第6讲自动化典型应用2课件.ppt
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- 自动化 典型 应用 课件
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1、第6讲自动化典型应用(2)2第第6 6讲讲 自动化的典型应用(自动化的典型应用(2 2)3主要内容:主要内容:6.1 6.1 机械制造自动化机械制造自动化6.2 6.2 过程工业自动化过程工业自动化6.3 6.3 电力系统自动化电力系统自动化 4l各种工业产品的制造过程:各种工业产品的制造过程:l零部件生产零部件生产l组装组装l测试,包装测试,包装51.机械制造自动化机械制造自动化 制造业的主要任务是制造人类社会所需的一切产品,工业化国家约制造业的主要任务是制造人类社会所需的一切产品,工业化国家约70708080的的物质财富来自制造业。物质财富来自制造业。“先进制造技术先进制造技术”是取得理想
2、技术经济效果的制造技术的总称。从本质上看,可以是取得理想技术经济效果的制造技术的总称。从本质上看,可以说:说:传统制造技术传统制造技术+信息技术信息技术+自动化技术自动化技术+现代管理技术现代管理技术=先进制造技术。先进制造技术。6传统制造业的设备传统制造业的设备车床车床加工圆轴形的部件为主加工圆轴形的部件为主7传统制造业的设备传统制造业的设备龙门刨床龙门刨床牛头刨床牛头刨床此外还有钻床,镗床、铣床,专用的机床等设此外还有钻床,镗床、铣床,专用的机床等设备。备。8钻床钻床钻孔钻孔9制造自动化的历史和发展制造自动化的历史和发展 第一阶段:刚性自动化,包括单机自动化和刚性自动化生产线。第一阶段:刚
3、性自动化,包括单机自动化和刚性自动化生产线。第二阶段:数控加工,包括数控和计算机数控。第二阶段:数控加工,包括数控和计算机数控。第三阶段:柔性制造,特征是强调对市场需求的适应性、柔性和高效率。第三阶段:柔性制造,特征是强调对市场需求的适应性、柔性和高效率。第四阶段:计算机集成制造,特征是强调制造全过程的系统性和集成性。第四阶段:计算机集成制造,特征是强调制造全过程的系统性和集成性。第五阶段:新的制造自动化模式,如智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、第五阶段:新的制造自动化模式,如智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、绿色制造等。绿色制造等。未来趋势未来趋势10第一阶段
4、:单机自动化第一阶段:单机自动化数控车床数控车床数控机床数控机床早期一般由单片机控制,输入程序后进行自动加工。早期一般由单片机控制,输入程序后进行自动加工。11 第二阶段:数控机床和数控加工中心第二阶段:数控机床和数控加工中心 是微电子、计算机、自动控制、精密测量等技术与传统机械技术相结合的产物。它根据机械是微电子、计算机、自动控制、精密测量等技术与传统机械技术相结合的产物。它根据机械加工的工艺要求,使用计算机对整个加工过程进行信息处理与控制、较好地解决了复杂、精密、加工的工艺要求,使用计算机对整个加工过程进行信息处理与控制、较好地解决了复杂、精密、多品种、小批量机械零件加工问题,属于灵活、通
5、用、高效的自动化装置也是实现生产过程自动多品种、小批量机械零件加工问题,属于灵活、通用、高效的自动化装置也是实现生产过程自动化、柔性化的核心设备。化、柔性化的核心设备。数控机床即使用计算机对机床整个加工过程进行信息处理与控制。数控机床即使用计算机对机床整个加工过程进行信息处理与控制。12数控加工中心数控加工中心 是在普通数控机床的基础上发展起来的,主要是增加了刀具库、自动换刀装置和移动工作台等,是在普通数控机床的基础上发展起来的,主要是增加了刀具库、自动换刀装置和移动工作台等,因而可以在一台机器上完成多台机床才能完成的工作,包括铣、削、钻、刨、镗、攻罗纹等多种加因而可以在一台机器上完成多台机床
