自動化基礎培訓課件

自動化基礎培訓課件CATALOGUE目錄自動化概述傳感器與執(zhí)行器控制技術基礎工業(yè)自動化控制系統(tǒng)自動化生產線技術工業(yè)機器人技術自動化概述01自動化是指通過采用各種技術手段，使生產過程、管理過程、服務過程等實現(xiàn)一定程度的自主運行，減少人工干預，提高生產效率和質量。自動化技術的發(fā)展經(jīng)歷了機械化、電氣化、自動化和信息化等階段，目前正向智能化方向快速發(fā)展。自動化的定義與發(fā)展自動化發(fā)展自動化定義自動化技術廣泛應用于工業(yè)領域，如生產線自動化、工業(yè)機器人、智能制造等，提高了生產效率和產品質量。工業(yè)領域農業(yè)自動化包括農業(yè)機械自動化、農業(yè)信息化、農業(yè)智能化等，提高了農業(yè)生產效率和質量。農業(yè)領域交通自動化包括自動駕駛、智能交通信號控制、智能交通管理系統(tǒng)等，提高了交通運輸效率和安全性。交通領域醫(yī)療自動化包括醫(yī)療設備自動化、醫(yī)療信息化、遠程醫(yī)療等，提高了醫(yī)療服務的效率和質量。醫(yī)療領域自動化技術的應用領域自動化系統(tǒng)通常由傳感器、執(zhí)行器、控制器和通訊網(wǎng)絡等組成，實現(xiàn)信息的采集、傳輸、處理和執(zhí)行等功能。自動化系統(tǒng)組成根據(jù)自動化系統(tǒng)的應用領域和功能特點，可將其分為過程自動化系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、家庭自動化系統(tǒng)等。自動化系統(tǒng)分類自動化系統(tǒng)的組成與分類傳感器與執(zhí)行器02傳感器定義01傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器原理02傳感器的工作原理是通過敏感元件及轉換元件把特定的被測信號，按一定規(guī)律轉換成某種可用信號并輸出，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。傳感器分類03按照其工作原理可分為電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電式、光電式等類型；按照測量對象可分為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等。傳感器的原理與分類執(zhí)行器定義執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機構和控制閥組合體。它在自動化控制系統(tǒng)中的作用是接受來自調節(jié)器或計算機（DCS、PLC）發(fā)出的信號，以其在工藝管路的位置和特性，調節(jié)工藝介質的流量，從而將被控自動化儀表在生產過程所要求的范圍內。執(zhí)行器原理執(zhí)行器的驅動能源來自外部，通過驅動能源推動執(zhí)行機構產生位移或轉角，從而改變調節(jié)閥的流通面積，達到調節(jié)流量的目的。執(zhí)行器分類根據(jù)使用能源不同，執(zhí)行器可分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器；根據(jù)結構和運動形式不同，執(zhí)行器可分為直行程執(zhí)行器和角行程執(zhí)行器。執(zhí)行器的原理與分類選型原則在選擇傳感器和執(zhí)行器時，需要考慮測量范圍、精度等級、穩(wěn)定性、可靠性、響應時間等因素，以及工作環(huán)境和安裝條件等實際因素。應用實例在工業(yè)自動化領域，傳感器和執(zhí)行器被廣泛應用于各種自動化設備和系統(tǒng)中，如溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)等。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，溫度傳感器用于檢測被控對象的溫度，將溫度信號轉換為電信號輸出給調節(jié)器；調節(jié)器根據(jù)設定值與測量值的偏差進行運算后輸出控制信號給執(zhí)行器；執(zhí)行器根據(jù)控制信號的大小調節(jié)閥門的開度，從而控制介質的流量，實現(xiàn)溫度的自動調節(jié)。傳感器與執(zhí)行器的選型與應用控制技術基礎03控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)通常由控制器、執(zhí)行器、被控對象和測量變送器等組成。控制系統(tǒng)的定義控制系統(tǒng)是指通過一定的控制手段，使被控對象（或過程）按照預定的規(guī)律或目標運行的一類系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的分類根據(jù)控制目標的不同，控制系統(tǒng)可分為位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)、力控制系統(tǒng)等；根據(jù)控制信號的性質，可分為連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的基本概念穩(wěn)定性快速性準確性魯棒性控制系統(tǒng)的性能指標穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)最重要的性能指標之一，它反映了系統(tǒng)在受到擾動后能否恢復到原平衡狀態(tài)的能力。準確性是指系統(tǒng)輸出與輸入信號之間的誤差大小，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來衡量?？焖傩允侵赶到y(tǒng)對輸入信號響應的快慢程度，通常用上升時間、調節(jié)時間等指標來衡量。