現(xiàn)代電氣自動(dòng)控制技術(shù)目錄

《現(xiàn)代電氣控制技術(shù)》在介紹傳統(tǒng)的低壓電器、典型的控制線路以及設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)。內(nèi)容包括常用低壓控制電器、基本電氣控制線路、繼電—接觸器電氣控制線路設(shè)計(jì)、典型的電氣控制線路分析、現(xiàn)代低壓電器、可編程控制器原理及應(yīng)用、通用變頻器及其應(yīng)用、數(shù)控機(jī)床、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)電氣控制系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)?！冬F(xiàn)代電氣控制技術(shù)》既保留了傳統(tǒng)的電氣控制內(nèi)容，又系統(tǒng)介紹了當(dāng)今先進(jìn)的電氣控制技術(shù)。

第 1章 自動(dòng)控制技術(shù)概述

1.1 引言............................................................................................................................................ 1

1.2 高技術(shù)和新技術(shù)基本特征......................................................................................................... 1

1.3 實(shí)用自動(dòng)控制特點(diǎn)及內(nèi)容......................................................................................................... 4

1.3.1 特點(diǎn)................................................................................................................................. 4

1.3.2 內(nèi)容................................................................................................................................. 4

1.4 習(xí)題............................................................................................................................................ 8

第2 章 傳感器的結(jié)構(gòu)原理

2.1 傳感器概述................................................................................................................................ 9

2.1.1 傳感器概念...................................................................................................................... 9

2.1.2 傳感器的應(yīng)用.................................................................................................................. 9

2.2 電阻式傳感器........................................................................................................................... 10

2.2.1 原理............................................................................................................................... 10

2.2.2 結(jié)構(gòu)類型........................................................................................................................ 11

2.3 電感式傳感器........................................................................................................................... 14

2.3.1 原理............................................................................................................................... 15

2.3.2 電感式傳感器的主要形式............................................................................................ 15

2.4 電容式傳感器........................................................................................................................... 18

2.4.1 原理............................................................................................................................... 18

2.4.2 結(jié)構(gòu)類型........................................................................................................................ 18

2.4.3 電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)................................................................................................ 20

2.5 光電式傳感器........................................................................................................................... 20

2.5.1 光電元件........................................................................................................................ 20

2.5.2 光電傳感器的應(yīng)用實(shí)例................................................................................................ 24

2.6 光纖傳感器............................................................................................................................... 26

2.6.1 工作原理........................................................................................................................ 26

2.6.2 結(jié)構(gòu)類型........................................................................................................................ 28

2.7 霍爾傳感器............................................................................................................................... 31

2.7.1 原理............................................................................................................................... 31

2.7.2 霍爾元件的基本結(jié)構(gòu).................................................................................................... 33

2.7.3 霍爾元件的使用方法.................................................................................................... 33

2.8 溫度傳感器............................................................................................................................... 34

2.8.1 熱電偶測溫原理............................................................................................................ 36

2.8.2 熱電偶結(jié)構(gòu).................................................................................................................... 36

2.8.3 熱電偶的使用................................................................................................................ 37

2.8.4 熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線........................................................................................................ 38

2.8.5 熱電偶使用注意事項(xiàng).................................................................................................... 40

2.8.6 熱電偶故障及其修復(fù)方法............................................................................................ 41

2.8.7 熱敏電阻溫度傳感器性能參數(shù).................................................................................... 41

2.8.8 集成溫度傳感器............................................................................................................ 42

2.9 氣體傳感器............................................................................................................................... 43

2.9.1 半導(dǎo)體氣體傳感器結(jié)構(gòu)................................................................................................ 43

2.9.2 應(yīng)用舉例........................................................................................................................ 44

2.10 磁性傳感器............................................................................................................................. 46

2.10.1 壓磁式傳感器.............................................................................................................. 46

2.10.2 磁電式傳感器.............................................................................................................. 49

2.11 其他形式傳感器..................................................................................................................... 52

2.11.1 渦流傳感器.................................................................................................................. 53

2.11.2 壓電式傳感器.............................................................................................................. 55

2.11.3 振弦式傳感器.............................................................................................................. 57

2.11.4 濕度傳感器.................................................................................................................. 58

2.11.5 等強(qiáng)度應(yīng)變梁傳感器.................................................................................................. 62

2.11.6 商業(yè)電子秤用傳感器.................................................................................................. 65

2.12 傳感器的現(xiàn)狀及存在問題..................................................................................................... 67

2.13 習(xí)題........................................................................................................................................ 72

第3 章 參數(shù)檢測

3.1 力參數(shù)檢測............................................................................................................................... 73

3.1.1 扭轉(zhuǎn)力矩檢測................................................................................................................ 73

3.1.2 壓（拉）力檢測............................................................................................................ 83

3.1.3 張力檢測........................................................................................................................ 86

3.1.4 應(yīng)力檢測........................................................................................................................ 88

3.2 熱參數(shù)檢測............................................................................................................................... 94

3.2.1 熱敏電阻檢測法............................................................................................................ 94

