《工业自动化基础》课件

工业自动化基础本课程将带领大家深入了解工业自动化的基础知识和应用实践，为今后的工业智能化发展奠定基础。工业自动化发展历程1机械化阶段以蒸汽机和水力为动力，机械取代人力，提高生产效率。2电气化阶段以电力为动力，电气设备应用，自动化程度提升。3电子化阶段电子技术应用，自动化控制系统发展，实现更精准的控制。4信息化阶段计算机技术应用，信息化管理系统发展，实现生产过程的数字化管理。5智能化阶段人工智能技术应用，实现智能化生产，提高生产效率和质量。工业自动化的定义和特点定义工业自动化是指利用自动控制技术，将生产过程中的操作、控制、管理等环节实现自动化，从而提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量、改善劳动条件的生产方式。特点自动化程度高、生产效率高、产品质量稳定、劳动强度低、生产成本低、灵活性强、适应性广。工业自动化的应用领域制造业汽车制造、电子制造、机械制造、航空航天制造等能源行业电力、石油、天然气、核能等化工行业化工生产、医药生产、食品生产等农业温室种植、精准灌溉、农业机械化等工业自动化系统的组成部分1控制层PLC、DCS、CNC等2执行层电机、气缸、阀门等3感知层传感器、编码器等传感器在自动化系统中的作用感知获取生产过程中的各种信息，如温度、压力、流量、位置等。反馈将获取的信息反馈给控制系统，为控制决策提供依据。控制根据反馈信息，控制执行机构的运行，实现自动化控制。常见传感器类型及应用温度传感器用于测量温度，应用于加热、冷却等过程。压力传感器用于测量压力，应用于液体、气体压力控制等。流量传感器用于测量流量，应用于液体、气体流量控制等。执行机构在自动化系统中的作用执行根据控制信号，驱动生产过程中的设备进行相应的动作。控制通过控制执行机构的运行，实现对生产过程的控制。自动化实现生产过程的自动化，提高生产效率和质量。常见执行机构类型及应用电机用于驱动机械设备运转，应用于传动系统、机器人等。气缸用于执行线性运动，应用于夹具、搬运系统等。阀门用于控制流体的流动，应用于管道系统、液压系统等。工业控制系统的层次结构1企业管理层MES、ERP等系统2生产控制层PLC、DCS等系统3设备控制层传感器、执行机构等PLC的工作原理及编程工作原理PLC通过输入模块接收传感器信号，根据程序逻辑进行处理，输出信号控制执行机构，实现自动化控制。编程PLC编程采用梯形图、指令表、功能块图等方式，实现控制逻辑的编写。工业以太网通信技术1高速传输满足工业自动化系统对高速数据传输的需求。2可靠性高具备抗干扰能力，确保数据传输的可靠性。3开放性强支持多种协议，方便与不同设备进行互联。现场总线技术概述定义现场总线是用于工业现场设备之间进行数据通信的数字通信技术。优势降低布线成本、提高数据传输速率、简化系统配置。PROFIBUS现场总线技术特点基于IEC61158标准，具有较高的兼容性，应用广泛。应用广泛应用于自动化控制系统、过程控制系统、机器人控制系统等。DeviceNet现场总线技术特点基于CAN总线，具有高速传输、抗干扰能力强、实时性高的特点。应用应用于自动化控制系统、运动控制系统、机器人控制系统等。运动控制系统概述定义运动控制系统是指通过软件和硬件的组合，对电机、伺服系统等进行控制，实现机械设备的精确运动。应用广泛应用于机器人、机床、包装机械、物流系统等。伺服电机驱动技术原理通过控制器发出控制信号，驱动伺服电机进行精确的转动控制。应用广泛应用于机器人、机床、包装机械等需要高精度、高响应速度的运动控制系统。工业机器人系统组成1控制器控制机器人的运动、操作和功能。2驱动系统驱动机器人各个关节运动。3机械本体机器人的骨架和结构，提供运动能力。4末端执行器完成具体的作业任务，如夹具、焊枪等。5传感器感知周围环境和自身状态，反馈信息给控制器。机器人坐标系及工作空间坐标系用于描述机器人关节位置和方向。工作空间机器人能够到达的全部空间范围。机器人常用末端执行器夹具用于抓取、搬运、放置物体。焊接工具用于焊接作业。喷涂工具用于喷涂作业。机器人编程技术示教编程通过示教器手动引导机器人完成动作，并记录动作轨迹。离线编程使用计算机软件进行机器人程序的编写和仿真，提高编程效率。工业自动化安全技术1安全防护设置安全防护装置，防止人员接触危险区域。2安全控制采用安全控制系统，防止设备发生故障或意外。3安全培训对操作人员进行安全培训，提高安全意识。工业自动化系统集成网络集成将不同的自动化设备和系统通过网络连接起来，实现信息共享。数据集成将不同设备的数据整合到一起，方便数据分析和管理。控制集成将不同的控制系统进行协调控制，实现整体优化。工业智能制造发展趋势智能化生产利用人工智能技术，实现生产过程的智能化控制和管理。个性化定制根据客户需求，定制化生产个性化产品，满足多样化需求。工业物联网技术概述定义将工业设备、传感器、控制系统等连接起来，实现数据采集、传输、分析和应用。应用远程监控、数据分析、预测性维护、智能生产等。工业大数据及其应用1数据采集从工业设备、传感器、生产系统等收集大量数据。2数据分析对收集的数据进行清洗、加工、分析，提取有价值的信息。3应用生产效率优化、质量控制、成本控制、预测性维护等。工业自动化技术发展前景智能化人工智能技术应用，实现生产过程的智能化。网络化5G、工业互联网等技术应用，实现设备互联互通。案例分析与讨论1案例一汽车制造2案例二电子制造3案例三化工