優(yōu)選自動(dòng)化設(shè)備及ub生產(chǎn)線調(diào)試與維護(hù)課件

1、優(yōu)選自動(dòng)化設(shè)備及ub生產(chǎn)線調(diào)試與維護(hù)第一章 自動(dòng)化設(shè)備及 生產(chǎn)線概論第二章 工業(yè)仿真模型 及其控制技術(shù)第三章 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)第四章 氣壓傳動(dòng) 控制技術(shù)第五章 電梯控制系統(tǒng)第六章 機(jī)器人控制系統(tǒng)第七章 恒壓供水 控制系統(tǒng)第一章 自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線概論第一節(jié) 概 述第三節(jié) 工業(yè)控制機(jī)簡(jiǎn)介第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)組成、工作 原理和分類 引入 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，人類設(shè)計(jì)了各種自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線。汽車部件生產(chǎn)線 為汽車部件生產(chǎn)企業(yè)制作齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)，與CNC機(jī)床銜接，使工件從毛料進(jìn)入，直到成品制出。主要有燃?xì)庠?、電飯煲、座便?家電裝配生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)式餐廳輸送機(jī)計(jì)

2、算機(jī)裝配生產(chǎn)線力帆汽車機(jī)器人生產(chǎn)線日常生活數(shù)控加工中心一、基本概念和定義 “自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線”是機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品的概括，是機(jī)械學(xué)、電子學(xué)等不斷發(fā)展、相互滲透和綜合應(yīng)用的產(chǎn)物。 自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線是一門將機(jī)械、電子、電氣、信息處理和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等技術(shù)融合在一起的復(fù)合性技術(shù)。它是以機(jī)械產(chǎn)品為主體，實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電子、信息等技術(shù)相互結(jié)合、融為一體的產(chǎn)品和系統(tǒng)。二、發(fā)展過(guò)程我國(guó)古代自動(dòng)裝置材料及制造精度的發(fā)展科學(xué)理論的發(fā)展電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的發(fā)展（一） 我國(guó)古代自動(dòng)裝置 中國(guó)古代能工巧匠發(fā)明了許多原始的自動(dòng)裝置，以滿足生產(chǎn)、生活和作戰(zhàn)的需要。指南車、銅壺滴漏、浮子式閥門

3、、記里鼓車、漏水轉(zhuǎn)渾天儀、候風(fēng)地動(dòng)儀、水運(yùn)儀象臺(tái)等就是其中比較著名的幾種。二、發(fā)展過(guò)程1.指南車中國(guó)馬鈞研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車（235年）。 2.銅壺滴漏 中國(guó)、埃及和巴比倫出現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)漏斗。3.候風(fēng)地動(dòng)儀 張衡觀測(cè)記錄了兩千五百顆恒星，創(chuàng)制了世界上第一架能比較準(zhǔn)確地表演天象的漏水轉(zhuǎn)渾天儀，第一架測(cè)試地震的儀器候風(fēng)地動(dòng)儀。4.漏水轉(zhuǎn)渾天儀5.水運(yùn)儀象臺(tái) 公元1088年，蘇頌、韓公廉等人制成的水力天文裝置高約12m、寬約7m。它既能演示或觀測(cè)天象，又能計(jì)時(shí)及報(bào)時(shí)。 中國(guó)古代人民在原始的自動(dòng)裝置的創(chuàng)造和發(fā)明上作出過(guò)輝煌的成就。（二）材料及制造精度的發(fā)展1.材料的發(fā)展與產(chǎn)品的發(fā)展密切

4、相關(guān)石器陶器青銅器鋼鐵合成材料新型材料二、發(fā)展過(guò)程2.材料的發(fā)展推動(dòng)了制造方法的發(fā)展特種加工方法電火花加工激光加工超聲波加工制造精度：由毫米數(shù)量級(jí)發(fā)展到微米、納米數(shù)量級(jí)二、發(fā)展過(guò)程（三）科學(xué)理論的發(fā)展馬克斯韋爾（J.C.Maxwell） 20世紀(jì)60-70年代先后出現(xiàn)了系統(tǒng)論、優(yōu)化法和線性規(guī)劃、人工智能理論，為計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)，為開(kāi)發(fā)現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線提供了條件。二、發(fā)展過(guò)程（四）自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的發(fā)展機(jī)械制造（機(jī)床制造）：數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人輕紡工業(yè)：微電子技術(shù)辦公機(jī)械和通信器具：復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)民用消費(fèi)器具：攝錄像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)其他：儀器儀表、