3.2.2 熱電偶檢測法................................................................................................................ 96

3.3 聲參數(shù)檢測............................................................................................................................... 97

3.3.1 聲強(qiáng)測定原理................................................................................................................ 98

3.3.2 測定方法........................................................................................................................ 99

3.4 光參數(shù)檢測............................................................................................................................. 100

3.4.1 測定原理...................................................................................................................... 100

3.4.2 檢測方法...................................................................................................................... 101

3.5 電參數(shù)檢測............................................................................................................................. 103

3.5.1 直流電流和直流電壓的檢測...................................................................................... 103

3.5.2 直流電功率檢測.......................................................................................................... 106

3.5.3 交流電流和交流電壓的檢測...................................................................................... 107

3.5.4 交流電功率檢測.......................................................................................................... 107

3.5.5 電參數(shù)測量注意事項(xiàng).................................................................................................. 109

3.6 習(xí)題........................................................................................................................................ 110

第4 章 自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)

4.1 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程分析基礎(chǔ)......................................................................................................... 112

4.1.1 過渡過程及微分方程算子法...................................................................................... 112

4.1.2 結(jié)構(gòu)圖及傳遞函數(shù)...................................................................................................... 117

4.1.3 電路的導(dǎo)納阻抗及傳遞函數(shù)表示方法...................................................................... 122

4.2 常用控制系統(tǒng)的基本類型..................................................................................................... 126

4.2.1 單回路系統(tǒng).................................................................................................................. 126

4.2.2 多回路系統(tǒng).................................................................................................................. 126

4.2.3 串級(jí)系統(tǒng)...................................................................................................................... 127

4.2.4 比值系統(tǒng)...................................................................................................................... 128

4.2.5 復(fù)合系統(tǒng)...................................................................................................................... 129

4.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)......................................................................................................... 130

4.3.1 慣性環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 130

4.3.2 比例環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 131

4.3.3 積分環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 132

4.3.4 滯后環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 134

4.3.5 振蕩環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 135

4.3.6 微分環(huán)節(jié)...................................................................................................................... 136

4.4 PID 調(diào)節(jié)器.............................................................................................................................. 137

4.4.1 比例（P）調(diào)節(jié)器........................................................................................................ 139

4.4.2 積分（I）調(diào)節(jié)器......................................................................................................... 140

4.4.3 微分（D）調(diào)節(jié)器....................................................................................................... 141

4.4.4 比例積分（PI）調(diào)節(jié)器............................................................................................... 141

4.4.5 比例微分（PD）調(diào)節(jié)器............................................................................................. 144

4.4.6 比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器.................................................................................... 146

4.4.7 反饋網(wǎng)路帶有電位計(jì)的調(diào)節(jié)器及慣性環(huán)節(jié).............................................................. 151

4.5 最佳控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)及校正方法......................................................................................... 157

4.5.1 評(píng)價(jià)系統(tǒng)的主要指標(biāo).................................................................................................. 157

4.5.2 二階閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最佳標(biāo)準(zhǔn).................................................................................. 158

4.5.3 三階閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最佳標(biāo)準(zhǔn).................................................................................. 159

4.5.4 二階或三階最佳標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用舉例.................................................................................. 161

4.5.5 校正方法...................................................................................................................... 171

4.6 控制系統(tǒng)常用參數(shù)（公式）圖表及符號(hào)說明..................................................................... 173

4.6.1 調(diào)節(jié)器的二階最佳與三階最佳比較.......................................................................... 173

4.6.2 電氣傳動(dòng)常用調(diào)節(jié)對(duì)象的計(jì)算.................................................................................. 174

4.6.3 常用電氣網(wǎng)路的復(fù)數(shù)阻抗.......................................................................................... 178

4.6.4 常用電子調(diào)節(jié)器的線路及特性.................................................................................. 180

4.6.5 符號(hào)說明...................................................................................................................... 183

4.7 習(xí)題........................................................................................................................................ 184

第5 章 計(jì)算機(jī)控制

5.1 結(jié)構(gòu)特性................................................................................................................................ 189

5.2 指令功能................................................................................................................................ 193

5.2.1 指令符號(hào)的意義.......................................................................................................... 193

5.2.2 指令及地址.................................................................................................................. 194

5.3 應(yīng)用舉例................................................................................................................................ 203

5.3.1 工業(yè)順序控制.............................................................................................................. 204

5.3.2 步進(jìn)電機(jī)控制.............................................................................................................. 207

5.3.3 警報(bào)音變控制.............................................................................................................. 208

5.3.4 彩燈花樣控制.............................................................................................................. 209

5.3.5 用單片機(jī)控制測量系統(tǒng).............................................................................................. 210

5.4 習(xí)題........................................................................................................................................ 212

第6 章 接口技術(shù)

6.1 電平變換接口......................................................................................................................... 213

6.2 各類半導(dǎo)體器件間的接口..................................................................................................... 215

6.2.1 晶體管驅(qū)動(dòng)TTL 電路的接口..................................................................................... 215

