1、2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()1本章內(nèi)容本章內(nèi)容 1.工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程2. 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()21.1 工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程發(fā)展歷程 1. 工業(yè)類型的簡單劃分工業(yè)類型的簡單劃分 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()31.1 工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程發(fā)展

2、歷程 工業(yè)自動化技術(shù)（主要是最具代表性的流程工業(yè)）發(fā)展總覽工業(yè)自動化技術(shù)（主要是最具代表性的流程工業(yè)）發(fā)展總覽 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()41.1 工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程發(fā)展歷程 發(fā)展歷程介紹發(fā)展歷程介紹n20世紀(jì)世紀(jì)50年代以前：出現(xiàn)了年代以前：出現(xiàn)了0.020.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣動信的標(biāo)準(zhǔn)氣動信號體制單表基地式氣動儀表控制系統(tǒng)號體制單表基地式氣動儀表控制系統(tǒng) ；n20 世紀(jì)世紀(jì)60年代：出現(xiàn)了年代：出現(xiàn)了420mA的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號、的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號、15V標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號體制標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號

3、體制l模擬式電子儀表與電動單元組合的自動控制系統(tǒng)，既電動單元模擬式電子儀表與電動單元組合的自動控制系統(tǒng)，既電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)組合式模擬儀表控制系統(tǒng)l直接數(shù)字控制系統(tǒng)，開始尋求用數(shù)字信號取代模擬信號直接數(shù)字控制系統(tǒng)，開始尋求用數(shù)字信號取代模擬信號l集中式數(shù)字控制系統(tǒng)集中式數(shù)字控制系統(tǒng) n20世紀(jì)世紀(jì)70年代中后期年代中后期 ：計算機(jī)集散控制系統(tǒng)，即：計算機(jī)集散控制系統(tǒng)，即DCS (Distributed Control System)。DCS系統(tǒng)在系統(tǒng)在20世紀(jì)世紀(jì)80和和90年代占據(jù)著主導(dǎo)地位年代占據(jù)著主導(dǎo)地位,其核心思想是集中管理、分其核心思想是集中管理、分散控制。散控制。 緒論

4、緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()51.1 工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程發(fā)展歷程 發(fā)展歷程介紹發(fā)展歷程介紹n20世紀(jì)世紀(jì)60年代末年代末70年代初：年代初：PLC的出現(xiàn)以及迅猛發(fā)展為工業(yè)自動的出現(xiàn)以及迅猛發(fā)展為工業(yè)自動化領(lǐng)域帶來了深刻的變革，成為工業(yè)自動化技術(shù)的三大支柱之一。化領(lǐng)域帶來了深刻的變革，成為工業(yè)自動化技術(shù)的三大支柱之一。n20世紀(jì)世紀(jì)90年代初中期：年代初中期：IPC（Industrial PC）控制系統(tǒng)或采集監(jiān)控）控制系統(tǒng)或采集監(jiān)控管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)SCADA（Supervision Control a

5、nd Data Acquisition）。）。l今天的今天的PACn20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期：出現(xiàn)了兼容數(shù)字與模擬通信的可尋址遠(yuǎn)程傳年代后期：出現(xiàn)了兼容數(shù)字與模擬通信的可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)公路感器數(shù)據(jù)公路HART（Highway Addressable Remote Transducer）。開放式的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出現(xiàn)。）。開放式的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出現(xiàn)。n20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期到年代后期到90年代：年代：FCS出現(xiàn)并已在工業(yè)自動化的許多出現(xiàn)并已在工業(yè)自動化的許多場合得到了成功的應(yīng)用。場合得到了成功的應(yīng)用。n21世紀(jì)開始：世紀(jì)開始：FCS已經(jīng)成熟，工業(yè)已經(jīng)成熟，工業(yè)Ethernet將逐步進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。將逐

