油气储运系统自动化培训PPT
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第一章第一章 测量仪表和测量精度测量仪表和测量精度第一节第一节测量方法测量方法第二节第二节测量精度测量精度第一节第一节测量方法测量方法用实验的方法,将用实验的方法,将被测参数的量值被测参数的量值(被测量)与(被测量)与标标准量的量值准量的量值进行进行比较比较,确定出被测量的大小。,确定出被测量的大小。xUAg g 比值;比值;A被测量;被测量;Ux测量单位测量单位。比值比值与测量单位有关与测量单位有关,为准确表达测量值为准确表达测量值,在其结果上均需在其结果上均需乘以测量单位乘以测量单位,即:即:xUgA 一、测量的概念一、测量的概念定义定义第一节第一节测量方法测量方法2. 按接触方式分按接触方式分接触式测量接触式测量 仪表传感部分需与被测介质充分接触仪表传感部分需与被测介质充分接触。非接触式测量非接触式测量 仪表任何部分均不与被测介质接触仪表任何部分均不与被测介质接触。精度高,应用广,测量范围宽,使用方便,价格便宜。精度高,应用广,测量范围宽,使用方便,价格便宜。不破坏氛围。主要用于高温、高压、剧毒等场合。不破坏氛围。主要用于高温、高压、剧毒等场合。 二、测量方法二、测量方法直接测量直接测量 将被测变量与标准量直接进行比较。将被测变量与标准量直接进行比较。间接测量间接测量 对几个与被测变量有确定函数关系的物理对几个与被测变量有确定函数关系的物理量进行直接测量,然后通过量进行直接测量,然后通过函数关系求得函数关系求得结果。结果。1.1.按测量方式分按测量方式分第一节第一节测量方法测量方法K1、K2、K3任何环节受到干扰任何环节受到干扰,均影响最终测量结果均影响最终测量结果。输出与输入的关系为输出与输入的关系为:K1 检测元件的传递系数;检测元件的传递系数;K2 传送放大部分的传递系数;传送放大部分的传递系数;K3 显示部分的传递系数。显示部分的传递系数。y = k1 k2 k3 x =k1K xK = K2 K3 三三、测量仪表的组成测量仪表的组成检测(传感)元件、传送放大及显示检测(传感)元件、传送放大及显示三个基本部分组成。三个基本部分组成。分为分为开环和闭环开环和闭环两种结构。两种结构。 1. 开环结构开环结构输出与输入关系为:输出与输入关系为:K 1 时时第一节第一节测量方法测量方法xKkKkxkkkkkkyff 11132321xkkyf1消除了消除了k2、k3影响影响 三三、测量仪表的组成测量仪表的组成 2. 闭环结构闭环结构检测环节传送放大显示反馈环节+-xk1k2k3kfy第一章第一章 测量仪表和测量精度测量仪表和测量精度第一节第一节测量方法测量方法第二节第二节测量精度测量精度第二节第二节测量精度测量精度1. 绝对误差绝对误差 aa = x x0 x-测量值;测量值;x0-真实值真实值2. 相对误差相对误差 r%1000 xar3.3.引用误引用误差差 q%100%100minmax0 LLxxLaq测量范围:测量范围:LminLmax量程量程: : L= Lmax- Lmin可以比较确切地反映仪表的整体性能,是仪表的主要可以比较确切地反映仪表的整体性能,是仪表的主要性能指标之一,比较确切地反映仪表的测量精度性能指标之一,比较确切地反映仪表的测量精度%100maxmaxLaq也称基本误差也称基本误差最大引用误差最大引用误差第二节第二节测量精度测量精度产生原因产生原因: : 如传动机构间隙,运动部件摩如传动机构间隙,运动部件摩擦,弹性元件滞后等。擦,弹性元件滞后等。4. 回差回差(变差变差) h相同条件下,使用同一仪表对某参数进行正、相同条件下,使用同一仪表对某参数进行正、反行程测量时,所得仪表示值之间的差值。反行程测量时,所得仪表示值之间的差值。%100maxmax Lhhmax可反映仪表可反映仪表的整体性能的整体性能。%100%100minmax LLxxLh反反正正x正正正正(上上)行程示值;行程示值;x反反反反(下下)行程示值。行程示值。第二节第二节测量精度测量精度5.5.精度及精度等级精度及精度等级 1)精密度)精密度 2)准确度)准确度 3)精确度(精度)精确度(精度)图图(a):准确度较高、精密度较差;准确度较高、精密度较差;相同条件下对被测量多次反复测量,测量值之间的相同条件下对被测量多次反复测量,测量值之间的一致程度一致程度。从误差角度,反映测量值的随机误差。从误差角度,反映测量值的随机误差。测量值与“真值”的接近程度。反映测量值的系统误差。测量值与“真值”的接近程度。反映测量值的系统误差。精密度和准确度的综合。从测量误差角度,是随机误差和系统精密度和准确度的综合。从测量误差角度,是随机误差和系统误差的综合反映。误差的综合反映。图图(b):精密度较高、准确度较差;精密度较高、准确度较差;图图(c):精密度和准确度都高。精密度和准确度都高。即精确度即精确度(精度精度)高高第二节第二节测量精度测量精度5.5.精度及精度等级精度及精度等级精度等级系列精度等级系列 4 4) 仪表精度的表示方法仪表精度的表示方法0.005;0.02;0.05;0.1;0.2;0.25;0.4;0.5;1.0 ;1.5;2.5用用允许引用误差允许引用误差作为确定精度的尺度,简称允许误差作为确定精度的尺度,简称允许误差q允允;允许引用误差是仪表出厂时所规定的允许引用误差是仪表出厂时所规定的引用误差的最大允许值引用误差的最大允许值;精度等级精度等级:国家规定的允许误差大小;:国家规定的允许误差大小;精度等级加上“”和“%”即为q允给定一个仪表:其测量范围、精度给定一个仪表:其测量范围、精度已定已定,可从表壳或铭牌上找到。,可从表壳或铭牌上找到。1.51.0一、一、 基本概念基本概念二、二、 基本控制规律基本控制规律三、三、 控制器功能控制器功能第七章第七章 控制器控制器控制器的作用控制器的作用控制器控制器执行器执行器变送器变送器被控对象被控对象偏差偏差DV操纵操纵变量变量测量值测量值PV给定值给定值SV被控被控变量变量干扰干扰控制信控制信号号MV将将被控变量被控变量稳定在工艺要求的数值(稳定在工艺要求的数值(给定值给定值SV)上)上控制器的作用:控制器的作用:相当于人的大脑,起到相当于人的大脑,起到比较和运算比较和运算的作用的作用根据偏差根据偏差DV,按一定的,按一定的运算规律运算规律计算操作信号计算操作信号MV,以,以消除扰动对被控变量的影响。消除扰动对被控变量的影响。一、基本概念一、基本概念一、一、 基本概念基本概念术语术语控制器控制器执行器执行器变送器变送器被控对象被控对象偏差偏差DV操纵操纵变量变量测量值测量值PV给定值给定值SV被控被控变量变量干扰干扰控制信控制信号号MV偏差:偏差:DV=PV-SV (PV-Process Variable; SV-Set Variable)控制信号:控制信号:MVf (DV)正偏差:正偏差:DV0负偏差:负偏差:DVSv)若若Mv0,即:,即:Mv,控制器为控制器为反作用反作用。