6、才能完成的工作,包括铣、削、钻、刨、镗、攻罗纹等多种加工工序。工工序。13数控加工中心数控加工中心 14数控磨床数控磨床15数控机床系统的基本构成及特点数控机床系统的基本构成及特点 与普通机床相比,数控机床不仅适应性强、加工效率高、精度高、质量稳定,而且可实现多坐标与普通机床相比,数控机床不仅适应性强、加工效率高、精度高、质量稳定,而且可实现多坐标联动和复杂形状零件的加工,是实现多品种、中小批量生产自动化的有效方式。联动和复杂形状零件的加工,是实现多品种、中小批量生产自动化的有效方式。16计算机数控系统示意图计算机数控系统示意图17数控加工生产线数控加工生产线 18第三阶段:柔性制造系统()第
7、三阶段:柔性制造系统()柔性制造系统柔性制造系统_通过编程完成不同的工件加工通过编程完成不同的工件加工柔性制造系统(柔性制造系统(Flexible Manufacturing SystemFlexible Manufacturing System)19一种柔性制造系统一种柔性制造系统20一种柔性制造系统的结构框图一种柔性制造系统的结构框图21自动化立体仓库自动化立体仓库22现场总线现场总线控制系统控制系统举例举例 23自动包装流水线自动包装流水线24例:例:12头灌装流水线结构简图头灌装流水线结构简图25例:例:12头灌装流水线的控制头灌装流水线的控制工作原理工作原理输入输出设备输入输出设备工
8、作过程工作过程26柔性制造系统的总线结构举例柔性制造系统的总线结构举例 PLC27第四阶段:计算机集成制造系统第四阶段:计算机集成制造系统28计算机集成制造系统(计算机集成制造系统(CIMS)Computer Integrated Manufacturing System CIMS是计算机化、信息化、智能化、集成优化的现代制造系统,集成内容包括功能集成、组织是计算机化、信息化、智能化、集成优化的现代制造系统,集成内容包括功能集成、组织集成、信息集成、过程集成等。集成、信息集成、过程集成等。CIMS具有生产率高、生产周期短、可实现多品种小批量生产等一系列优点。具有生产率高、生产周期短、可实现多品
9、种小批量生产等一系列优点。CIMS一般包含四个功能子系统(管理信息系统、产品设计自动化系统、制造自动化系统、质量一般包含四个功能子系统(管理信息系统、产品设计自动化系统、制造自动化系统、质量保证系统)和两个支撑子系统(计算机网络系统和数据库系统)。保证系统)和两个支撑子系统(计算机网络系统和数据库系统)。29 CIMS的构成的构成30我国用于飞机制造的我国用于飞机制造的CIMS31先进制造的特点和内容先进制造的特点和内容 现代制造业的特点是:现代制造业的特点是:个性化、小批量生产;个性化、小批量生产;知识知识技术技术产品的周期越来越短;产品的周期越来越短;产品价格与其知识含量密切相关;产品价格
10、与其知识含量密切相关;对产品功能、性能、质量、服务要求越来越高;对产品功能、性能、质量、服务要求越来越高;全球竞争更加激烈。全球竞争更加激烈。先进制造技术包括数控技术、激光技术、新型材料、机器人、微型机械、纳米技术、先进制造技术包括数控技术、激光技术、新型材料、机器人、微型机械、纳米技术、CADCAM、精、精益生产、柔性制造系统、虚拟装配和网络化制造、计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏益生产、柔性制造系统、虚拟装配和网络化制造、计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等内容。捷制造等内容。322.过程工业自动化过程工业自动化从控制的角度出发,现代工业可以分为离散型、连续
11、型和混合型三类。从控制的角度出发,现代工业可以分为离散型、连续型和混合型三类。在连续型工业中,主要对系统的温度、压力、流量、液位、成分和物性六大参数进行控制的工业,称在连续型工业中,主要对系统的温度、压力、流量、液位、成分和物性六大参数进行控制的工业,称为过程工业。为过程工业。33例:简单供水系统例:简单供水系统34直接数字控制系统直接数字控制系统对生产过程进行监控对生产过程进行监控以锅炉为例,监测温度、压力、液位等的变化,如果还有要求按什么规律以锅炉为例,监测温度、压力、液位等的变化,如果还有要求按什么规律变化。变化。35分布式计算机控制系统(分布式计算机控制系统(DCS)Distribut
