《工業(yè)自動化基礎》課件

工業(yè)自動化基礎本課程將帶領大家深入了解工業(yè)自動化的基礎知識和應用實踐，為今后的工業(yè)智能化發(fā)展奠定基礎。工業(yè)自動化發(fā)展歷程1機械化階段以蒸汽機和水力為動力，機械取代人力，提高生產(chǎn)效率。2電氣化階段以電力為動力，電氣設備應用，自動化程度提升。3電子化階段電子技術應用，自動化控制系統(tǒng)發(fā)展，實現(xiàn)更精準的控制。4信息化階段計算機技術應用，信息化管理系統(tǒng)發(fā)展，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化管理。5智能化階段人工智能技術應用，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。工業(yè)自動化的定義和特點定義工業(yè)自動化是指利用自動控制技術，將生產(chǎn)過程中的操作、控制、管理等環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化，從而提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動條件的生產(chǎn)方式。特點自動化程度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、勞動強度低、生產(chǎn)成本低、靈活性強、適應性廣。工業(yè)自動化的應用領域制造業(yè)汽車制造、電子制造、機械制造、航空航天制造等能源行業(yè)電力、石油、天然氣、核能等化工行業(yè)化工生產(chǎn)、醫(yī)藥生產(chǎn)、食品生產(chǎn)等農(nóng)業(yè)溫室種植、精準灌溉、農(nóng)業(yè)機械化等工業(yè)自動化系統(tǒng)的組成部分1控制層PLC、DCS、CNC等2執(zhí)行層電機、氣缸、閥門等3感知層傳感器、編碼器等傳感器在自動化系統(tǒng)中的作用感知獲取生產(chǎn)過程中的各種信息，如溫度、壓力、流量、位置等。反饋將獲取的信息反饋給控制系統(tǒng)，為控制決策提供依據(jù)。控制根據(jù)反饋信息，控制執(zhí)行機構的運行，實現(xiàn)自動化控制。常見傳感器類型及應用溫度傳感器用于測量溫度，應用于加熱、冷卻等過程。壓力傳感器用于測量壓力，應用于液體、氣體壓力控制等。流量傳感器用于測量流量，應用于液體、氣體流量控制等。執(zhí)行機構在自動化系統(tǒng)中的作用執(zhí)行根據(jù)控制信號，驅(qū)動生產(chǎn)過程中的設備進行相應的動作?？刂仆ㄟ^控制執(zhí)行機構的運行，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。自動化實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。常見執(zhí)行機構類型及應用電機用于驅(qū)動機械設備運轉(zhuǎn)，應用于傳動系統(tǒng)、機器人等。氣缸用于執(zhí)行線性運動，應用于夾具、搬運系統(tǒng)等。閥門用于控制流體的流動，應用于管道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。工業(yè)控制系統(tǒng)的層次結構1企業(yè)管理層MES、ERP等系統(tǒng)2生產(chǎn)控制層PLC、DCS等系統(tǒng)3設備控制層傳感器、執(zhí)行機構等PLC的工作原理及編程工作原理PLC通過輸入模塊接收傳感器信號，根據(jù)程序邏輯進行處理，輸出信號控制執(zhí)行機構，實現(xiàn)自動化控制。編程PLC編程采用梯形圖、指令表、功能塊圖等方式，實現(xiàn)控制邏輯的編寫。工業(yè)以太網(wǎng)通信技術1高速傳輸滿足工業(yè)自動化系統(tǒng)對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?可靠性高具備抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?開放性強支持多種協(xié)議，方便與不同設備進行互聯(lián)?，F(xiàn)場總線技術概述定義現(xiàn)場總線是用于工業(yè)現(xiàn)場設備之間進行數(shù)據(jù)通信的數(shù)字通信技術。優(yōu)勢降低布線成本、提高數(shù)據(jù)傳輸速率、簡化系統(tǒng)配置。PROFIBUS現(xiàn)場總線技術特點基于IEC61158標準，具有較高的兼容性，應用廣泛。應用廣泛應用于自動化控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、機器人控制系統(tǒng)等。DeviceNet現(xiàn)場總線技術特點基于CAN總線，具有高速傳輸、抗干擾能力強、實時性高的特點。應用應用于自動化控制系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、機器人控制系統(tǒng)等。運動控制系統(tǒng)概述定義運動控制系統(tǒng)是指通過軟件和硬件的組合，對電機、伺服系統(tǒng)等進行控制，實現(xiàn)機械設備的精確運動。應用廣泛應用于機器人、機床、包裝機械、物流系統(tǒng)等。伺服電機驅(qū)動技術原理通過控制器發(fā)出控制信號，驅(qū)動伺服電機進行精確的轉(zhuǎn)動控制。應用廣泛應用于機器人、機床、包裝機械等需要高精度、高響應速度的運動控制系統(tǒng)。工業(yè)機器人系統(tǒng)組成1控制器控制機器人的運動、操作和功能。2驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動機器人各個關節(jié)運動。3機械本體機器人的骨架和結構，提供運動能力。4末端執(zhí)行器完成具體的作業(yè)任務，如夾具、焊槍等。5傳感器感知周圍環(huán)境和自身狀態(tài)，反饋信息給控制器。機器人坐標系及工作空間坐標系用于描述機器人關節(jié)位置和方向。工作空間機器人能夠到達的全部空間范圍。機器人常用末端執(zhí)行器夾具用于抓取、搬運、放置物體。焊接工具用于焊接作業(yè)。噴涂工具用于噴涂作業(yè)。機器人編程技術示教編程通過示教器手動引導機器人完成動作，并記錄動作軌跡。離線編程使用計算機軟件進行機器人程序的編寫和仿真，提高編程效率。工業(yè)自動化安全技術1安全防護設置安全防護裝置，防止人員接觸危險區(qū)域。2安全控制采用安全控制系統(tǒng)，防止設備發(fā)生故障或意外。3安全培訓對操作人員進行安全培訓，提高安全意識。工業(yè)自動化系統(tǒng)集成網(wǎng)絡集成將不同的自動化設備和系統(tǒng)通過網(wǎng)絡連接起來，實現(xiàn)信息共享。數(shù)據(jù)集成將不同設備的數(shù)據(jù)整合到一起，方便數(shù)據(jù)分析和管理?？刂萍蓪⒉煌目刂葡到y(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)整體優(yōu)化。工業(yè)智能制造發(fā)展趨勢智能化生產(chǎn)利用人工智能技術，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化控制和管理。個性化定制根據(jù)客戶需求，定制化生產(chǎn)個性化產(chǎn)品，滿足多樣化需求。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術概述定義將工業(yè)設備、傳感器、控制系統(tǒng)等連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和應用。應用遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、預測性維護、智能生產(chǎn)等。工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應用1數(shù)據(jù)采集從工業(yè)設備、傳感器、生產(chǎn)系統(tǒng)等收集大量數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)分析對收集的數(shù)據(jù)進行清洗、加工、分析，提取有價值的信息。3應用生產(chǎn)效率優(yōu)化、質(zhì)量控制、成本控制、預測性維護等。工業(yè)自動化技術發(fā)展前景智能化人工智能技術應用，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化。網(wǎng)絡化5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術應用，實現(xiàn)設備互聯(lián)互通。案例分析與討論1案例一汽車制造2案例二電子制造3案例三化工