5. 手手/自切换与手动操作自切换与手动操作正反作用选择应保证系统构成负反馈自动状态:自动状态:控制器的输出信号由偏差信号经过控制器的输出信号由偏差信号经过PID运算得到。运算得到。手动状态:手动状态:控制器的输出信号与偏差无关,由手动操作控制输出值。控制器的输出信号与偏差无关,由手动操作控制输出值。手手/自动无扰动切换:自动无扰动切换:在手动切换到自动或自动切换到手动时,控制在手动切换到自动或自动切换到手动时,控制器输出不会发生跳变。器输出不会发生跳变。三、控制器功能三、控制器功能5 手手/自动切换和手动操作自动切换和手动操作执行器对象变送器控制器控制器PID运算AMA/MSVPV模拟量输入端子模拟量输出端子SVMV三、控制器功能三、控制器功能6. 参数设置参数设置 PID参数的设置参数的设置 正反作用的设置正反作用的设置 输入信号的处理输入信号的处理 输出信号的处理输出信号的处理KP,TI,TD,KD根据构成系统负反馈进行设置根据构成系统负反馈进行设置输入类型、范围、滤波情况输入类型、范围、滤波情况输出类型、增加或减少速率输出类型、增加或减少速率第八章第八章执行器执行器一、执行器的作用一、执行器的作用二、执行机构二、执行机构三、调节机构三、调节机构四、电气转换器及阀门定位器四、电气转换器及阀门定位器一、执行器的作用一、执行器的作用接收调节器的控制信号,自动改变操纵变量,达到接收调节器的控制信号,自动改变操纵变量,达到对被控变量(如温度、压力、液位等)进行调节的对被控变量(如温度、压力、液位等)进行调节的目的。目的。一、执行器的作用一、执行器的作用工作环境:工作环境:高温、高压、深冷、剧毒、高温、高压、深冷、剧毒、易燃、易爆、强腐蚀、高粘易燃、易爆、强腐蚀、高粘度、易结晶等。度、易结晶等。执行单元的选择非常重要执行单元的选择非常重要,否则容易给生产过程自动否则容易给生产过程自动化带来困难。化带来困难。一、执行器的作用一、执行器的作用 以以压缩空气压缩空气作为能源;作为能源; 结构简单,动作可靠,结构简单,动作可靠,输出力大,安装维修方便,输出力大,安装维修方便,价格低,本安防爆;价格低,本安防爆; 广泛用于有爆炸危险的广泛用于有爆炸危险的的石油化工生产过程。的石油化工生产过程。按能源分按能源分气动执行器气动执行器电动执行器电动执行器液动执行器液动执行器缺点是滞后大,不适于远缺点是滞后大,不适于远传,与计算机等设备相连传,与计算机等设备相连必须经过电必须经过电/气转换器。气转换器。 采用电源作为能源采用电源作为能源 驱动能源简单方便,驱动能源简单方便,推力大,动作快,适于推力大,动作快,适于远距离的信号传送,便远距离的信号传送,便于和计算机配合使用等于和计算机配合使用等特点特点缺点是结构复杂,可靠缺点是结构复杂,可靠性差,价格高。采用防性差,价格高。采用防爆结构才可达到防火防爆结构才可达到防火防爆的目的。爆的目的。 采用高压液体采用高压液体作为能源,在作为能源,在现场使用较少现场使用较少一、执行器的作用一、执行器的作用按能源分按能源分气动执行器气动执行器电动执行器电动执行器液动执行器液动执行器一、执行器的作用一、执行器的作用执行机构:执行机构:推动装置推动装置根据控制信号的大小,根据控制信号的大小,产生产生相应推力或位移相应推力或位移的装置。的装置。调节机构:调节机构:调节部分调节部分改变能量或物料输送量改变能量或物料输送量的的装置。装置。执行机构执行机构调节机构调节机构 按结构分按结构分第八章第八章执行器执行器一、执行器的作用一、执行器的作用二、执行机构二、执行机构三、调节机构三、调节机构四、电气转换器及阀门定位器四、电气转换器及阀门定位器二、执行机构二、执行机构 1、气动薄膜式执行机构、气动薄膜式执行机构 2、气动活塞式执行机构、气动活塞式执行机构1、气动薄膜式执行机构、气动薄膜式执行机构 结构结构支架支架上膜盖上膜盖下膜盖下膜盖波纹波纹膜片膜片推杆推杆压缩压缩弹簧弹簧调节件调节件行程标尺行程标尺弹簧支座弹簧支座1、气动薄膜式执行机构、气动薄膜式执行机构支架支架上膜盖上膜盖下膜盖下膜盖波纹波纹膜片膜片推杆推杆压缩压缩弹簧弹簧调节件调节件行程标尺行程标尺弹簧支座弹簧支座 结构结构1、气动薄膜式执行机构、气动薄膜式执行机构 正反作用正反作用PO信号压力增加,推杆向下运动信号压力增加,推杆向下运动正作用正作用PO信号压力增加,推杆向上运动信号压力增加,推杆向上运动反作用反作用1、气动薄膜式执行机构、气动薄膜式执行机构二、执行机构二、执行机构 1、 气动薄膜式执行机构气动薄膜式执行机构 2、气动活塞式执行机构、气动活塞式执行机构2、气动活塞式执行机构、气动活塞式执行机构 单作用执行机构单作用执行机构 气信号压力从2口进入,推动活塞分离向气缸两端移动,两端气腔空气从4口排出,同时使两活塞齿条同步带动输出轴逆时针旋转; 气信号降低时,活塞在弹簧作用下向气缸中间移动,气腔空气从2口排出,同时使两活塞齿条同步带动输出轴顺时针旋转;弹簧活塞气缸输出轴 2口作为进气口,4口作为排气口;2、气动活塞式执行机构、气动活塞式执行机构 双作用执行机构双作用执行机构 气信号压力从2口进入,推动活塞分离向气缸两端移动,两端气腔空气从4口排出,同时使两活塞齿条同步带动输出轴逆时针旋转; 气信号压力从4口进入,推动活塞分离向气缸两端移动,两端气腔空气从2口排出,同时使两活塞齿条同步带动输出轴顺时针旋转; 2口和4口均可作为进气口和排气口;第八章第八章执行器执行器一、执行器的作用一、执行器的作用二、执行机构二、执行机构三、调节机构三、调节机构四、电气转换器及阀门定位器四、电气转换器及阀门定位器三、调节机构三、调节机构 1、调节机构结构、调节机构结构 2、调节结构种类、调节结构种类1、调节机构结构、调节机构结构 在执行结构输出力和输出位移的作用下,调节机构阀芯动作,在执行结构输出力和输出位移的作用下,调节机构阀芯动作,改改变变了阀芯与阀座间的了阀芯与阀座间的流通面积流通面积,即改变了阀的,即改变了阀的阻力系数阻力系数,使被控,使被控介质介质流量相应改变流量相应改变。