機(jī)電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)

《機(jī)電一體化控制技術(shù)》為高等教育出版社出版。

本書以培養(yǎng)機(jī)電一體化應(yīng)用型人才為目標(biāo)，在注重基礎(chǔ)理論教育的同時，突出實(shí)用性、針對性和先進(jìn)性，書中給出了大量的工程實(shí)例，力圖做到深入淺出地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力，能夠解決工程中常見的控制問題，體現(xiàn)高等職業(yè)教育的特點(diǎn)。

機(jī)電一體化控制技術(shù)是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。在利用現(xiàn)有發(fā)達(dá)的微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信與信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，將相關(guān)的新理論、新概念、新方法和新技術(shù)融入現(xiàn)代制造系統(tǒng)中的各控制環(huán)節(jié)并貫穿于整個制造過程中，進(jìn)而形成了機(jī)電一體化控制技術(shù)這一全新的學(xué)科。本書比較全面、系統(tǒng)地對機(jī)電一體化控制技術(shù)進(jìn)行了介紹，特別是從實(shí)用的角度詳細(xì)介紹了現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng)中的新技術(shù)--可編程控制器技術(shù)、PLC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電動機(jī)變頻驅(qū)動技術(shù)等。

全書共8章，第l章為緒論，對機(jī)電一體化控制系統(tǒng)作了概述。第2章介紹了機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，包括傳感器技術(shù)、驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)和常見的控制技術(shù)。給出了機(jī)電控制系統(tǒng)中常見被測量所使用的傳感器，電動式、液壓式、氣動式驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，典型的精密機(jī)械機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)的人機(jī)接口(鍵盤、顯示器)和機(jī)電接口(A/D、D/A轉(zhuǎn)換等)，機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中常用控制方式的比較。第3章介紹了電動機(jī)控制線路中主電路常用的繼電接觸器控制技術(shù)，給出了常用低壓電器元器件，基本控制電路和電氣控制電路的讀圖方法及應(yīng)用。第4章介紹了可編程控制器控制技術(shù)，并以在我國市場占有率較高的西門子小型可編程控制器s7-200系列為例，詳細(xì)介紹了基本指令系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、PLC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和應(yīng)用等。第5章詳細(xì)介紹了電動機(jī)常用的控制方法，包括交直流電動機(jī)的起動和制動控制、步進(jìn)電機(jī)的控制以及電動機(jī)的變頻調(diào)速控制，給出了西門子變頻器的應(yīng)用實(shí)例，s7-200PLC與變頻器的通信控制方法。第6章介紹了常見的機(jī)電設(shè)備電氣故障的診斷與維修方法。第7章介紹了S7-200 PLC編程軟件的使用方法，為學(xué)生上機(jī)調(diào)試程序完成實(shí)驗(yàn)作準(zhǔn)備。第8章為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和動手能力的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。

全書由北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)電學(xué)院陳瑞陽、劉長青、席巍編寫，三位教師均為西門子北京自動化培訓(xùn)中心客座教師。陳瑞陽任主編，其中劉長青撰寫了第3章及第5章的5.1節(jié)和5.2節(jié)，編寫了第4章的初稿;席巍撰寫了第7、8章及第5章的5.3節(jié)，編寫了第2章的2.2節(jié)和2.3節(jié)初稿;其余各章節(jié)由陳瑞陽撰寫，并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿與修改。本書由山東濰坊學(xué)院楊祖效老師主審。

鑒于業(yè)務(wù)水平有限，而且由于機(jī)電一體化控制技術(shù)發(fā)展得很快，不斷有新的理論和方法產(chǎn)生，因此，本書中的錯誤和不妥之處在所難免，希望同行專家和讀者不吝指教，以期將此書進(jìn)一步完善。

本書在編寫過程中參考了已有機(jī)電一體化技術(shù)方面的教材和資料，一并在書后的參考文獻(xiàn)中列出。這些寶貴的資料對完成本書的編寫起到了非常重要的作用，本書作者對參考文獻(xiàn)的作者表示衷心的感謝。

第1章 緒論

1.1 機(jī)電一體化控制技術(shù)概述

1.2 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)組成

1.3 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)分類

1.4 本課程研究的主要內(nèi)容及要求

復(fù)習(xí)思考題

第2章 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

2.1 傳感器技術(shù)

2.1.1 基本概念

2.1.2 位移傳感器

2.1.3 速度檢測傳感器

2.1.4 位置傳感器

2.1.5 溫度傳感器

2.1.6 壓力傳感器

2.2 驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2.2.1 電動式驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2.2.2 液壓式驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2.2.3 氣壓式驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2.3 精密機(jī)械技術(shù)

2.3.1 傳動機(jī)構(gòu)

2.3.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

2.3.3 執(zhí)行器

2.4 計(jì) 算機(jī)接口技術(shù)

2.4.1 接口的分類和特點(diǎn)

2.4.2 人機(jī)接口

2.4.3 機(jī)電接口

2.5 控制技術(shù)

2.5.1 繼電接觸器控制系統(tǒng)

2.5.2 可編程控制器

2.5.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

2.5.4 PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較

復(fù)習(xí)思考題

第3章 繼電接觸器控制技術(shù)