魯棒性是指系統(tǒng)在參數(shù)攝動或外部擾動下，保持其穩(wěn)定性和性能指標的能力?？刂葡到y(tǒng)數(shù)學模型控制系統(tǒng)的數(shù)學模型是描述系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學表達式，常用的數(shù)學模型有微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間表達式等。控制系統(tǒng)分析方法控制系統(tǒng)的分析方法包括時域分析法、頻域分析法和根軌跡法等，用于研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性等性能指標。控制系統(tǒng)設計方法控制系統(tǒng)的設計方法包括經(jīng)典控制理論設計方法和現(xiàn)代控制理論設計方法。經(jīng)典控制理論設計方法包括頻率響應法、根軌跡法等；現(xiàn)代控制理論設計方法包括狀態(tài)空間法、最優(yōu)控制法等?？刂葡到y(tǒng)的分析與設計工業(yè)自動化控制系統(tǒng)04集散控制系統(tǒng)（DCS）是一種分布式控制系統(tǒng)，通過高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡將過程控制級和監(jiān)控管理級連接起來，實現(xiàn)分散控制、集中管理的目標。DCS基本概念DCS系統(tǒng)主要由過程控制站、操作員站、工程師站、通信網(wǎng)絡等組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、控制、監(jiān)視等功能。DCS系統(tǒng)組成DCS廣泛應用于電力、化工、石油、冶金等流程工業(yè)領域，實現(xiàn)對生產過程的自動化控制和優(yōu)化管理。DCS應用領域DCS控制系統(tǒng)可編程邏輯控制器（PLC）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC系統(tǒng)主要由中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出模塊、電源等組成，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制等功能。PLC廣泛應用于機械制造、汽車制造、石油化工、電力等工業(yè)領域，實現(xiàn)對生產設備的自動化控制和智能化管理。PLC基本概念PLC系統(tǒng)組成PLC應用領域PLC控制系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術廣泛應用于工業(yè)自動化領域，實現(xiàn)對生產設備、傳感器和執(zhí)行器等設備的實時數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控和故障診斷等功能。工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術應用領域工業(yè)以太網(wǎng)是一種基于TCP/IP協(xié)議棧的工業(yè)通信網(wǎng)絡，具有高帶寬、低延時、高可靠性等特點，適用于工業(yè)環(huán)境下對實時性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸和遠程控制。工業(yè)以太網(wǎng)基本概念現(xiàn)場總線是一種用于工業(yè)現(xiàn)場設備之間通信的開放式、數(shù)字化、多點通信的數(shù)據(jù)總線，具有實時性強、可靠性高、成本低等優(yōu)點。現(xiàn)場總線技術基本概念自動化生產線技術05自動化生產線通常由輸送系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成，各部分協(xié)同工作，實現(xiàn)生產過程的自動化。組成自動化生產線具有高效、穩(wěn)定、精準等特點。通過自動化設備替代人工操作，可以大幅提高生產效率，降低生產成本，提高產品質量。特點自動化生產線的組成與特點自動化生產線的規(guī)劃與設計需求分析在規(guī)劃與設計自動化生產線時，首先需要對生產需求進行深入分析，包括產品種類、產量、工藝流程等。設備選型根據(jù)生產需求，選擇合適的自動化設備，如機器人、傳感器、執(zhí)行器等。系統(tǒng)設計設計自動化生產線的整體架構，包括控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)等。布局優(yōu)化合理規(guī)劃生產線布局，減少物料搬運距離，提高生產效率。故障處理當生產線出現(xiàn)故障時，需要及時進行故障排查和處理，恢復生產線正常運行。同時，對故障原因進行分析和總結，避免類似故障再次發(fā)生。設備調試在生產線投入運行前，需要對各設備進行調試，確保設備正常運行，滿足生產要求。系統(tǒng)聯(lián)調對整個生產線進行系統(tǒng)聯(lián)調，確保各部分協(xié)同工作，實現(xiàn)自動化生產。日常維護定期對生產線進行日常維護，包括設備清潔、緊固、潤滑等，確保設備處于良好狀態(tài)。自動化生產線的調試與維護工業(yè)機器人技術06分類根據(jù)應用領域、坐標形式、驅動方式、控制方式進行分類。應用廣泛應用于焊接、噴涂、裝配、搬運、檢測等領域。工業(yè)機器人的分類與應用結構包括機器人本體、控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)等部分。工作原理通過控制系統(tǒng)對驅動系統(tǒng)發(fā)出指令，驅動機器人本體完成各種動作，同時通過感知系