流通面积发流通面积发生改变生改变1、调节机构结构、调节机构结构调节机构结构图调节机构结构图调节机构外形调节机构外形上阀盖上阀盖下阀盖下阀盖阀杆阀杆阀体阀体阀芯阀芯阀座阀座局部阻力可以改变的节流元件局部阻力可以改变的节流元件填料填料 各部分名称各部分名称三、调节机构三、调节机构 1、调节机构结构、调节机构结构 2、调节结构种类、调节结构种类2、调节机构种类、调节机构种类根据阀芯的动作型式根据阀芯的动作型式直行程式直行程式转角式转角式直直通通单单座座阀阀直直通通双双座座阀阀角角形形阀阀三三通通阀阀隔隔膜膜阀阀套套筒筒阀阀蝶蝶阀阀球球阀阀偏偏心心旋旋转转阀阀2、调节机构的种类、调节机构的种类2、调节机构种类、调节机构种类 直通单座阀直通单座阀阀体内只有一个阀芯和一个阀座阀体内只有一个阀芯和一个阀座 适用场合适用场合适用于要求适用于要求泄漏量小、压差小泄漏量小、压差小的场合的场合2、调节机构种类、调节机构种类 直通单座阀直通单座阀阀芯安装阀芯安装阀芯正装阀芯正装:阀芯:阀芯向下向下移动时,阀芯与阀座间的移动时,阀芯与阀座间的流通面积减少流通面积减少;阀芯反装阀芯反装:阀芯:阀芯向下向下移动时,阀芯与阀座间的移动时,阀芯与阀座间的流通面积增大流通面积增大。正装正装反装反装管道口径小于管道口径小于25mm时阀芯只能正装不能反装时阀芯只能正装不能反装2、调节机构种类、调节机构种类 直通双座阀直通双座阀阀体内有两个阀芯和两个阀座阀体内有两个阀芯和两个阀座 适用场合适用场合 适用于对适用于对泄漏量要求不严格和压差较大的场合泄漏量要求不严格和压差较大的场合; 阀体流路较复杂,用在高压差流体中时气蚀现象严重阀体流路较复杂,用在高压差流体中时气蚀现象严重; 同时也同时也不适用于高粘度和含纤维介质的调节不适用于高粘度和含纤维介质的调节2、调节机构种类、调节机构种类 角型阀角型阀阀体为直角形阀体为直角形 适用场合适用场合 适用于高粘度、含有悬适用于高粘度、含有悬浮物和颗粒状流体的场浮物和颗粒状流体的场合或用于要求直角配管合或用于要求直角配管的地方。的地方。2、调节机构种类、调节机构种类 三通阀三通阀两种介质混合为一路两种介质混合为一路合流型合流型分流型分流型阀体上有三个通道与管道相连阀体上有三个通道与管道相连用于用于换热器温度控制系统换热器温度控制系统,也可用于简单的配比调节,也可用于简单的配比调节一种介质分为两路一种介质分为两路2、调节机构种类、调节机构种类 三通阀三通阀三通阀三通阀合流型合流型分流型分流型2、调节机构种类、调节机构种类 套筒阀套筒阀 适用场合适用场合不宜用于高温,高粘度,含颗粒和结晶的介质控制。不宜用于高温,高粘度,含颗粒和结晶的介质控制。2、调节机构种类、调节机构种类 蝶阀蝶阀 适用场合适用场合可广泛应用于含有悬浮颗粒物和浓浊浆可广泛应用于含有悬浮颗粒物和浓浊浆状流体,特别适用于大口径、大流量状流体,特别适用于大口径、大流量和低压差的场合。和低压差的场合。2、调节机构种类、调节机构种类 偏心旋转阀偏心旋转阀 适用场合适用场合适用于粘度较大的场合,如石灰、适用于粘度较大的场合,如石灰、泥浆等介质泥浆等介质又称凸轮挠曲阀又称凸轮挠曲阀第八章第八章执行器执行器一、执行器的作用一、执行器的作用二、执行机构二、执行机构三、调节机构三、调节机构四、电气转换器及阀门定位器四、电气转换器及阀门定位器1 1、电、电/ /气转换器气转换器作用:作用:420mA电流转换为电流转换为20100kPa气压信号。气压信号。输入为控制器的信号,输出至气动执行机构。输入为控制器的信号,输出至气动执行机构。控制仪表的一种辅助装置。控制仪表的一种辅助装置。2 2、电气阀门定位器、电气阀门定位器 阀门定位器是阀门定位器是气动调节阀的辅助仪表气动调节阀的辅助仪表之一;之一; 用来用来提高提高阀门位置按调节器信号定位的阀门位置按调节器信号定位的线性度线性度; 克服克服阀杆摩擦力和调节阀不平衡力的阀杆摩擦力和调节阀不平衡力的影响影响。不带阀门定位器不带阀门定位器带阀门定位器带阀门定位器2 2、电气阀门定位器、电气阀门定位器 阀门定位器是阀门定位器是气动调节阀的辅助仪表气动调节阀的辅助仪表之一;之一; 用来用来提高提高阀门位置按调节器信号定位的阀门位置按调节器信号定位的线性度线性度; 克服克服阀杆摩擦力和调节阀不平衡力的阀杆摩擦力和调节阀不平衡力的影响影响。气动阀门定位器气动阀门定位器电气阀门定位器电气阀门定位器2 2、电气阀门定位器、电气阀门定位器附录:气开气关特性的选择附录:气开气关特性的选择原则原则组合组合执行机构执行机构正作用正作用反作用反作用调节机构调节机构正装正装反装反装气开(风开):气开(风开):有气则开,无气则关。有气则开,无气则关。即即输入信号增加,阀开度增大输入信号增加,阀开度增大。气关(风关):气关(风关):有气则关,无气则开。有气则关,无气则开。即即输入信号增加,阀开度减小输入信号增加,阀开度减小。在气源故障或调节器失灵的情况下,在气源故障或调节器失灵的情况下,保证人员和设备保证人员和设备的安全。的安全。附录:气开气关特性的选择附录:气开气关特性的选择组合组合执行机构执行机构正作用正作用反作用反作用调节机构调节机构正装正装反装反装气开(风开):气开(风开):有气则开,无气则关。有气则开,无气则关。即即输入信号增加,阀开度增大输入信号增加,阀开度增大。气关(风关):气关(风关):有气则关,无气则开。有气则关,无气则开。即即输入信号增加,阀开度减小输入信号增加,阀开度减小。气关气关气开气开气开气开气关气关例例1:加热炉控制系统:加热炉控制系统TTTCFC第九章第九章仪表控制系统仪表控制系统第一节第一节 仪表控制系统的发展史仪表控制系统的发展史第二节第二节 集散控制系统集散控制系统第三节第三节 可编程控制器可编程控制器第一节仪表控制系统的发展史一、连续控制和顺序控制一、连续控制和顺序控制二、仪表控制系统的发展史二、仪表控制系统的发展史一、连续控制和顺序控制1)各仪表之间传递的信号都是连续变化的;1、连续控制2)也称模拟量控制;一、连续控制和顺序控制2、顺序控制液体混合装置液体混合装置按下启动按钮,打开阀A,液体A流入容器中;中限位开关变为ON时,关闭阀A,打开阀B,液体B流入容器。液面升到上限位开关时,关闭阀B,电动机M开始运行,搅拌液体;60S后停止搅拌,打开阀C,放出混合液体;当液面降至下限位开关之后再过5s,容器放空,开始新的周期。所有输入和输出均为开关量信号或数字量信号,也称开关量控制或数字量控制。第一节仪表控制系统的发展史一、连续控制和顺序控制一、连续控制和顺序控制二、仪表控制系统的发展史二、仪表控制系统的发展史二、仪表控制系统的发展史1、基地式仪表、基地式仪表将将测量、控制、指示测量、控制、指示等部件等部件合为一体,置于现场装置旁合为一体,置于现场装置旁实现局部自动控制。实现局部自动控制。适合用于单参数的控制系统适合用于单参数的控制系统3040年代年代基基地地式式仪仪表表1、基地式仪表、基地式仪表电接点压力表、电接点温度计等;专用的温控仪或液位控制仪;二、仪表控制系统的发展史1、基地式仪表、基地式仪表二、仪表控制系统的发展史二、仪表控制系统的发展史专用性强;结构简单、价格低廉;调节精度低;无法实现集中显示和操作;1、基地式仪表、基地式仪表2、单元组合式仪表、单元组合式仪表根据控制系统各组成环节的根据控制系统各组成环节的不同功能和使用要求不同功能和使用要求,将仪表做成能实现将仪表做成能实现一定功能的独立仪表一定功能的独立仪表(单元),各个(单元),各个仪表之间使用仪表之间使用统一的标准信号统一的标准信号进行联系,各单元不同组进行联系,各单元不同组合可构成各种复杂度的控制系统和检测系统。