工控系统概述(精)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
70年代汽车生产线 90年代汽车生产线 现代汽车生产线
工业控制系统发展现状及展望
DCS市场 PLC市场
2010年我国工控机市场规模为170～207亿 元人民币，其中：工业PC机及OEM产品 35～40亿元；嵌入式计算机及控制器 25～ 30亿元；PLC装置 25～30亿元；DCS系统 30～35亿元；现场总线控制系统 1～2亿元； 数控系统（CNC） 24～30亿元；进口成套 设备配套控制设备 30～40亿元。
按照需求分析及参数确定器件 型号及整体报价然后采购
对控制系统进行上位机界面编 程或控制程序编程，绘制电气 设计图纸等技术文档 验证设计，修改设计中的问题
3
4
5
Leabharlann Baidu
验证无误后系统将投入生产
工业控制系统设计概述
FCS与DCS系统选择
FCS DCS 结构 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传 一对一：一对传输线接一台仪表，单 输多个信号。 向传输一个信号。 可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强， 可靠性差：模拟信号传输不仅精度低， 精度高。 而且容易受干扰。 可靠性 操作员在控制室既可以了解现场设备过现 操作员在控制室既不了解模拟仪表的 失控状态 场仪表的工作情况，也能对设备进行参数 工作情况，也不能对其进行参数调整， 调整，还可以预测或寻找故障，使设备始 更不能预测故障，导致操作员对仪表 终处于操作员的过程监控与可控状态之中。 处于“失控”状态。 控制 控制功能分散在各个智能仪器中。 所有的控制功能集中在控制站中。 用户可以自由选择不同制造商提供的性能 尽管模拟仪表统一了信号标准 互换性 价格比最优的现场设备和仪表，并将不同 （4~20mA DC），可是大部分技术参 品牌的仪表互连，实现“即插即用”。 数仍由制造厂自定，致使不同品牌的 仪表互换性差。 仪表 智能仪表除了具有模拟仪表的检测、变换、 模拟仪表只具有检测、变换、补偿等 补偿等功能外，还具有数字通信能力，并 功能。 且具有控制和运算能力。
工业控制系统设计概述
现场总线选择
基金会现场总线 FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒， 通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/ 秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射. CAN总线 信号传输采用短帧结构，传 输时间短，有较强的抗干扰能力。通讯距离最 远可达 10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个 . Lonworks 总线 支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从 300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被广泛应用在楼宇自 动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业 DeviceNet总线低成本，简单。 PROFIBUS总线 由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。 DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自 动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型。PROFIBUS支持 主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率 为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m， 可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。
2.
3. 4. 5. 6. 7. 8.
将采集到的数据与上位机图形界面的相 关部分连接。
实时数据的在线监测。 数据报警界限和系统报警。 实时数据的存储、历史数据的查询。 各类报表的生成和打印输出。 应用系统运行稳定可靠。 拥有良好的与第三方程序的接口，方便数 据共享。
工业控制系统发展现状及展望
工业控制系统发展缩影
销售额 2,324 871 689 550 505.2 240 222 86 82 389 6,024.20
Emerson（艾默生） Siemens（西门子） MITSUBISHI（三菱） Rockwell（罗克维尔） OMRON（欧姆龙） B&R（贝加莱） Schneider（施耐德） YOKOGAWA（横河） GE（通用） Panasonic（松下） AB（艾伦-布拉德利）
台达 和利时（国内最大） 安控 兰州全志 南京嘉华（民营） 南京亚锐（台资） 浙大中控
市场份 额 38.58% 15.46% 13.44% 9.13% 8.39% 3.98% 3.69% 2.43% 1.36% 3.46% 100.00 %
工业控制系统发展现状及展望
工业自动化系统集成市场 工业自动化系统集成市场
工业控制系统发展现状及展望
工业控制系统发展趋势
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为 主流 二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发 展 三、 面向测控管一体化设计的DCS系统 四、 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展 五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型 化方向发展 六、 数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展 七、 工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展 八、 工业控制软件正向先进控制方向发展
工业控制系统设计概述
上位机软件选择
组态软件
组态软件，又称组态监控 软件系统软件。译自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集 与监视控制）。它是指一 些数据采集与过程控制的 专用软件。它们处在自动 控制系统监控层一级的软 件平台和开发环境，使用 灵活的组态方式，为用户 提供快速构建工业自动控 制系统监控功能的、通用 层次的软件工具。 1. 如何与现场设备之间进行数据采集和数 国内外组态软件一览 据交换。
工业PC市场
工业控制系统发展现状及展望
