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可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器涂然涂然CollegeofMechanicalEngineeringandAutomationHuaqiaoUniversitySep. 2015, Xiamen E-mail:Turan@hqu.edu.cn课程简介可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器PLC-1969-课程简介可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器PLC-now-now绪论绪论Lesson1Lesson1本节大纲课程介绍计算机控制的发展相关基本知识课程背景PLC控制人文基础PLC控制体系框架人文基础数理基础电学基础计算机基础微机原理嵌入式等通信技术嵌入式等控制工程测控仪表计算机控制计算机控制课程背景PLC控制人文基础PLC控制体系框架人文基础微积分、线性代数数理基础电学基础计算机基础微积分、线性代数大学物理等微机原理嵌入式等通信技术嵌入式等控制工程测控仪表控制原理计算机控制计算机控制课程背景PLC控制人文基础PLC控制体系框架人文基础数理基础电学基础计算机基础模电、数电等微机原理嵌入式等通信技术模电、数电等单片机、芯片嵌入式等控制工程测控仪表现代检测技术计算机控制现代检测技术计算机控制课程背景PLC控制人文基础PLC控制体系框架人文基础数理基础电学基础计算机基础必然有它微机原理嵌入式等通信技术嵌入式等控制工程测控仪表计算机控制计算机控制课程背景PLC控制PLC控制体系框架自动化、信息化计算机控制课程背景PLC控制PLC控制课程主要内容计算机控制技术的基本知识集散控制系统DCS集散控制系统DCS可编程逻辑控制器PLC可编程逻辑控制器典型设备现代和数字控制技术课程背景PLC控制PLC控制课程目标了解控制领域的相关基本概念了解行业的技术演化和发展脉络了解行业的技术演化和发展脉络清楚可编程逻辑控制器的各种知识清楚可编程逻辑控制器的各种知识适当掌握部分PLC编程技术提升解决相关问题的能力课程背景课程定位课程定位授课和考试形式课堂点名（5）课堂授课课堂作业（5）课堂授课实验课（另选时间）大作业/实验（20）（大）作业+平时点名期末考试期末考试（70）期末考试期末考试（70）课程背景课程定位课程定位大作业形式自选题材，向大家介绍讲解近年来PLC控制在某一实际生产生活领域中的应用，并由此解决的实某实际产活领域中的应用，并由解决的实际问题；基于这些调研，发挥想象力，提出你的进一步改进方案或措施一步改进方案或措施课程背景课程定位课程定位大作业形式要求：基于网络调研，独立完成，具有明确的某一项观点与思路，ppt演讲（每人约10-15分钟）某项观点与路，pp演讲每人约分钟评分标准评分标准：新颖性；趣味性；科幻性；前瞻性——于学期末的后两堂课进行课程背景教材教材国防工业出版社（刘建清）课程背景教材教材化工出版社（张万忠）课程背景教材教材浙江大学（张光新）课程背景教材教材各个PLC产品说明文档和用户指南从计算机控制说起从计算机控制说起课程背景PLC控制PLC控制想象一下做好一个计算机控制系统需要解决哪些问题？课程背景看个例子看个例子变送器+显示表控制器进水口玻璃管液位计高执行器高出水口手动阀手动阀课程背景流程图流程图控制室仪表控制器现场仪表+控制器（调节器）执行器对象+-SP显示仪表Optional检测仪表Optional课程背景流程图流程图——仪表放在哪？课程背景流程图——阀流程图阀课程背景流程图——泵流程图泵变频泵变频泵开关泵开关泵课程背景流程图——检测仪表流程图检测仪表连续信号变送器：常规的温度T、压力P、液位L、流量F、分析A、速度S、振动V、位移Z等，一般而言输出分析速度振动位移等，般而言输出为一个标准信号4~20mA1~5V电热原理——4~20mA、1~5V电热原理传感器：常见的热电偶、热电阻课程背景人物人物汤姆逊WilliamThomson爱尔兰物理学家，1824-1907爱尔物理学家，杰出物理学，在热力学、电磁学、地球科学等领域有着巨大贡献地球科学等领域有着巨大贡献热力学第二定律、焦汤效应——他的另一个名字是开尔文课程背景流程图——检测仪表流程图检测仪表开关信号常见的液位开关、料位开关、接近开关等，一般输出on/off信号般输出信号课程背景流程图流程图思考现场仪表选型需要注意哪些因素？