合可构成各种复杂度的控制系统和检测系统。变送单元变送单元执行单元执行单元控制单元控制单元转换单元转换单元运算单元运算单元显示单元显示单元给定单元给定单元辅助单元辅助单元5060年代年代二、仪表控制系统的发展史2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史变送单元:变送单元:将各种被测参数,如温度、压力、流量、液位等将各种被测参数,如温度、压力、流量、液位等物理量变换成相应的标准统一信号(物理量变换成相应的标准统一信号(420mA,010mA 或或 20100kPa)传送到接收仪表或装置,)传送到接收仪表或装置,以供指示、记录或控制。以供指示、记录或控制。2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史控制单元控制单元:将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较,:将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较,按照偏差给出的控制信号,去控制执行器的动按照偏差给出的控制信号,去控制执行器的动作作比例积分微分控制器比例积分微分控制器比例积分控制器比例积分控制器微分控制器微分控制器具有特种功能的控制器具有特种功能的控制器2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史转换单元转换单元:将电压、频率等电信号转换成标准统一信号,或将电压、频率等电信号转换成标准统一信号,或者进行标准统一信号之间的转换,以使不同信者进行标准统一信号之间的转换,以使不同信号可以在同一控制系统中使用号可以在同一控制系统中使用直流毫伏转换器直流毫伏转换器频率转换器频率转换器电电/气转换器气转换器气气/电转换器电转换器2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史运算单元运算单元:将几个标准统一信号进行加、减、乘除开方、平:将几个标准统一信号进行加、减、乘除开方、平方等运算,适用于多种参数的综合控制、比值方等运算,适用于多种参数的综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等控制、流量信号的温度压力补偿计算等加减器、乘除器和开方器加减器、乘除器和开方器2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史显示单元显示单元:对各种被测参数进行指示、记录、报警和计算,:对各种被测参数进行指示、记录、报警和计算,供操作人员监视控制系统和生产过程工况之用供操作人员监视控制系统和生产过程工况之用指示仪、指示记录仪、报警器、比例积算器和开方积算器指示仪、指示记录仪、报警器、比例积算器和开方积算器2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史恒流给定器、定值器、比值给定恒流给定器、定值器、比值给定给定单元给定单元:输出标准统一信号作为被控变量的给定值:输出标准统一信号作为被控变量的给定值送到控制单元,实现定值控制。给定单送到控制单元,实现定值控制。给定单元的输出也可以供给其它仪表作为参考元的输出也可以供给其它仪表作为参考基准值。基准值。2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史辅助单元辅助单元:为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表:为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表操作器:用于手动操作,同时又起手动操作器:用于手动操作,同时又起手动/ /自动的双向切换作用;自动的双向切换作用;阻尼器:用于压力或流量等信号的平滑、阻尼;阻尼器:用于压力或流量等信号的平滑、阻尼;限幅器:用于限制信号的上下限值;限幅器:用于限制信号的上下限值;安全栅:用来将危险场所与非危险场所隔开,起安全防爆作用安全栅:用来将危险场所与非危险场所隔开,起安全防爆作用2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史变送单元变送单元执行单元执行单元控制单元控制单元转换单元转换单元运算单元运算单元显示单元显示单元给定单元给定单元辅助单元辅助单元变送单元变送单元控制单元控制单元执行单元执行单元控制室控制室现场现场2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史变送单元变送单元控制单元控制单元执行单元执行单元辅助单元辅助单元转换单元转换单元辅助单元辅助单元控制室控制室现场现场显示单元显示单元液位变送器液位变送器安全栅安全栅安全栅安全栅电气转换电气转换给定单元给定单元2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史运算单元运算单元变送单元变送单元控制室控制室现场现场差压式流量计差压式流量计开方器开方器显示单元显示单元2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史特点特点1、开始在控制室进行集中显示和控制、开始在控制室进行集中显示和控制控制室仪表控制室仪表控制单元,显示单元,控制单元,显示单元,运算单元,给定单元,运算单元,给定单元,辅助单元辅助单元现场仪表现场仪表变送单元变送单元 执行单元执行单元转换单元转换单元2、单元组合式仪表、单元组合式仪表5060年代年代二、仪表控制系统的发展史特点特点2、通用性强、通用性强 将各单元像搭积木一般将各单元像搭积木一般组合形成复杂程度各异的组合形成复杂程度各异的控制系统。控制系统。各单元的生产厂家不同。各单元的生产厂家不同。二、仪表控制系统的发展史3、集散控制系统(、集散控制系统(DCS)7080年代年代DCS-Distributed Control System60年代开始陆续出现了由计算机组成的控制系统-DDC系统在人机界面、控制、计算等方面实现了数字化,但还保留现场模拟方式的变送单元和执行单元。