)構(gòu)OMAC（open Modular Architecture for Control）,PLC的發(fā)展趨勢,就全世界自動化市場的過去、現(xiàn)在和可以預見的未來而言，PLC仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國、歐洲和國內(nèi)有關(guān)探討PLC發(fā)展的論文中，這個結(jié)論是眾口一詞的，盡管對PLC的未來發(fā)展有著許多不同的意見。 近年來PLC的市場銷售一直堅挺；PC控制有了引人注

11、目的進展，但畢竟只能對高端的PLC產(chǎn)品形成競爭；小型、超小型PLC的發(fā)展勢頭令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。,通用性強，使用方便 功能強，適應面廣 可靠性高，抗干擾能力強 控制程序可變具有很好的柔性 編程方法簡單，容易掌握 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試和維修工作少.極為方便?？刂瞥绦蜃兓奖?具有很好的柔性。 體積小、重量輕、功耗低,四、PLC的特點,1. 梯形圖編程語言,兩種梯形圖的繼電器符號圖對照,梯形圖（Ladder diagram）編程語言是一種圖形語言 ,類似于繼電器控制線路圖的一種編程語言，它面向控制過程，直觀易懂，是PLC編程語言中應用最多的一種語言。,五 、PLC的基本功能,(1)名詞解釋軟繼電器,PLC的繼電器不是物理的電器，它是PLC內(nèi)部的寄存器位，因為它具有與物理繼電器相似的功能，常稱之為“軟繼電器”。,PLC每一個繼電器都對應著內(nèi)部的一個寄存器位，該位為“1”態(tài)時，相當于繼電器接通；為“0”態(tài)時，則相當于繼電器斷開。,線圈,線圈,(2)兩種控制的梯形圖比較,用PLC控制外部接線不變，改變用戶程序。,用繼電器控制要改變控制電路的實際接線。,繼電器控制接線,PLC控制外部接線,輸出設(shè)備,欲改變控制功能：,例如,PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)”工作方式，這個過程可分輸入采樣，程