
工业自动化技术是以提高产品质量、提高生产效率、增加产量、降低消耗和安全可靠地连续生产为目标,对设备和生产过程进行自动检测、监测、控制、管理和决策的综合自动化技术。它也是关于机电一体化综合控制系统的技术和理论。
现代工业自动化系统
工业自动化系统是包括工业生产过程及其机电设备、过程设备、自动测量仪表和控制装置在内的自动化技术的总称。传统的工业自动化系统主要是针对设备和生产过程的控制,包括机械本体、动力、驱动、传感、控制、信号处理和执行机构。从控制的角度来看,主要分为继电器逻辑控制、过程控制、运动控制三大类,分别对应传统的三类控制装置,即“三电”(电气控制、电气仪表、电传)。
近十年来,工业自动化控制领域发展非常迅速,经历了前所未有的变革。现在的工业自动化系统是以网络化、可视化、信息化为特征的“三电”一体化系统,其核心是基于微控制器的信号运算控制器(SOC)。Soc是基于片上系统(SoC)技术的高度集成和固件化的工业自动化技术产品。它集成了大量工业领域使用的成熟技术,并将它们集成、封装、接口,形成一种新的集成控制器。过去由一个或多个集成商完成的事情,现在只需一个控制器就能完成。由于控制器的广泛应用,工业自动化系统已经形成了基于网络通信的全集成体系结构的现代自动化控制系统。自动化软件也从单一功能发展到技术集成平台,如西门子全集成自动化的“TIA Portal”,这是一个集成了SIMATIC STEP7、 SIMATIC WINCC和SINAMICS StartDrive,采用统一的工程配置和项目软件环境的图形化工程设计软件平台。
从工业应用的角度来看,工业现场底层的传感器、测量设备和各种执行器,自动回路调节器、自动控制单元、控制系统、企业综合管理信息系统等都成为了网络节点和设备。信息交互已经覆盖了现场设备、控制和管理的所有级别。传统上,继电器逻辑控制系统、过程控制系统、运动控制系统已经融为一体,很难细致区分,只能粗略划分。因此,这里构建一个现代工业自动化控制系统的最小模型,来说明现代工业自动化系统所涵盖的主要内容,如图所示。
图中为工厂配电系统,通过配电电缆为现代工业自动化控制系统提供工作电源。(2)是工厂的生产设备,通过生产过程来完成产品的生产。是工业过程控制系统,即实现生产过程的控制系统。是部分的原理图,为了便于理解,可以理解为一个由“计算机、PLC -变频器-电机”组成的简单系统。PLC是该系统的控制中心,计算机(或HMI)是该系统的可视化监控中心。通用变频器(运动控制器)是执行机构,控制电机的运行状态,通过电机的运行状态实现工厂流程。工厂过程在计算机和PLC的控制和监控下进行。系统各部分的电源由工厂配电系统的多条配电电缆提供。从控制角度看,整个系统包括继电器逻辑控制、PLC控制、计算机视觉控制、通用变频器控制、运动控制、通信和网络控制等。包括低压电器、PLC、计算机、通用变频器、运动控制器、通信和网络控制部件等各种“部件”。
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