DDC- Direct Digital Control:直接数字控制:直接数字控制控制单元运算单元显示单元变送单元执行单元模拟仪表现场控制室计算机实现所有控制回路的计算都集中在主CPU中,引起了可靠性和实时性问题。二、仪表控制系统的发展史3、集散控制系统(、集散控制系统(DCS)7080年代年代DCS-Distributed Control System70年代出现了DCS,结合了仪表控制系统和DDC两者的优势很好的解决了DDC存在的可靠性和实时性问题。回路控制功能有现场控制站完成,系统可由多台现场控制站,每台控制一部分回路。控制站1操作站变送单元执行单元现场控制室控制站2控制站n.变送单元执行单元变送单元执行单元.二、仪表控制系统的发展史3、集散控制系统(、集散控制系统(DCS)以计算机为核心, 集控制技术(Control)、计算机技术(Computer)、通信技术(Communication)、屏幕显示技术(CRT)等4C技术为一体的计算机控制装置, 实现分散控制和集中管理。集集:集中:集中集中监视、集中操作和管理整个生产过程集中监视、集中操作和管理整个生产过程散散:分散:分散由多台专用微机分散地控制各个回路,可使系由多台专用微机分散地控制各个回路,可使系统运行安全可靠统运行安全可靠7080年代年代控制室室内仪表的计算机化、网络化DCS-Distributed Control System二、仪表控制系统的发展史3、集散控制系统(、集散控制系统(DCS)7080年代年代DCS-Distributed Control System现场控制站实现控制功能;操作站实现流程参数显示、PID参数调整功能、手自切换和操作;即实现了管理、操作和显示三方面集中,又实现了功能、负荷和危险性三方面的分散。即克服常规仪表控制系统功能单一,人机联系差的缺点即克服常规仪表控制系统功能单一,人机联系差的缺点又克服了单台微机控制系统危险性高度集中的缺点又克服了单台微机控制系统危险性高度集中的缺点现场控制站现场控制站现场控制站现场控制站现场控制站现场控制站通信总线通信总线监控操作站监控操作站(上 上 上 上网关网关二、仪表控制系统的发展史3、集散控制系统(、集散控制系统(DCS)7080年代年代二、仪表控制系统的发展史3、集散控制系统(、集散控制系统(DCS)7080年代年代传统传统DCS控制系统控制系统二、仪表控制系统的发展史4、现场总线控制系统(、现场总线控制系统(FCS)90年代以后年代以后现场仪表的智能化、网络化FCS-Fieldbus Control System现场仪表智能化,可现场仪表智能化,可实现仪表远地调校、监实现仪表远地调校、监测;检测、控制、报警测;检测、控制、报警等功能。等功能。现场仪表作为现场仪表作为网络节网络节点点,在总线上与其它仪,在总线上与其它仪表进行信息交换。表进行信息交换。二、仪表控制系统的发展史4、现场总线控制系统(、现场总线控制系统(FCS)90年代以后年代以后现场仪表的智能化、网络化FCS-Fieldbus Control System一块现场总线仪表可同时检测多种变量,节省布线,减少安全栅的用量等。每块仪表都有各自的通信地址;所有仪表通过一条电缆总线联接在一起。二、仪表控制系统的发展史4、现场总线控制系统(、现场总线控制系统(FCS)90年代以后年代以后现场仪表的智能化、网络化FCS-Fieldbus Control System除具备常规功能外,还具备控制、运算等功能控制功能彻底分散到现场二、仪表控制系统的发展史80年代中后期年代中后期(Supervisory Control And Data Acquisition)包括主站端、通讯系统和远程终端单元(RTU-Remote Terminal Unit)类似DCS。是对分布距离远,生产单位分散的生产系统的一种数据采集、监视和控制系统。5、SCADA系统(监控与数据采集)系统(监控与数据采集)二、仪表控制系统的发展史80年代中后期年代中后期(Supervisory Control And Data Acquisition)5、SCADA系统(监控与数据采集)系统(监控与数据采集)长距离输油管道SCADA系统方案二、仪表控制系统的发展史80年代中后期年代中后期(Supervisory Control And Data Acquisition)5、SCADA系统(监控与数据采集)系统(监控与数据采集)设在控制中心,由计算机、监视器、人机界面软件、控制软件和通设在控制中心,由计算机、监视器、人机界面软件、控制软件和通讯模件组成讯模件组成控制人员可以在中心站的操作站上观看远程的数据和图形信息,也控制人员可以在中心站的操作站上观看远程的数据和图形信息,也可以向这些远程站发送指令。可以向这些远程站发送指令。中心站具有中心站具有类似类似DCS操作站操作站的功能,可进行数据监视、数据记录、的功能,可进行数据监视、数据记录、历史记录、报警、事件打印和定时打印、流程图刷新等各类功能。历史记录、报警、事件打印和定时打印、流程图刷新等各类功能。中心站的通讯模件负责与远程站的通讯和数据采集。中心站的通讯模件负责与远程站的通讯和数据采集。主站主站/中心站中心站二、仪表控制系统的发展史80年代中后期年代中后期(Supervisory Control And Data Acquisition)5、SCADA系统(监控与数据采集)系统(监控与数据采集)远程终端单元(远程终端单元(RTU-Remote Terminal Unit)适用于长输管道、海上平台、油气田现场等“点多、面广、线适用于长输管道、海上平台、油气田现场等“点多、面广、线长”的场合。长”的场合。RTU是一种以微处理器为基础的装置,它通过模拟量和数字量输入输出模是一种以微处理器为基础的装置,它通过模拟量和数字量输入输出模块块采集现场仪表的数据,并完成控制任务采集现场仪表的数据,并完成控制任务,并采用专门的通信技术与中心,并采用专门的通信技术与中心站计算机系统进行信息交换。站计算机系统进行信息交换。可用电话线、可用电话线、UHF/VHF无线电、微波、卫星、光纤等与中控室主机通信。无线电、微波、卫星、光纤等与中控室主机通信。通信方式通信方式第九章第九章仪表控制系统仪表控制系统第一节第一节 仪表控制系统的发展史仪表控制系统的发展史第二节第二节 集散控制系统集散控制系统第三节第三节 可编程控制器可编程控制器第二节第二节 集散控制系统集散控制系统 一、DCS系统的基本组成 二、DCS典型产品 三、浙大中控DCS一、DCS系统的基本组成1、DCS的分层体系结构的分层体系结构CG:一、DCS系统的基本组成1、DCS的分层体系结构的分层体系结构直接控制层1)与现场各类装置相连,对生产装置进行监测、控制;2)接收上层传递的管理信息,并向上传递生产装置的实时数据。过程管理层主要有监控计算机、操作站、工程师站。1)综合监视下层各站的所有信息;2)集中显示操作;3)控制回路组态和参数修改。