课程背景流程图流程图思考现场仪表选型需要注意哪些因素？课程背景流程图流程图思考现场仪表选型需要注意哪些因素？量程安装方式口径流量及安装检安装方式材质、耐性供电防爆流量及安装材质、耐性供电防爆检测仪执行器供电、防爆信号类型等供电、防爆信号类型等表器课程背景再进一步再进步控制站变送器+显示表控制器IPC、PLC、数字调节器…执行器广义理解——带有CPU的各种控制设备各种控制设备课程背景计算机控制AI（A/D）——模数转换模拟量输入计算机控制AI（A/D）——模数转换，模拟量输入DI——数字量（开关量）输入AI（A/D）DI4-20mA信号DI二进制IO接口控制站AO（D/A）DO现场仪表控制站AO（D/A）——模数转换，模拟量输出DO——数字量（开关量）输出课程背景一个实例个实例二氧化碳CCS及CCU课程背景一个实例个实例二氧化碳CCS及CCU课程背景一个实例个实例课程背景一个实例个实例课程背景一个实例个实例课程背景一个实例个实例课程背景典型计算机控制系统典型计算机控制系统管理计算机Internet互联网服务器管理层Ethernet数据服务器Wb控制层Ethernet或专用总线操作站数据服务器Web服务器控制层控制站I/O系统网关现场设备层网关FF、ProfiBus等现场总线12…等现场总线课程背景插一句插句误区：——现场总线和总线是一回事总线：Bus，计算机各种功能部件之间传送信线，计算机各种功能部件间传信息的公共通信干线，是由导线组成的传输线束按照计算机所传输的信息种类计算机的总线按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线、控制总线和扩展总线等课程背景插一句插句误区：——现场总线和总线是一回事PCI总线RS232总线PCI总线USB总线课程背景插一句插句误区：——现场总线和总线是一回事课程背景插一句插句误区：——现场总线和总线是一回事现场总线：FieldBus，是指安装在制造或过程现场线，是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内自动装置之间的数字式、串行多点通信的工业数据总线串行、多点通信的工业数据总线简单说，它是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的通信系统课程背景插一句插句误区：——现场总线和总线是一回事ControlNetEthernetProfibusCANLonWorksDevieceNetHARTFFINTERBUS课程背景计算机控制计算机控制作用是实现安全、高效、优质、低耗生产的前提是现代工业生产的神经中枢是现代产的神中枢内涵内涵工业自动化+信息化两化融合课程背景计算机控制计算机控制相关技术自动控制技术、检测和传感技术、计算机技术、网络通信技术、先进控制技术、智能仪表技术…网络通信技术先进控制技术智能仪表技术课程背景计算机控制计算机控制发展过程直接数字量控制（DDC）集中型计算机控制集中计算机控制分布式计算机控制（DCS）总线（或工业以太网）控制总线（或工业以太网）控制DDC50sJZX:)60-70sDCS70sFCS80s-课程背景计算机控制计算机控制包含的基本知识计算机控制概述计算机控制系统基本组成计算机控制系统基本组成计算机控制系统主要设计思想计算机控制系统要设计思想计算机控制系统发展过程计算机控制基本知识计算机控制基本知识概述单回路控制过程DAADAIAODIDO单回路控制过程010010020ADAADAIAODIDO控制器执行器被控被控对象+-SPD/A0100100-20mA变量测量变送器A/D0-20mA010010概述单回路控制过程DAADAIAODIDO单回路控制过程010010020ADAADAIAODIDO控制器执行器被控被控对象+-SPD/A0100