工业自动化现状及其发展
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总结：完整的自动化控制系统应包括：反映控 制目的的设定；确定控制方法的控制器；执行 控制程序的执行器；获取控制效果的检测机构； 还有控制对象和辅助材料。
西安开轩自动化有限责任公司
Xi an Kaixuan Automation Co.,Ltd.
一、自动化基本概念 续
• 自动化行业相关产品分类 设 定：操作台和现场控制箱、触摸屏、 计算机和组态软件 控制器：控制方式、方法及载体（PLC、 DCS等） 执行器：继电器、接触器、电机、阀、 变频、软器等 检测机构：各类仪表 控制对象：各行业工业过程（控制语言抽象时 重点，做自动化作行业意义所在）
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三、PLC 发展历史 续
• 当时PLC的基本设计思想是：1、控制器硬件是标准的、 通用的，因而不需要每次另行设计；2、根据实际应用 对象，将控制内容作成软件写入控制器的程序存储器 内。写入时采用了最便于表示顺序控制程序的形式；3、 控制器和被控对象连接方便。 随着半导体技术尤 其是微处理器和微型计算机技术的发展，到七十年代 中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器， 输入输出组件和外围电路也都采用了中 、大规模甚至 超大规模的集成电路，这时的“PLC”已不再是仅有逻 辑 （Logic）判断功能了，同时具有数据处理、PID调 节和数据通讯功能。
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工业自动化现状及其发展
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一、自动化基本概念
• 目的：共享体会、统一概念、在大范围之内界 定本次讨论范围。
• 对自动化的理解：无处不在，由浅入深举例。 人用手去拿桌上的东西 航天飞机上天
• 可编程序控制器硬件的基本构成 中央处理器 （ Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程 序控制器的心脏部分。CPU由微处理器（Microprocessor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、 变量的数据储器构成。 电源 （Power Supply）： 给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件 （Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信 号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量 或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件 （Outputs）：输出组件接收CPU的控制信号，并把它 转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后， 传送控制命令给现场设备的执行器。
二、控制方法—自动化控制技术
• 反馈控制技术 自动控制理论有时也叫反馈控制理论 偏差、控制质量、正反馈、负反馈 超调、一阶系统、多阶系统、模型、稳定 • 前馈控制 大滞后 • 系统辨识及仿真技术 系统数学模型 数学在控制理论研究中的作用
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三、PLC 发展历史 续
• 工作过程
外部信号入 输入缓冲区
用户程序
输出缓冲区 到输出模块
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三、PLC 发展历史 续
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三、PLC 发展历史 续
输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和 “脚”或者叫作系统的“眼睛”和“视觉”。输入信 号包括按扭开关、限位开关、接近开关、光电传感器、 热电偶、热电阻、位置检测开关和编码器等。输出信 号包括继电器、指示灯、显示器、电机启动等直流和 交流设备。 编程器（Programmer）：在正常情况 下，编程器用于系统初始状态的配置，控制逻辑程序 编制和加载，不能对系统操作。编程器也可用于控制 程序的调试和控制系统故障时作为检查故障的有效工 具。
二、控制方法—自动化控制技术 续
• 自适应控制 模型参数变化概念---导弹控制 控制算法特点 • 非线性控制理论 结构、参数都变的系统 控制理论处于正在研究之中
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三、PLC 发展历史Biblioteka Baidu
• 二十世纪四十年代，计算机技术发展起 来后，科学计算，在工业领域应用（二 十世纪六十年代的事）。
• 解决：干扰、接口方便、编程简单问题 • 国内八十年代初开始使用，进口设备带
的，国内改造的，二汽83年开始使用
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三、PLC 发展历史 续
• 可编程序控制器是六十年代末在美国首先出现 的，当时叫PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执 行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，由 此日本称它为顺序控制器（Sequence Controller)。 提出PLC 概念的是美国通 用汽车公司。当时，根据汽车制造业生产线的 需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器 控制盘，以减少汽车改型时，重新设计制造继 电器控制盘的成本和时间。
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一、自动化基本概念 续
• 重点讲解内容： 组态软件、控制方法、PLC、自动化系统 规划、设计等，具体安排如下：
• 我重点讲解内容： 控制方法和PLC发展历史、现状和展望
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二、控制方法—自动化控制技术 续
• 模糊控制 模糊数学理论---光头概念 洗衣机控制 • 现代控制理论（多变量控制系统） 多变量系统 矩阵理论 多个水龙头控制
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二、控制方法—自动化控制技术 续
• 预测控制 广义预测控制---预估几步结果、按算法求出控