过程控制级操作监控层一、DCS系统的基本组成1、DCS的分层体系结构的分层体系结构生产管理层管理计算机。根据产品各部件的特点,协调各单元级的参数设定,是产品的总体协调员和控制器。决策管理层与办公室自动化连接起来,担负起全厂的总体协调管理,包括各类经营活动、人事管理等。产品管理级工厂总体管理和经营管理层一、DCS系统的基本组成四个四个基本基本组成部分组成部分现场控制站现场控制站操作员站操作员站工程师站工程师站系统网络系统网络2、集散控制系统硬件组成一、DCS系统的基本组成2、集散控制系统硬件组成一、DCS系统的基本组成2、集散控制系统硬件组成现场控制站现场控制站PID运算结果经各种输出板卡(AO,DO)转换为模拟量或开关量控制现场的调节阀、电磁阀等。变送器和传感器的输入信号经输入板卡(AI或DI)转换为数字量,送入计算机;PID运算;按照操作员站设定的PID参数进行控制;AI:Analog Input;DI:Digital Input;AO:Analog Output;DO:Digital Output;PCU-Process Control Unit一、DCS系统的基本组成2、集散控制系统硬件组成操作员站流程显示;数据存储;打印;给定值更改;手自动切换和手动遥控;PID参数更改;报警显示及处理;OS-Operating Station一、DCS系统的基本组成2、集散控制系统硬件组成一、DCS系统的基本组成2、集散控制系统硬件组成工程师站进行系统的组态、编程和监视。ES-Engineer Station 在系统运行之前所有的监控点、控制回路、各种画面、报警清单和工艺报警表均由技术人员通过工程师站进行组态。 系统在线运行时,工程师站可以对DCS本身的运行进行监视,能及时发现系统异常,并及时进行处置。一、DCS系统的基本组成2、集散控制系统硬件组成系统网络 是连接系统各个站的桥梁。 网络的实时性、可靠性和数据通信能力关系到整个系统的性能; 以太网应用的广泛性和成熟性,特别是开放性,使得大多数DCS厂家都先后转向了以太网。服务器及其它功能站 主要完成监督控制的工作,在控制系统出现异常,需要实行人工干预第二节第二节 集散控制系统集散控制系统 一、DCS系统的基本组成 二、DCS典型产品 三、浙大中控DCS二、DCS典型产品1、Honeywell的过程知识系统Experion Process Knowledge System (PKS)二、DCS典型产品1、Honeywell的过程知识系统Experion Process Knowledge System (PKS)二、DCS典型产品2、横河CS3000第二代第二代 CENTUMCENTUM-VCENTUM-XLCENTUM CSCENTUM CS 1000/3000第一代第一代CENTUM197519811984198819931998CENTUM 已经发展成为真正意义上的开放系统世界上第一台世界上第一台 DCS二、DCS典型产品2、横河CS3000二、DCS典型产品2、横河CS3000操作站操作站(HIS) 现场控制器现场控制器(FCS)工程师站工程师站( EWS) ESB总线总线总线总线通讯网关通讯网关(ACG)OPC系统集成网关系统集成网关V net/IP 控制总线控制总线系统构成用于控制站内,中央主控制器同本地节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线。用于控制站内本地节点与远程节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线。作为用于将系统的控制总线和 DCS上位机的以太网相连接的网关。用于将系统控制总线V net/IP 与 用于与子系统以太网相连接的网关。用于进行操作监视及信息交换的双重化实时控制网络。二、DCS典型产品3、Foxboro I/A二、DCS典型产品3、Foxboro I/A第二节第二节 集散控制系统集散控制系统 一、DCS系统的基本组成 二、DCS典型产品 三、浙大中控DCS三、浙大中控DCS1、系统总体结构三、浙大中控DCS1、系统总体结构三、浙大中控DCS1、系统总体结构 1、信息管理网 2、过程控制网 3、控制站内部网络(名称为SBUS)采用符合TCPIP协议的以太网,连接了各个控制装置的网桥以及企业内各类管理计算机,用于工厂级的信息传送和管理,是实现全厂综合管理的信息通道。采用双高速冗余工业以太网SCnet II作为其过程控制网络,连接操作站、工程师站与控制站等,传输各种实时信息。采用主控制卡指挥式令牌网,存储转发通信协议,是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。三、浙大中控DCS2、控制站 控制站主要由机柜、机笼、供电单元和各类卡件(包括主控制卡、数据转发卡和各种信号输入输出卡)组成,其核心是主控制卡。 主控制卡通过系统内高速数据网络-SBUS扩充各种功能,实现现场信号的输入输出,同时完成回路控制、顺序控制,以及包括优化控制在内的各种控制算法。三、浙大中控DCS2、控制站三、浙大中控DCS2、控制站(1)机柜 机柜采用拼装结构,可以通过拆卸各个机柜上的侧面板,形成互通的控制柜组,以方便整个系统内的走线。 机柜最多可安装一个控制站的电源单元、6 个I/O 单元(机笼)和相关的端子板。三、浙大中控DCS2、控制站(2)机笼 机笼由金属框架和母板组成,母板一方面为卡件提供工作所需的直流电源(5V,24V),另一方面实现卡件之间必要的电气连接。 插拔卡件方便,容易扩展 机笼分为两类:主控制机笼(配置主控制卡)和I/O机笼。 每类机笼最多可以配置20块卡件,即除了最多配置互为冗余的主控制卡和数据转发卡各一对外,还可以配置16块各类I/O卡件。三、浙大中控DCS2、控制站(2)机笼接线端子DB9插头电源端子机笼背面互为冗余的SBUS网络接口三、浙大中控DCS2、控制站(3)电源 系统提供1种电源安装机笼(SP251); 每个电源机笼可安装6个SP251-1电源单体; 配置电源: 根据机笼数量及配置选择电源的功率; 按照系统容量及对安全性的要求选用单电源供电、冗 余双电源供电、冗余四电源供电等配置模式;三、浙大中控DCS2、控制站(4)控制站卡件主要由主控制卡、数据转发卡和I/O卡(即信号输入/输出卡)组成,卡件按一定规则组合在一起,完成信号采集、信号处理、信号输出、控制、计算和通信等功能。1)主控制卡(SP243X)主控制卡是控制站的软硬件核心,负责协调控制站内的所有软硬件关系和各项控制任务 。可冗余配置。 SBUS总线接至机笼背面互为冗余SCnet网接口网络节点地址SCnet设置三、浙大中控DCS2、控制站(4)控制站卡件2)数据转发卡(SP233) 系统I/O 机笼的核心单元,一方面驱动SBUS 总线,另一方面管理本机笼的I/O 卡件。 