目前，世界上有200多家PLC厂商，400多品 种的PLC产品，PLC产品可按地域分成三大流派： 一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品， 一个流派是日本产品。 国 外： 国 内：
厂商 西门子 欧姆龙 施耐德 罗克韦尔 三菱 GE 台达 光洋 松下 其他 合计
工业控制系统概述
工业控制系统结构
管理自动化
过程自动化
PC机 PC机
基础自动化
PLC DCS
工业控制系统概述
工业控制系统产品结构
工业控制系统设计概述
工业控制系统设计流程
1
• 分析整体功能及需求
分析整体功能及流程，确定参 数及控制点，完成设计规划
2
• 器件选型采购 •编程设计
• 现场调试 • 投产
工业控制系统设计概述
PLC选择及使用
选型注意事项
一、输入输出（I/O）点数的估算 常根据统计的输入输出点数，再增加10%～ 20%的可扩展 余量 二、存储器容量的估算 按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100 倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量 三、控制功能的选择 包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断 功能和处理速度等特性的选择 (四)编程功能 五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、 功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本 语言 (五)诊断功能 包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件 的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 (六)处理速度 PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越 好 (七)输出方式及电源选择 按照设计需求提供继电器输出或晶体管输出并注意出 书功率和供电要求
工业控制系统设计及发展现状
工业控制系统概述
工业控制系统设计概述
业控制系统现状及展望
工业控制系统概述
工业控制系统由来
计算机的发展+传感器技术+光机电技术发展 减轻劳动程度，减低生产成本，提高生产效率
工业控制系统定义
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计 为何诞生了工控系统？ 算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、 调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确 保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件 和系统三大部分。
工业控制系统发展现状及展望
DCS市场 PLC市场
2010年我国工控机市场规模为170～207亿 元人民币，其中：工业PC机及OEM产品 35～40亿元；嵌入式计算机及控制器 25～ 30亿元；PLC装置 25～30亿元；DCS系统 30～35亿元；现场总线控制系统 1～2亿元； 数控系统（CNC） 24～30亿元；进口成套 设备配套控制设备 30～40亿元。
按照需求分析及参数确定器件 型号及整体报价然后采购
对控制系统进行上位机界面编 程或控制程序编程，绘制电气 设计图纸等技术文档 验证设计，修改设计中的问题
3
4
5
Leabharlann Baidu
验证无误后系统将投入生产
工业控制系统设计概述
FCS与DCS系统选择
FCS DCS 结构 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传 一对一：一对传输线接一台仪表，单 输多个信号。 向传输一个信号。 可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强， 可靠性差：模拟信号传输不仅精度低， 精度高。 而且容易受干扰。 可靠性 操作员在控制室既可以了解现场设备过现 操作员在控制室既不了解模拟仪表的 失控状态 场仪表的工作情况，也能对设备进行参数 工作情况，也不能对其进行参数调整， 调整，还可以预测或寻找故障，使设备始 更不能预测故障，导致操作员对仪表 终处于操作员的过程监控与可控状态之中。 处于“失控”状态。 控制 控制功能分散在各个智能仪器中。 所有的控制功能集中在控制站中。 用户可以自由选择不同制造商提供的性能 尽管模拟仪表统一了信号标准 互换性 价格比最优的现场设备和仪表，并将不同 （4~20mA DC），可是大部分技术参 品牌的仪表互连，实现“即插即用”。 数仍由制造厂自定，致使不同品牌的 仪表互换性差。 仪表 智能仪表除了具有模拟仪表的检测、变换、 模拟仪表只具有检测、变换、补偿等 补偿等功能外，还具有数字通信能力，并 功能。 且具有控制和运算能力。
工业控制系统设计概述
现场总线选择
基金会现场总线 FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒， 通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/ 秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射. CAN总线 信号传输采用短帧结构，传 输时间短，有较强的抗干扰能力。通讯距离最 远可达 10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个 . Lonworks 总线 支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从 300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被广泛应用在楼宇自 动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业 DeviceNet总线低成本，简单。 PROFIBUS总线 由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。 DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自 动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型。PROFIBUS支持 主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率 为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m， 可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。
2.