制作用，举例下棋、依赖预估准确性 • PID控制 系统鲁棒性指标，解决建模不太准确问题 实施简单、适用于大多工业过程 应用选择：PI、PID、参数选择 ➢发展：变参数PID，自适应PID、智能PID
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一、自动化基本概念 续
• 自动化行业相关产品分类 设 定：操作台和现场控制箱、触摸屏、 计算机和组态软件 控制器：控制方式、方法及载体（PLC、 DCS等） 执行器：继电器、接触器、电机、阀、 变频、软器等 检测机构：各类仪表 控制对象：各行业工业过程（控制语言抽象时 重点，做自动化作行业意义所在）
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三、PLC 发展历史 续
• 当时PLC的基本设计思想是：1、控制器硬件是标准的、 通用的，因而不需要每次另行设计；2、根据实际应用 对象，将控制内容作成软件写入控制器的程序存储器 内。写入时采用了最便于表示顺序控制程序的形式；3、 控制器和被控对象连接方便。 随着半导体技术尤 其是微处理器和微型计算机技术的发展，到七十年代 中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器， 输入输出组件和外围电路也都采用了中 、大规模甚至 超大规模的集成电路，这时的“PLC”已不再是仅有逻 辑 （Logic）判断功能了，同时具有数据处理、PID调 节和数据通讯功能。
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一、自动化基本概念
• 目的：共享体会、统一概念、在大范围之内界 定本次讨论范围。
• 对自动化的理解：无处不在，由浅入深举例。 人用手去拿桌上的东西 航天飞机上天
• 可编程序控制器硬件的基本构成 中央处理器 （ Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程 序控制器的心脏部分。CPU由微处理器（Microprocessor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、 变量的数据储器构成。 电源 （Power Supply）： 给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件 （Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信 号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量 或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件 （Outputs）：输出组件接收CPU的控制信号，并把它 转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后， 传送控制命令给现场设备的执行器。
二、控制方法—自动化控制技术
• 反馈控制技术 自动控制理论有时也叫反馈控制理论 偏差、控制质量、正反馈、负反馈 超调、一阶系统、多阶系统、模型、稳定 • 前馈控制 大滞后 • 系统辨识及仿真技术 系统数学模型 数学在控制理论研究中的作用
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• 工作过程
外部信号入 输入缓冲区
用户程序
输出缓冲区 到输出模块
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三、PLC 发展历史 续
输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和 “脚”或者叫作系统的“眼睛”和“视觉”。输入信 号包括按扭开关、限位开关、接近开关、光电传感器、 热电偶、热电阻、位置检测开关和编码器等。输出信 号包括继电器、指示灯、显示器、电机启动等直流和 交流设备。 编程器（Programmer）：在正常情况 下，编程器用于系统初始状态的配置，控制逻辑程序 编制和加载，不能对系统操作。编程器也可用于控制 程序的调试和控制系统故障时作为检查故障的有效工 具。
二、控制方法—自动化控制技术 续
• 自适应控制 模型参数变化概念---导弹控制 控制算法特点 • 非线性控制理论 结构、参数都变的系统 控制理论处于正在研究之中
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三、PLC 发展历史Biblioteka Baidu
• 二十世纪四十年代，计算机技术发展起 来后，科学计算，在工业领域应用（二 十世纪六十年代的事）。
• 解决：干扰、接口方便、编程简单问题 • 国内八十年代初开始使用，进口设备带
的，国内改造的，二汽83年开始使用
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三、PLC 发展历史 续
• 可编程序控制器是六十年代末在美国首先出现 的，当时叫PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执 行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，由 此日本称它为顺序控制器（Sequence Controller)。 提出PLC 概念的是美国通 用汽车公司。当时，根据汽车制造业生产线的 需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器 控制盘，以减少汽车改型时，重新设计制造继 电器控制盘的成本和时间。
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一、自动化基本概念 续
• 重点讲解内容： 组态软件、控制方法、PLC、自动化系统 规划、设计等，具体安排如下：
• 我重点讲解内容： 控制方法和PLC发展历史、现状和展望
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二、控制方法—自动化控制技术 续
• 模糊控制 模糊数学理论---光头概念 洗衣机控制 • 现代控制理论（多变量控制系统） 多变量系统 矩阵理论 多个水龙头控制
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二、控制方法—自动化控制技术 续
• 预测控制 广义预测控制---预估几步结果、按算法求出控
制作用，举例下棋、依赖预估准确性 • PID控制 系统鲁棒性指标，解决建模不太准确问题 实施简单、适用于大多工业过程 应用选择：PI、PID、参数选择 ➢发展：变参数PID，自适应PID、智能PID
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