负责主机与I/O卡件之间的数据交换,是每个机笼的必备卡件 支持冗余结构,每个机笼可配置双卡 可采集冷端温度,作为本机笼的温度参考信号三、浙大中控DCS2、控制站(4)控制站卡件2)数据转发卡(SP233)通过数据转发卡,一块主控制卡可以扩展18个机笼,可扩展16128块不同功能的I/O卡件。三、浙大中控DCS2、控制站(4)控制站卡件2)数据转发卡(SP233)通过数据转发卡,一块主控制卡可以扩展18个机笼,可扩展16128块不同功能的I/O卡件。主控制卡与数据转发卡位于同一机笼内时,SBUS总线不必外部连接,与扩展机笼的数据转发卡SP233连接时,SBUS总线需要通过机笼背面的“SBUS”插头来外部连线。三、浙大中控DCS2、控制站(4)控制站卡件三、浙大中控DCS3、软件组态1)控制系统的硬件配置总体信息组态-控制站,操作站总体情况的说明控制站I/O组态-卡件的配置选择-信号点特性的设置控制站常规回路组态2)操作站一般显示画面的生成总貌画面;趋势画面;分组画面;一览画面三、浙大中控DCS3、软件组态三、浙大中控DCS4、工程设计步骤1)熟悉工艺流程2)设计控制方案,形成工艺控制流程图3)统计进控制室的信号类型和种类4)进行硬件配置1)操作站数量,控制站数量2)控制站的控制柜配置、I/O机笼数量、I/O卡件类型和数量、卡件分配(信号来源)3)形成DCS配置图和数据表5)进行软件组态:控制站组态和操作站组态第九章仪表控制系统第一节第一节 仪表控制系统的发展史仪表控制系统的发展史第二节第二节 集散控制系统集散控制系统第三节第三节 可编程控制器可编程控制器第三节 可编程控制器 一、一、PLC的的产生产生 二、二、PLC的特点的特点 三、三、PLC的的分类分类 四、四、PLC的的发展发展 五、主要五、主要生产生产厂家厂家 六、六、PLC的使用的使用一、一、 PLC的产生的产生 继电控制系统继电控制系统PLC问世以前,继电器控制在顺序控制领域中占有问世以前,继电器控制在顺序控制领域中占有主导地位主导地位顺序控制:顺序控制:控制系统根据生产工艺按预先规定的工控制系统根据生产工艺按预先规定的工艺要求,在各个输入信号的作用下,使生产过程的艺要求,在各个输入信号的作用下,使生产过程的各个执行机构自动地按预先规定的顺序动作。各个执行机构自动地按预先规定的顺序动作。注意与注意与过程控制过程控制相区分相区分一、一、 PLC的产生的产生 继电控制系统继电控制系统小车运行控制小车运行控制小车初始位置停在左边,限位开关I0.2为1。按下启动按钮I0.0后,小车向右运行,碰到限位开关I0.1后,停在该处,3s后开始左行,碰到I0.2后返回初始步,停止运动。一、一、 PLC的产生的产生 继电控制系统继电控制系统L1L2L3QMFU1KM1PEKM2KRFU2SB1SB2KM1KM1FU2KM1SQ1SB2SB1KM2KM2KM2SQ2KRSB3SQ2SQ3SQ1SQ4由按钮、开关、接触器、继电器等构成由按钮、开关、接触器、继电器等构成一、一、 PLC的产生的产生 继电控制系统继电控制系统这些继电器运行时,又产生大量的噪声,消耗大量的电能。这些继电器运行时,又产生大量的噪声,消耗大量的电能。为保证控制系统的正常运行,需安排大量的电气技术人员进为保证控制系统的正常运行,需安排大量的电气技术人员进行维护,若某个继电器的触点接触不良,检查和排除故障是行维护,若某个继电器的触点接触不良,检查和排除故障是非常困难的。全靠现场技术人员长期积累的经验。非常困难的。全靠现场技术人员长期积累的经验。在生产工艺发生变化时,重新接线和改线的工作量极大。在生产工艺发生变化时,重新接线和改线的工作量极大。由成百上千只各种继电器构成复由成百上千只各种继电器构成复杂的控制系统,需要成千上万根杂的控制系统,需要成千上万根导线连接起来。导线连接起来。安装这些继电器需要大量的继电安装这些继电器需要大量的继电器控制柜,且占据大量的空间。器控制柜,且占据大量的空间。一、一、 PLC的产生的产生 PLC的产生的产生1968美国美国GM公司为了满足汽车型号不断更新的市场要求,提公司为了满足汽车型号不断更新的市场要求,提出了研制可编程序控制器的基本设想:出了研制可编程序控制器的基本设想:1) 能用于工业现场;能用于工业现场;2) 能改变其控制“逻辑”,而不需要变动组成它的元能改变其控制“逻辑”,而不需要变动组成它的元件和修改内部接线;件和修改内部接线;3) 出现故障时易于诊断和维修。出现故障时易于诊断和维修。一、一、 PLC的产生的产生 PLC的产生的产生1969美国美国DEC公司研制成功第一台可编程控制器公司研制成功第一台可编程控制器日本从美国引进该技术,研制出日本的第一台日本从美国引进该技术,研制出日本的第一台PLC我国从我国从19741974年开始研制、引进,年开始研制、引进,19771977年开始生产年开始生产并投入使用。并投入使用。德国和法国也相继研制出自己的可编程控制器德国和法国也相继研制出自己的可编程控制器197119731974一、一、 PLC的产生的产生可编程控制器可编程控制器Programmable Logic Controller是是在在工业自动化系统中广泛使用的通用数字式控制工业自动化系统中广泛使用的通用数字式控制装置,装置,简称简称PLC。按照按照 IEC(国际电工委员会)(国际电工委员会)的定义,该装置专为的定义,该装置专为在工业环境下应用而设计,它将逻辑运算、顺序控在工业环境下应用而设计,它将逻辑运算、顺序控制、算术运算、定时、计数等功能存储在可编程存制、算术运算、定时、计数等功能存储在可编程存储器中,通过数字量或模拟量的输入和输出,控制储器中,通过数字量或模拟量的输入和输出,控制各种设备和生产过程。各种设备和生产过程。 PLC的定义的定义第三节 可编程控制器 一、一、PLC的的产生产生 二、二、PLC的特点的特点 三、三、PLC的的分类分类 四、四、PLC的的发展发展 五、主要五、主要生产生产厂家厂家 六、六、PLC的使用的使用二、二、 PLC的特点的特点 编程方法简单(蓝领计算机)编程方法简单(蓝领计算机)模块品种丰富、通用性好、功能强大模块品种丰富、通用性好、功能强大 梯形图语言形象直观,易学易懂,特别适合电气控梯形图语言形象直观,易学易懂,特别适合电气控制人员使用制人员使用 模拟量模拟量I/O模块模块 数字量数字量I/O模块模块 通讯模块通讯模块 特殊功能模块特殊功能模块二、二、 PLC的特点的特点 可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强 设计、安装容易,调试周期短,维护简单设计、安装容易,调试周期短,维护简单 体积小,能耗低体积小,能耗低对所有对所有(I/O)接口电路均采用光电隔离接口电路均采用光电隔离各模块均采用屏蔽措施,防止辐射干扰各模块均采用屏蔽措施,防止辐射干扰避免了继电控制系统的触点接触不良出现的故障避免了继电控制系统的触点接触不良出现的故障逻辑关系软件化逻辑关系软件化硬件软件化硬件软件化第三节 可编程控制器 一、一、PLC的的产生产生 二、二、PLC的特点的特点 三、三、PLC的的分类分类 四、四、PLC的的发展发展 五、主要五、主要生产生产厂家厂家 六、六、PLC的使用的使用三、三、 PLC的分类的分类 按结构形式分类按结构形式分类把把PLC的各组成部分连同电源的各组成部分连同电源一起装在机壳内形成一个单一一起装在机壳内形成一个单一的整体,称之为主机或基本单的整体,称之为主机或基本单元。