自动化生产设备原理与应用-全套PPT课件.pptx

自动化生产设备原理与应用1.31.21.1自动化学科技术的发展趋势自动控制与自动化的概念自动化发展简史第1章自动化综述1.1自动控制与自动化的概念1.1.1自动化的定义1．自动控制所谓自动控制，就是指机器设备或系统在无人直接参与下，能全部自动地按人预先规定的要求和既定程序运行，完成其承担的任务，并实现预期的目标。其特征是在信息检测、信息处理、分析判断和操纵控制的整个过程，都是由自动化装置完成的。所谓“无人直接参与”的含义这里是指人不用直接操作，只需要确定控制要求和程序。1.1自动控制与自动化的概念1.1.1自动化的定义1．自动控制1.1自动控制与自动化的概念1.1.1自动化的定义2．自动化（1）化——是指变化，使变化；是指一种过程，表示转变为某种性质或状态。（2）自动化是指由一个或多个自动控制系统或装置所构成的、没有人直接干预的工作过程。1.1自动控制与自动化的概念1.1.1自动化的定义2．自动化应用例从加热器、电机等小型设备的自动控制到企业生产过程的综合自动化；从工业自动化、农业自动化、服务自动化到军事自动化，自动化遍及各个领域。自动化涉及的过程有生产过程、管理过程和决策过程等。1.1自动控制与自动化的概念1.1.1自动化的定义3．自动化的研究内容包括自动控制理论、自动控制方法及工程实现技术、控制软件、控制装置、信号处理、现场总线和以太网等。其中自动控制理论与方法是实现自动化的理论支柱，计算机技术、电动机、PLC、电力电子、微电子技术和自动化仪表技术等是实现自动化的硬件基础。从应用观点来看，研究内容有生产过程自动化、机械制造自动化、武器及军事自动化、办公室自动化和家庭自动化等等。1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语1．系统系统是指由若干称为子系统相互依存和相互作用的部分，为达到某些特定目的所组成的完整综合体。系统的性能主要取决于各自系统的配合与协调，还依赖于环境、人与系统的互动关系。缺乏有效的协调与控制，系统甚至无法正常运行，更谈不上有好的性能。由此可知，系统及其复杂性概念在自动化科学与技术中是何等重要。E热传导c温度r空调器室内空气等y热敏电阻1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语室温控制系统1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语2．信息信息是人类对自然和人类自身能量变换状态的描述。信息可分为两类：自然信息和社会信息。自然信息——人类对自然界能量变换状态的描述。我国劳动人民长期观测总结的24节气即为自然信息。自然信息的流程是开环的，是顺序的。社会信息——人类对人类自身一切活动所产生的能量变化状态的描述。1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语3．控制控制是指为某种规定的预期目标，而对过程变化施加的干预。控制和自动化是两个密切相关但不完全相同的概念。一般说来，自动化主要研究人造系统的控制问题，应用的范围比较窄。人造系统——为了改善系统的性能或达到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语3．控制人造系统组成：控制部分+被控制对象控制部分组成：传感器+控制器+执行器传感器用来采集被控量的信息，并把它变换到控制器所需的形式，传送到控制器。控制器用来处理信息、产生控制信号，这是控制系统的核心。执行器则将控制器产生的控制信号进行放大和变换，以此产生控制作用，最终施加到被控对象上。1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语开环控制被控制对象：炉子被控制量（输出量）：炉温控制装置：开关K和电热丝，对被控制量起控制作用。1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语人作为闭环系统的方框图闭环控制1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语4．反馈反馈是指将系统的实际输出和期望输出进行比较，产生偏差，从而为控制器确定下一步的控制行为提供依据。若反馈信号（系统实际输出）与系统输入信号（期望输出）相减，则称为负反馈；若相加，称为正反馈。一般情况下，控制系统采用的是负反馈。实际上，反馈是一切自然系统、生物系统、社会系统的普遍属性，反馈的过程是信息传递的过程。反馈控制是一种最基本的控制方式1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语开环向闭环控制的转换例题电加热炉的闭环控制1.1自动控制与自动化的概念1.1.2自动化的一些相关术语5.调节开环控制直流电动机速度调节系统示意图调节是指通过系统的反馈信息自动校正系统的误差，使一些参数如温度、速度、压力或位置等，在一定的精度范围内按照要