3.1 常用的電氣符號

3.2 常用低壓電器

3.2.1 接觸器

3.2.2 繼電器

3.2.3 低壓開關(guān)

3.2.4 熔斷器

3.2.5 主令電器

3.3 基本控制電路

3.3.1 三相異步電動機(jī)的正轉(zhuǎn)直接起動控制線路

3.3.2 三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)直接起動控制線路

3.3.3 多地控制線路

3.3.4 位置控制

3.3.5 順序控制

3.4 電氣控制電路的讀圖方法及應(yīng)用

3.4.1 分析電氣線路圖的方法

3.4.2 電氣線路圖標(biāo)的識符

3.4.3 C650臥式車床電氣控制線路分析

復(fù)習(xí)思考題

第4章 可編程控制器控制技術(shù)

4.1 可編程控制器概述

4.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生和定義

4.1.2 可編程控制器的特點(diǎn)

4.1.3 可編程控制器的分類

4.1.4 可編程控制器的結(jié)構(gòu)及硬件組成

4.1.5 可編程控制器的工作原理

4.2 西門子S7-200系列可編程控制器

4.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.2.2 系統(tǒng)內(nèi)部資源

4.2.3 數(shù)值表示方法

4.3 西門子S7-200的編程語言及程序結(jié)構(gòu)

4.3.1 梯形圖(LAD)

4.3.2 語句表(sTL)

4.3.3 功能塊圖(FBD)

4.3.4 程序結(jié)構(gòu)

4.4 西門子S7~200PLC的指令系統(tǒng)

4.4.1 基本邏輯指令

4.4.2 基本功能指令

4.4.3 程序控制指令

4.4.4 中斷指令

4.4.5 典型的簡單應(yīng)用程序

4.5 PLC的程序設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用

4.5.1 隨機(jī)邏輯控制一般編程方法及應(yīng)用

4.5.2 順序控制的功能圖法及應(yīng)用

4.6 PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用

4.6.1 PLC工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述

4.6.2 通信基礎(chǔ)知識

4.6.3 s7-200的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

4.6.4 S7-200網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用實(shí)例

復(fù)習(xí)思考題

第5章 電機(jī)控制技術(shù)

5.1 交直流電動機(jī)的控制

5.1.1 交流電動機(jī)的起動和制動控制

5.1.2 直流電動機(jī)的起動和制動控制

5.2 步進(jìn)電機(jī)的控制

5.2.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理

5.2.2 步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制

5.2.3 步進(jìn)電機(jī)的PLc控制

5.3 變頻調(diào)速控制

5.3.1 變頻調(diào)速的基礎(chǔ)知識

5.3.2 西門子MM440型變頻器

5.3.3 MM440變頻器的運(yùn)行

5.3.4 S7-200PLC和MM440變頻器之間的通信

復(fù)習(xí)思考題

第6章 機(jī)電設(shè)備電氣故障診斷與維修

6.1 電氣控制線路分析基礎(chǔ)

6.1.1 電氣控制線路分析的內(nèi)容與要求

6.1.2 電氣原理圖閱讀分析的方法與步驟

6.2 電路故障的檢查方法

6.2.1 直觀法

6.2.2 測量電壓法

6.2.3 測量電阻法

6.2.4 強(qiáng)迫閉合法

6.2.5 短接法

6.2.6 其他檢查方法

復(fù)習(xí)思考題

第7章 s7-200PLC編程軟件的使用

7.1 軟件的安裝

7.1.1 系統(tǒng)最小需求

7.1.2 安裝

7.2 硬件的連接

7.3 通信的建立

7.4 編程軟件功能

7.4.1 界面

7.4.2 各部分功能簡介

7.5 編程

7.5.1 程序文件操作

7.5.2 編輯程序

7.6 調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控

7.6.1 程序的監(jiān)視

7.6.2 運(yùn)行模式下編輯

7.6.3 狀態(tài)圖監(jiān)控

7.6.4 調(diào)試程序的其他方法

第8章 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)

8.1 繼電接觸器控制實(shí)驗(yàn)

8.2 PLC控制實(shí)驗(yàn)

8.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡介

8.2.2 s7-200PLc編程軟件使用實(shí)驗(yàn)

8.2.3 基本邏輯指令實(shí)驗(yàn)

8.2.4 定時器指令實(shí)驗(yàn)

8.2.5 計(jì)數(shù)器指令實(shí)驗(yàn)

8.2.6 功能指令實(shí)驗(yàn)

8.2.7 十字路口交通信號燈控制實(shí)驗(yàn)

8.2.8 混料罐控制實(shí)驗(yàn)

8.2.9 傳輸線控制實(shí)驗(yàn)

8.2.1 0兩臺PLC的通信實(shí)驗(yàn)

8.3 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)

8.3.1 MPs--模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)概述

8.3.2 MPs--模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)各站介紹

8.3.3 MPs--模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)的調(diào)試過程

8.3.4 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)

附錄1常用電氣圖形、文字符號表

附錄2常用基本文字符號

附錄3常用輔助文字符號

參考文獻(xiàn)