6、步進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。全面的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)時代來臨。全面的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)時代來臨。 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()61.1 工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的工業(yè)自動化技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程發(fā)展歷程 工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展歷程中的另外兩項最新成果工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展歷程中的另外兩項最新成果 nIEC61131-3/IEC61944 ：OpenPLCl全面地指導(dǎo)著全面地指導(dǎo)著PLC，以及其他的可編程工業(yè)控制設(shè)備，如回路，以及其他的可編程工業(yè)控制設(shè)備，如回路調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器、DCS和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 nOPC技術(shù)：技術(shù)：OLE（Object L

7、inking and Embedding）for Process Control ，即對象鏈接嵌入技術(shù)應(yīng)用于過，即對象鏈接嵌入技術(shù)應(yīng)用于過程控制，使得基于程控制，使得基于Windows的人機(jī)界面等應(yīng)用和各控的人機(jī)界面等應(yīng)用和各控制應(yīng)用客戶間制應(yīng)用客戶間信息交換信息交換完全實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和開放。完全實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和開放。 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()71.2 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 1.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義n計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指用通信手段將空間上分散計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指用通信手段將空間上分散的

8、、具有自治功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)相互聯(lián)接進(jìn)行通信，的、具有自治功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)相互聯(lián)接進(jìn)行通信，實現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作的系統(tǒng)。實現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作的系統(tǒng)。n工業(yè)網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。l在一個企業(yè)范圍內(nèi)將信號檢測、數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲、計算、在一個企業(yè)范圍內(nèi)將信號檢測、數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲、計算、控制等設(shè)備或系統(tǒng)連接在一起，以實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享、控制等設(shè)備或系統(tǒng)連接在一起，以實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享、信息管理、過程控制、經(jīng)營決策；信息管理、過程控制、經(jīng)營決策；l訪問企業(yè)外部資源和提供有限的外部訪問，使得企業(yè)的生產(chǎn)、訪問企業(yè)外部資源和提供有限

9、的外部訪問，使得企業(yè)的生產(chǎn)、管理和經(jīng)營能夠高效率地協(xié)調(diào)動作，從而實行企業(yè)集成管理和管理和經(jīng)營能夠高效率地協(xié)調(diào)動作，從而實行企業(yè)集成管理和控制的一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。控制的一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()81.2 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 1.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義n工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的特點：確定性、集成性、安全性、限制性、可靠性和實工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的特點：確定性、集成性、安全性、限制性、可靠性和實時性時性l確定性確定性 指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的地域范圍、服務(wù)范圍、控制對象和動作方式均是指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的地域范圍、服務(wù)范圍、控制對象和動

10、作方式均是明確的，在一定時期內(nèi)是穩(wěn)定的。明確的，在一定時期內(nèi)是穩(wěn)定的。l集成性集成性 指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)集成實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集成，從而得到了功能集指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)集成實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集成，從而得到了功能集成。成。l安全性安全性 指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要嚴(yán)防不良入侵，同時確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要嚴(yán)防不良入侵，同時確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。l限制性限制性 指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)既是企業(yè)內(nèi)部的紐帶，也是聯(lián)系外部客戶的橋梁，指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)既是企業(yè)內(nèi)部的紐帶，也是聯(lián)系外部客戶的橋梁，要在確保安全的前提下實行有限制的對外開放。要在確保安全的前提下實行有限制的對外開放。l可靠性可靠性 指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的底層處于連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)現(xiàn)場，要采取各種措施

11、指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的底層處于連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)現(xiàn)場，要采取各種措施保證系統(tǒng)具有強(qiáng)大的抗干擾能力和抵御突發(fā)故障的能力，是系統(tǒng)能對保證系統(tǒng)具有強(qiáng)大的抗干擾能力和抵御突發(fā)故障的能力，是系統(tǒng)能對各種各樣的故障情況有足夠的應(yīng)對手段。各種各樣的故障情況有足夠的應(yīng)對手段。l實時性實時性 指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的底層網(wǎng)絡(luò)必須有足夠快的響應(yīng)能力，來滿足時刻指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的底層網(wǎng)絡(luò)必須有足夠快的響應(yīng)能力，來滿足時刻變化的工業(yè)現(xiàn)場參數(shù)對控制算法和計算結(jié)果的要求，從而可靠地、迅變化的工業(yè)現(xiàn)場參數(shù)對控制算法和計算結(jié)果的要求，從而可靠地、迅速地完成完成監(jiān)測和控制任務(wù)。速地完成完成監(jiān)測和控制任務(wù)。 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright b