100-20mA变量测量变送器A/D0-20mA010010第一步——实时检测来自于测量变送装置的被控变量瞬时值概述单回路控制过程单回路控制过程010010020A控制器执行器被控被控对象+-SPD/A0100100-20mA变量测量变送器A/D0-20mA010010第二步——根据采集到的被控变量按一定的控制规律进行分析和处理，决定控制行为和信号，概述单回路控制过程计算机系统是分时周期的单回路控制过程010010020A计算机系统是分时、周期的控制器执行器被控被控对象+-SPD/A0100100-20mA变量测量变送器A/D0-20mA010010第三步——根据控制决策实时地向执行机构发出控制信号，完成控制任务，概述单回路控制过程计算机系统是分时周期的单回路控制过程010010020A计算机系统是分时、周期的控制器执行器被控被控对象+-SPD/A0100100-20mA变量测量变送器A/D0-20mA010010123系统基本组成硬件硬件主CPUI/O系统现场仪表机CPURAMROM系AI测量变送器被ADROM外通讯接口统AO执行器控AD外设通讯接口人机接口打印机总线DI电气开关对DA打印机显示器其它线DO电气开关像DA其它系统基本组成软件软件系统开发的两个方面：根据控制要求开发硬件系统根据控制要求开发硬件系统基于支持软件开发应用软件操作系统系统软件支持软件用于开发应用软件的软件应用软件针对特定要求编制的控制和管理程序系统基本组成软件软件系统开发的两个方面：根据控制要求开发硬件系统根据控制要求开发硬件系统基于支持软件开发应用软件操作系统系统软件支持软件用于开发应用软件的软件应用软件针对特定要求编制的控制和管理程序简单来说，就是“操作系统”系统基本组成软件软件系统开发的两个方面：根据控制要求开发硬件系统例如汇编语言高级语言组态软件等对于根据控制要求开发硬件系统基于支持软件开发应用软件例如：汇编语言、高级语言、组态软件等。对于设计人员，需要根据具体要求编制开发应用软件，操作系统系统软件而不同系统的支持软件也有所不同支持软件用于开发应用软件的软件应用软件针对特定要求编制的控制和管理程序系统基本组成软件软件系统开发的两个方面：根据控制要求开发硬件系统根据控制要求开发硬件系统基于支持软件开发应用软件基于支持软件开发而成的目标是实施具体操作系统系统软件基于支持软件开发而成的，目标是实施具体的管理和控制，不同控制设备的应用软件通支持软件用于开发应用软件的软件常是特定开发的——功能不同应用软件针对特定要求编制的控制和管理程序系统指标计算机控制系统计算机控制系统主要设计思想可靠性可维护性可维护性实时性实时性性价比系统指标系统设计思路系统设计思路可靠性产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力的能力——衡量指标：可靠度1系统指标系统设计思路系统设计思路可靠性产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力的能力——衡量指标：平均无故障工作时间（MTBF）2MeanTimeBetweenFailures系统指标系统设计思路系统设计思路可靠性产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力的能力——衡量指标：平均故障修复时间（MTTR）3MeanTimeToRepair也是可维护性的指标系统指标系统设计思路系统设计思路可靠性产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力的能力——衡量指标：无维修使用期（MFOP）4MaintenanceFreeOperatingPeriod系统指标系统设计思路系统设计思路可靠性著名的浴盆曲线——故障的三种阶段1早期故障期——主要是设计和制造缺陷系统指标系统设计思路系统设计思路可靠性著名的浴盆曲线——故障的三种阶段12偶然故障期——故障率很低且随机发生系统指标系统设计思路系统设计思路可靠性著名的浴盆曲线——故障的三种阶段维修后123损耗故障期——故障率上升，由疲劳、磨损造成可靠性指标详解可靠性指标详解可靠性可靠性指标逐一说明可靠性指标逐