12、ed Computer Control System在硬件上将控制回路分散化在硬件上将控制回路分散化数据显示、实时监督等功能则集中化数据显示、实时监督等功能则集中化36无负压供水系统无负压供水系统37计算机集成生产系统计算机集成生产系统(CIPS)Computer Integrated Production Systems将计划优化、生产调度、经营管理和决策引入计算机控制系统,使企业用最短的周期、最低的成本、最优的质量,生产出适销对路的产品,以获取最大的经济效益。383.电力系统自动化电力系统自动化39主要内容主要内容p电力系统自动化的基本概念电力系统自动化的基本概念p电力系统自动化的重要性电
13、力系统自动化的重要性 p电力系统自动化的主要内容电力系统自动化的主要内容p电力调度自动化电力调度自动化p 发电厂自动化发电厂自动化p 变电站自动化变电站自动化p电力系统自动化发展趋势与展望电力系统自动化发展趋势与展望 40一、电力系统自动化的基本概念一、电力系统自动化的基本概念l电力主要来源于水电、火电和核电,其他如太阳能、风能、海洋能、生物能等产生的电力目前还电力主要来源于水电、火电和核电,其他如太阳能、风能、海洋能、生物能等产生的电力目前还只能是一种补充。只能是一种补充。l电力系统包含发电、输电、变电、配电等多个环节,而且地域分布广,系统结构复杂,如何保障电力系统包含发电、输电、变电、配电
14、等多个环节,而且地域分布广,系统结构复杂,如何保障电力系统的稳定运行至关重要。电力系统的稳定运行至关重要。l电力系统自动化是采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置,对电力系统进行就地或远方电力系统自动化是采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置,对电力系统进行就地或远方的自动监视、调节、控制和管理,保证电力系统的安全经济运行和具有合格的电能质量。的自动监视、调节、控制和管理,保证电力系统的安全经济运行和具有合格的电能质量。41二、电力系统自动化的重要性二、电力系统自动化的重要性 l电力系统复杂而庞大,在电力系统中任何一点发生的故障,都会在瞬间影响和波及全系统,往往电力系统复杂而庞大,在电
15、力系统中任何一点发生的故障,都会在瞬间影响和波及全系统,往往引起连锁反应,导致事故扩大,造成大面积停电,因此电力系统要求进行快速的自动控制;引起连锁反应,导致事故扩大,造成大面积停电,因此电力系统要求进行快速的自动控制;l被控制的参数很多,包括频率、电压、有功和无功功率、功率平衡等,监视和控制成千上万个运被控制的参数很多,包括频率、电压、有功和无功功率、功率平衡等,监视和控制成千上万个运行参数必须依靠自动化;行参数必须依靠自动化;42l存在各种干扰,包括系统故障等,系统故障有时会使电力系统失去稳定,造成灾难性后果,因此,存在各种干扰,包括系统故障等,系统故障有时会使电力系统失去稳定,造成灾难性
16、后果,因此,如何控制才能保证稳定,或出现不稳定后怎样恢复稳定,已成为电力系统自动化的重大课题之一;如何控制才能保证稳定,或出现不稳定后怎样恢复稳定,已成为电力系统自动化的重大课题之一;l正是由于采用了自动监控和远动控制技术,才使得电力系统的规模能不断扩大;正是由于采用了自动监控和远动控制技术,才使得电力系统的规模能不断扩大;l要保证电力系统安全、优质、经济运行,单靠运行值班人员进行人工监视和操作是无法实现的,要保证电力系统安全、优质、经济运行,单靠运行值班人员进行人工监视和操作是无法实现的,必须依靠自动化装置和设备;必须依靠自动化装置和设备;l安全供电、保证良好的电能质量、经济运营都需要自动化
17、。安全供电、保证良好的电能质量、经济运营都需要自动化。43三、电力系统自动化的主要内容三、电力系统自动化的主要内容 l按电力系统运行管理,可将电力系统自动化分为调度自动化、发电厂自动化、变电站自动化;按电力系统运行管理,可将电力系统自动化分为调度自动化、发电厂自动化、变电站自动化;l调度自动化又可分为输电调度、配电网调度自动化;发电厂自动化又分为火电、水电、核电等;调度自动化又可分为输电调度、配电网调度自动化;发电厂自动化又分为火电、水电、核电等;l从电力系统自动控制的角度,可以将电力系统自动化分为电力系统频率和有功功率自动控制、电从电力系统自动控制的角度,可以将电力系统自动化分为电力系统频率
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