12、y Wang Yonghua ()91.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu) n按網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)，我們一般將企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為三按網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)，我們一般將企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為三層，它以底層控制網(wǎng)（層，它以底層控制網(wǎng)（infranet，Infrastructure Internet）為基礎(chǔ)，中間為企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)（）為基礎(chǔ)，中間為企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)（intranet，Internal Internet），通過它延伸到外部世界的互聯(lián)網(wǎng)），通過它延伸到外部世界的互聯(lián)網(wǎng)（internet），形成），形成internet-intranet-infranet的

13、網(wǎng)絡(luò)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 n按網(wǎng)絡(luò)的功能結(jié)構(gòu)，一般又將工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為以下按網(wǎng)絡(luò)的功能結(jié)構(gòu)，一般又將工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為以下三層：企業(yè)資源規(guī)劃層三層：企業(yè)資源規(guī)劃層ERP（Enterprise Resource Planning）、制造執(zhí)行層）、制造執(zhí)行層MES（Manufacturing Execution System）以及現(xiàn)場控制層）以及現(xiàn)場控制層FCS（Fieldbus Control System）。）。 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()101.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的定義、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 1.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的

14、層次結(jié)構(gòu) 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()111.3 現(xiàn)場總線在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場總線在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的位置和作用位置和作用1.位置位置 n處于工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的底層現(xiàn)場監(jiān)控層，設(shè)備層處于工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的底層現(xiàn)場監(jiān)控層，設(shè)備層 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()121.3 現(xiàn)場總線在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場總線在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的位置和作用位置和作用節(jié)點智能設(shè)備節(jié)點智能設(shè)備n工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的智能設(shè)備一般有：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的智能設(shè)備一般有：l接近開關(guān)、光電開關(guān)等各類開關(guān)；接近開關(guān)、光電開關(guān)等各類開關(guān)；l條形碼閱讀器等

15、輸入設(shè)備；條形碼閱讀器等輸入設(shè)備；l溫度、流量、壓力、物位等檢測傳感器、變送器；溫度、流量、壓力、物位等檢測傳感器、變送器；lPLC；l電機(jī)控制設(shè)備；電機(jī)控制設(shè)備；l變頻器；變頻器；l控制、調(diào)節(jié)閥；控制、調(diào)節(jié)閥；l工作站、工作站、HMI等人機(jī)界面；等人機(jī)界面；l機(jī)器人；機(jī)器人；l網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。 緒論緒論2009.2 V2.1Copyright by Wang Yonghua ()131.3 現(xiàn)場總線在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場總線在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的位置和作用位置和作用主要作用主要作用n進(jìn)行過程數(shù)據(jù)采集進(jìn)行過程數(shù)據(jù)采集 l即對被控設(shè)備中的每個過程量和狀態(tài)信息進(jìn)行實時采集，獲得即對被控設(shè)備中的每個過程量和狀態(tài)信息進(jìn)行實時采集，獲得所有設(shè)備監(jiān)測、過程控制、狀態(tài)檢測的現(xiàn)場信息。所有設(shè)備監(jiān)測、過程控制、狀態(tài)檢測的現(xiàn)場信息。n進(jìn)行直接的數(shù)字控制進(jìn)行直接的數(shù)字控制 l根據(jù)控制模式、控制算法實施連鎖控制、順序控制和批量控制。根據(jù)控制模式、控制算法實施連鎖控制、順序控制和批量控制。n進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的監(jiān)測和診斷進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的監(jiān)測和診斷 l根據(jù)過程變量和狀態(tài)信息，分析并確定是否