3. 4. 5. 6. 7. 8.
将采集到的数据与上位机图形界面的相 关部分连接。
实时数据的在线监测。 数据报警界限和系统报警。 实时数据的存储、历史数据的查询。 各类报表的生成和打印输出。 应用系统运行稳定可靠。 拥有良好的与第三方程序的接口，方便数 据共享。
工业控制系统发展现状及展望
工业控制系统发展缩影
销售额 2,324 871 689 550 505.2 240 222 86 82 389 6,024.20
Emerson（艾默生） Siemens（西门子） MITSUBISHI（三菱） Rockwell（罗克维尔） OMRON（欧姆龙） B&R（贝加莱） Schneider（施耐德） YOKOGAWA（横河） GE（通用） Panasonic（松下） AB（艾伦-布拉德利）
台达 和利时（国内最大） 安控 兰州全志 南京嘉华（民营） 南京亚锐（台资） 浙大中控
市场份 额 38.58% 15.46% 13.44% 9.13% 8.39% 3.98% 3.69% 2.43% 1.36% 3.46% 100.00 %
工业控制系统发展现状及展望
工业自动化系统集成市场 工业自动化系统集成市场
工业控制系统发展现状及展望
工业控制系统发展趋势
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为 主流 二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发 展 三、 面向测控管一体化设计的DCS系统 四、 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展 五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型 化方向发展 六、 数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展 七、 工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展 八、 工业控制软件正向先进控制方向发展
工业控制系统设计概述
上位机软件选择
组态软件
组态软件，又称组态监控 软件系统软件。译自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集 与监视控制）。它是指一 些数据采集与过程控制的 专用软件。它们处在自动 控制系统监控层一级的软 件平台和开发环境，使用 灵活的组态方式，为用户 提供快速构建工业自动控 制系统监控功能的、通用 层次的软件工具。 1. 如何与现场设备之间进行数据采集和数 国内外组态软件一览 据交换。
工业PC市场
工业控制系统发展现状及展望
目前，世界上有200多家PLC厂商，400多品 种的PLC产品，PLC产品可按地域分成三大流派： 一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品， 一个流派是日本产品。 国 外： 国 内：
厂商 西门子 欧姆龙 施耐德 罗克韦尔 三菱 GE 台达 光洋 松下 其他 合计
工业控制系统概述
工业控制系统结构
管理自动化
过程自动化
PC机 PC机
基础自动化
PLC DCS
工业控制系统概述
工业控制系统产品结构
工业控制系统设计概述
工业控制系统设计流程
1
• 分析整体功能及需求
分析整体功能及流程，确定参 数及控制点，完成设计规划
2
• 器件选型采购 •编程设计
• 现场调试 • 投产
工业控制系统设计概述
PLC选择及使用
选型注意事项
一、输入输出（I/O）点数的估算 常根据统计的输入输出点数，再增加10%～ 20%的可扩展 余量 二、存储器容量的估算 按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100 倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量 三、控制功能的选择 包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断 功能和处理速度等特性的选择 (四)编程功能 五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、 功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本 语言 (五)诊断功能 包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件 的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 (六)处理速度 PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越 好 (七)输出方式及电源选择 按照设计需求提供继电器输出或晶体管输出并注意出 书功率和供电要求
工业控制系统设计及发展现状
工业控制系统概述
工业控制系统设计概述
业控制系统现状及展望
工业控制系统概述
工业控制系统由来
计算机的发展+传感器技术+光机电技术发展 减轻劳动程度，减低生产成本，提高生产效率
工业控制系统定义
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计 为何诞生了工控系统？ 算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、 调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确 保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件 和系统三大部分。