元。整体式整体式 特点是简单紧凑、体积较小、价格较低。通常小型或超小特点是简单紧凑、体积较小、价格较低。通常小型或超小型型PLC采用这种结构。采用这种结构。主机可通过扁平电缆与主机可通过扁平电缆与I/O扩展单元、智能单元(如扩展单元、智能单元(如A/D、D/A单元)等相连接。单元)等相连接。三、三、 PLC的分类的分类 按结构形式分类按结构形式分类 把PLC的各基本组成部分做成独立的模块,以搭积木的方式把它们组装在一个具有标准尺寸并带有若干个插槽的机架内。 通常中型或大型PLC常采用这种结构。特点:对现场应变能力强,而且系统各部件的插拔形式十分便于维修。三、三、 PLC的分类的分类按规模分类按规模分类根据输入输出点数可分为:根据输入输出点数可分为:第三节 可编程控制器 一、一、PLC的的产生产生 二、二、PLC的特点的特点 三、三、PLC的的分类分类 四、四、PLC的的发展发展 五、主要五、主要生产生产厂家厂家 六、六、PLC的使用的使用四、四、 PLC的发展的发展 PLC的发展过程的发展过程从诞生到二十世纪从诞生到二十世纪70年代初期年代初期第一阶段第一阶段CPU由中小规模集成电路组成,功能简单由中小规模集成电路组成,功能简单主要完成条件、定时、计数控制,没有成型的编程语言。主要完成条件、定时、计数控制,没有成型的编程语言。PLC开始成功地开始成功地取代了继电器控制系统取代了继电器控制系统。经历四个阶段经历四个阶段四、四、 PLC的发展的发展 PLC的发展过程的发展过程经历四个阶段经历四个阶段二十世纪二十世纪70年代,崛起时期年代,崛起时期第二阶段第二阶段CPU采用微处理器;采用微处理器;存储器采用存储器采用EPROM;在原有基础上增加了数值计算、数据处理、计算机接口和模在原有基础上增加了数值计算、数据处理、计算机接口和模拟量控制等功能,系统软件增加了自诊断功能;拟量控制等功能,系统软件增加了自诊断功能;在汽车制造业以外的其他工业领域推广发展开来;在汽车制造业以外的其他工业领域推广发展开来;这一阶段发展重点主要是这一阶段发展重点主要是硬件部分硬件部分。四、四、 PLC的发展的发展 PLC的发展过程的发展过程经历四个阶段经历四个阶段二十世纪二十世纪80年代年代第三阶段第三阶段CPU采用采用8位或位或16位微处理器及多微处理器的结构形式;位微处理器及多微处理器的结构形式;存储器采用存储器采用EPROM和和RAM;PLC的处理速度、通信功能、自诊断功能、容错技术得到了的处理速度、通信功能、自诊断功能、容错技术得到了迅速增强;迅速增强;软件上实现了面向过程的梯形图语言、语句表等开发手段,软件上实现了面向过程的梯形图语言、语句表等开发手段,增加了浮点数运算、三角函数等多种运算功能;增加了浮点数运算、三角函数等多种运算功能;这一阶段发展重点主要是这一阶段发展重点主要是软件部分和通信网络软件部分和通信网络部分。部分。四、四、 PLC的发展的发展 PLC的发展过程的发展过程经历四个阶段经历四个阶段二十世纪二十世纪90年代年代第四阶段第四阶段CPU采用采用16位或位或32位微处理器;位微处理器;PLC在概念上、设计上和性能价格比等方面有了重大突破;在概念上、设计上和性能价格比等方面有了重大突破;PLC联网通信能力得到了进一步加强,联网通信能力得到了进一步加强,PLC的应用领域不断扩的应用领域不断扩大;大;软件设计上具有了强大的数值运算、函数运算和批量数据处软件设计上具有了强大的数值运算、函数运算和批量数据处理能力;理能力;这一阶段发展的特征是这一阶段发展的特征是高速、多功能、高可靠性和开放性高速、多功能、高可靠性和开放性。四、四、 PLC的发展的发展 PLC的发展趋势的发展趋势向大型网络化、综合化方向发展向大型网络化、综合化方向发展实现信息管理与工业生产实现信息管理与工业生产相结合的综合自动化相结合的综合自动化强化通信能力和网络化功强化通信能力和网络化功能能工业以太网Ethernet现场总线Profibus多点链路MPI执行器级总线AS-i生产管理计算机2n5431传感器及执行部件智能模块S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-200 向上与工业控制计算机、管理计算机相连构成整个工厂的自动向上与工业控制计算机、管理计算机相连构成整个工厂的自动化控制系统;化控制系统; 向下将多个向下将多个PLC、远、远程程I/O站点相连站点相连四、四、 PLC的发展的发展 PLC的发展趋势的发展趋势向体积小、速度快、功能强、价格低的小型化方向发向体积小、速度快、功能强、价格低的小型化方向发展展体积小、速度快、功能强、价格低的体积小、速度快、功能强、价格低的PLC广泛渗透到工业控广泛渗透到工业控制的各个层面。制的各个层面。小型化发展的具体表现:结构上的更新、物理尺寸的缩小、小型化发展的具体表现:结构上的更新、物理尺寸的缩小、运算速度的提高、网络功能的加强、价格成本的降低。运算速度的提高、网络功能的加强、价格成本的降低。功能强:智能模块的种类数量增多,软件的自诊断、冗余容功能强:智能模块的种类数量增多,软件的自诊断、冗余容错功能增强错功能增强第三节 可编程控制器 一、一、PLC的的产生产生 二、二、PLC的特点的特点 三、三、PLC的的分类分类 四、四、PLC的的发展发展 五、主要五、主要生产生产厂家厂家 六、六、PLC的使用的使用五、主要生产厂家五、主要生产厂家目前,世界上有目前,世界上有200多家多家PLC厂商,厂商,400多多品种的品种的PLC产品,产品,PLC产品可按地域分成产品可按地域分成三大流派:三大流派:一个流派是美国产品一个流派是美国产品一个流派是欧洲产品一个流派是欧洲产品一个流派是日本产品一个流派是日本产品五、主要生产厂家五、主要生产厂家日本三菱公司PLC 小型:F1F2FX系列大中型:A系列、QnA系列、Q系列日本立石(OMR
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