5、醫(yī)療器械等二、發(fā)展過(guò)程 自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線幾乎遍及各行各業(yè)，這是在世界范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)界興起的一場(chǎng)新技術(shù)革命。三、發(fā)展的主要方向擴(kuò)大學(xué)科面，發(fā)展新產(chǎn)品利用微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)改造老產(chǎn)品、舊設(shè)備和生產(chǎn)線共性關(guān)鍵技術(shù)及基礎(chǔ)技術(shù)研究四、經(jīng)濟(jì)效益提高生產(chǎn)率提高精度和保證質(zhì)量提高產(chǎn)品和系統(tǒng)的適應(yīng)能力和柔性提高可靠性節(jié)約能源，降低消耗改善操作性和使用性簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量降低價(jià)格 五、自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的組成總體結(jié)構(gòu)1.機(jī)械本體系統(tǒng)機(jī)械主體結(jié)構(gòu)和各功能系統(tǒng)的支撐部件。2.執(zhí)行系統(tǒng) 根據(jù)信號(hào)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)發(fā)出的指令進(jìn)行動(dòng)作。3.檢測(cè)傳感系統(tǒng) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和檢測(cè)，同時(shí)將感受采集到的信息或狀態(tài)參數(shù)反饋至信號(hào)處理和控

6、制系統(tǒng)。 五、自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的組成4.信號(hào)處理和控制系統(tǒng) 這是主控系統(tǒng)，相當(dāng)于人腦。通常由計(jì)算機(jī)、單片機(jī)或PLC組成。它接收檢測(cè)傳感系統(tǒng)發(fā)來(lái)的參數(shù)信號(hào)進(jìn)行處理，然后向機(jī)械本體中的執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出控制指令。5.動(dòng)力源系統(tǒng) 除電力源外，有時(shí)還會(huì)有液壓源、氣壓源等，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)和操作。 五、自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的組成功能系統(tǒng)關(guān)系圖 五、自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線的組成液位的人工控制進(jìn)料口執(zhí)行器變送器控制器（控制儀表）眼看腦想手動(dòng)檢測(cè)運(yùn)算執(zhí)行液位的自動(dòng)控制 引入第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)組成、 工作原理和分類穩(wěn)定快速準(zhǔn)確自控要求 引入一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成組成給定元件：調(diào)節(jié)給定信號(hào)

7、，以調(diào)節(jié)輸出量的大小。測(cè)量元件：測(cè)量輸出量的大小，反饋到輸入端。比較元件：比較輸入量和實(shí)際輸出量得出偏差值。放大元件：放大偏差值，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。執(zhí)行元件：對(duì)輸出量進(jìn)行控制?？刂茖?duì)象：需要控制的機(jī)器、設(shè)備。反饋環(huán)節(jié)：由它將輸出量引出再回送到控制部分。一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類閉環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)按信號(hào)傳遞的路徑分非線性控制系統(tǒng)線性控制系統(tǒng)按系統(tǒng)元件特性分離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)按信號(hào)的形式分多輸入多輸出系統(tǒng)單輸入單輸出系統(tǒng)按系統(tǒng)輸入量、輸出量數(shù)量分時(shí)變系統(tǒng)時(shí)不變系統(tǒng)按參數(shù)是否隨時(shí)間變化分無(wú)靜差系統(tǒng)有靜差系統(tǒng)按是否存在穩(wěn)態(tài)誤差分開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類三、自動(dòng)

8、控制系統(tǒng)的工作原理水位控制系統(tǒng)示意圖以水位控制系統(tǒng)為例水位控制系統(tǒng)職能方框圖三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理水位控制系統(tǒng)的工作原理1.系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的控制對(duì)象為水箱，被控制量是水位高度h。使水位h發(fā)生改變的外界因素是用水量m2。使水位保持恒定的可控因素是給水量m1。m1由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制閥門V1控制。水位控制系統(tǒng)的工作原理2.工作原理 系統(tǒng)穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，UB=UA，m1=m2,h=h0。m2增加，水位h下降，通過(guò)浮球及杠桿反饋?zhàn)饔?，UB將增大，電動(dòng)機(jī)電壓U0，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使V1閥門開(kāi)大，m1增加，水位上升并恢復(fù)到原位，直到m1=m2,h=h0， UA=UB，U=0，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)為止。 引入第三節(jié)