6.2.2 運(yùn)算放大器與CMOS電路間的接口......................................................................... 216

6.2.3 CMOS 與TTL 的接口................................................................................................. 216

6.2.4 光敏器件同TTL 匹配的接口..................................................................................... 217

6.3 工業(yè)電氣設(shè)備及大負(fù)載與低壓半導(dǎo)體器件的接口............................................................. 217

6.3.1 工業(yè)電氣設(shè)備與低壓半導(dǎo)體器件的接口.................................................................. 218

6.3.2 大負(fù)載與低壓半導(dǎo)體的接口...................................................................................... 218

6.4 阻抗匹配及負(fù)荷計(jì)算............................................................................................................. 220

6.4.1 阻抗匹配實(shí)例.............................................................................................................. 220

6.4.2 負(fù)荷計(jì)算...................................................................................................................... 223

6.5 D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換及接口..................................................................................................... 224

6.5.1 D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換原理.............................................................................................. 224

6.5.2 D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器及接口...................................................................................... 225

6.6 A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換及接口..................................................................................................... 226

6.6.1 雙積分A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換原理................................................................................. 226

6.6.2 雙積分A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器及接口......................................................................... 227

6.7 微機(jī)鍵盤、顯示及通訊接口................................................................................................. 228

6.7.1 鍵盤接口...................................................................................................................... 228

6.7.2 顯示器接口.................................................................................................................. 232

6.7.3 通訊接口...................................................................................................................... 233

6.8 習(xí)題........................................................................................................................................ 235

第7 章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

7.1 顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)......................................................................................................................... 236

7.1.1 數(shù)字式.......................................................................................................................... 236

7.1.2 屏幕式.......................................................................................................................... 240

7.2 記錄執(zhí)行機(jī)構(gòu)......................................................................................................................... 241

7.2.1 描筆式記錄儀.............................................................................................................. 241

7.2.2 自動(dòng)平衡記錄器.......................................................................................................... 244

7.2.3 x-y 記錄器.................................................................................................................... 245

7.2.4 光線示波器.................................................................................................................. 245

7.2.5 各種記錄器的性能比較.............................................................................................. 247

7.3 電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)......................................................................................................................... 248

7.3.1 電機(jī)的結(jié)構(gòu)及使用...................................................................................................... 248

7.3.2 電機(jī)的選擇.................................................................................................................. 251

7.3.3 電機(jī)容量計(jì)算.............................................................................................................. 255

7.4 開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)......................................................................................................................... 257

7.4.1 接觸器.......................................................................................................................... 257

7.4.2 繼電器.......................................................................................................................... 260

7.4.3 半導(dǎo)體開關(guān)及機(jī)械開關(guān).............................................................................................. 263

7.5 習(xí)題........................................................................................................................................ 266

第8 章 整機(jī)系統(tǒng)分析

8.1 整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)......................................................................................................................... 267

8.1.1 整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法...................................................................................................... 268

8.1.2 整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟...................................................................................................... 270

8.2 整機(jī)系統(tǒng)安裝......................................................................................................................... 270

8.2.1 老化篩選...................................................................................................................... 270

8.2.2 結(jié)構(gòu)布局...................................................................................................................... 271

8.2.3 部件安裝...................................................................................................................... 271

8.2.4 整機(jī)連接...................................................................................................................... 274

8.3 整機(jī)系統(tǒng)調(diào)試和測量............................................................................................................. 276

8.3.1 調(diào)試過程中的測量...................................................................................................... 277

8.3.2 整機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試.......................................................................................................... 283

8.4 整機(jī)系統(tǒng)考核......................................................................................................................... 290

8.5 習(xí)題........................................................................................................................................ 291

附錄 A 習(xí)題參考答案....................................................................................................... 293

附錄B 幾種MCS-51單片機(jī)與其他器件的連接線路圖.................................................... 296

參考文獻(xiàn)............................................................................................................................. 301

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內(nèi)容簡介

本書是根據(jù)高校已普遍將低壓電氣控制技術(shù)和可編程控制器原理及應(yīng)用兩門課程合并為電氣控制及PLC應(yīng)用一門課程的情況，并充分考慮到現(xiàn)代電氣控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展趨勢，結(jié)合培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)應(yīng)用型人才的定位而編寫的。本書從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，在強(qiáng)調(diào)知識(shí)實(shí)用性的層面上涵蓋了現(xiàn)代電氣控制技術(shù)及PLC應(yīng)用兩大部分，共分8章，主要包括常用低壓電器、電氣控制線路、PLC基礎(chǔ)、S7-200系列PLC的硬件及其編程軟件、S7-200系列PLC的基本指令及其應(yīng)用、S7-200系列PLC常用功能指令及其應(yīng)用、S7-200系列PLC通信與網(wǎng)絡(luò)、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例。本書內(nèi)容豐富、重點(diǎn)突出，同時(shí)配有大量實(shí)用的例題及習(xí)題，便于自學(xué)、易于教學(xué)。 2100433B