9、工業(yè)控制機(jī)簡(jiǎn)介一、工業(yè)控制機(jī)的發(fā)展概況 工業(yè)控制機(jī)也稱工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC(Industrial Personal Computer)。它是以電子計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)量和控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)采集等。 工業(yè)控制機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)際上3個(gè)階段國(guó)內(nèi)3個(gè)階段（一）國(guó)際上3個(gè)階段開(kāi)創(chuàng)時(shí)期（20世紀(jì)5060年代）小型工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)發(fā)展時(shí)期工業(yè)微型機(jī)測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展時(shí)期一、工業(yè)控制機(jī)的發(fā)展概況（二）國(guó)內(nèi)3個(gè)階段 第一代（20世紀(jì)80年代初期90年代初期）：STD總線工業(yè)控制機(jī)。開(kāi)創(chuàng)了低成本工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的先河。 第二代（20世紀(jì)90年代初期）：IB

10、M PC機(jī)即IPC。造就了一個(gè)PC-based系統(tǒng)時(shí)代。 第三代（20世紀(jì)90年代末期至今）：模塊化的CompactPCI工業(yè)控制機(jī)及擴(kuò)展總線（PXI總線）迅速發(fā)展和普及。一、工業(yè)控制機(jī)的發(fā)展概況二、工業(yè)控制機(jī)的作用順序控制和數(shù)值控制 操作指導(dǎo) 巡回檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理 監(jiān)督控制直接數(shù)字控制 工廠管理或調(diào)度三、工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)可靠性高和可維修性好環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)控制的實(shí)時(shí)性完善的輸入輸出通道豐富的軟件適當(dāng)?shù)挠?jì)算精度和運(yùn)算速度四、工業(yè)控制機(jī)的分類 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng) 可編程序控制器 分散型控制系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)PC總線工業(yè)計(jì)算機(jī)1.PC總線工業(yè)計(jì)算機(jī)防震動(dòng),防電磁干擾,適合工業(yè)環(huán)境2.可編程序控制器（ Program

11、mable Logic Controller，PLC） PLC包含了邏輯運(yùn)算、順序控制、算術(shù)運(yùn)算及定時(shí)和計(jì)數(shù)等功能，是專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，早期主要用于邏輯及順序控制，以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，后來(lái)又增加了連續(xù)的反饋調(diào)節(jié)功能，并具有聯(lián)網(wǎng)和通信功能，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。 四、工業(yè)控制機(jī)的分類3.分散型控制系統(tǒng)（DCS） DCS在國(guó)內(nèi)自控領(lǐng)域又稱為集散控制系統(tǒng)，是英文Distributed Control System的縮寫。 DCS通常采用若干個(gè)控制器（過(guò)程站）對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。生產(chǎn)控制操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收

12、集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達(dá)操作指令。四、工業(yè)控制機(jī)的分類DCS現(xiàn)場(chǎng)工作站實(shí)物四、工業(yè)控制機(jī)的分類4.現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)（FCS） 現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。 比較典型的現(xiàn)場(chǎng)總線有基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF (Foundation Fieldbus ，F(xiàn)F)、LONworks、Profibus、CAN、HART、CC-LINK等。四、工業(yè)控制機(jī)的分類 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(Foundation Fieldbus，F(xiàn)F)是在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的一種現(xiàn)場(chǎng)總線。其前身是以美國(guó)Fisher-Rosemou

13、nt公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制訂的World FIP協(xié)議。 Profibus是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA組成了Profibus系列。DP型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。FMS意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，Profibus-FMS適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程序控制器、低壓開(kāi)關(guān)等。 LONworks是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。它是由美國(guó)Echelon

14、公司推出并由它與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七層通信協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率為0.31.5Mb/s，直接通信距離可達(dá)2700m(78Kb/s，雙絞線)；支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。 CAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)(Control Area Network)的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。由于得到了Mo

15、torola、Intel、Philip、Siemens、NEC等公司的支持，它廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。CAN協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的，不過(guò)其模型結(jié)構(gòu)只有三層，即只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。其信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線。通信速率最高可達(dá)1Mb/s(40m)，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(5Kb/s)。可掛接設(shè)備數(shù)最多可達(dá)110個(gè)。 HART是Highway Addressable Remote Transducer的縮寫。最早由Rosemount公司開(kāi)發(fā)并得到80多家著名儀表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金會(huì)。這種被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字