机电控制技术

前言

第1章绪论

1.1机电控制技术概述

1.2机电控制技术的发展过程

1.3机电控制系统的基本结构要素

1.3.1机械本体

1.3.2动力装置

1.3.3传感及检测装置

1.3.4控制装置

1.3.5执行装置

1.3.6接口

1.4机电控制系统的关键技术

1.4.1检测传感技术

1.4.2计算机与信息处理技术

1.4.3自动控制技术

1.4.4伺服系统技术

1.4.5机械技术与精密机械技术

1.4.6接口技术

1.4.7系统总体技术

1.5机电控制系统的设计方法

1.5.1机电一体化产品的设计思想

1.5.2机电一体化产品的设计方法

1.6机电控制技术的发展前景

1.7机电控制的技术、经济和社会效益

1.8本课程的性质和任务

复习参考题

参考文献

第2章继电器接触器控制

2.1常用低压电器

2.1.1开关电器

2.1.2主令电器

2.1.3熔断器

2.1.4交流接触器

2.1.5继电器

2.2电气原理图的画法规则

2.2.1电气控制系统图中的图形符号和文字符号

2.2.2电气原理图

2.2.3电气元件布置图

2.2.4电气安装接线图

2.3基本控制电路

2.3.1启动、自锁与停止控制电路

2.3.2连续工作与点动控制

2.3.3多点控制

2.3.4联锁控制

2.3.5顺序启动控制

2.4异步电动机的控制

2.4.1异步电动机的启动电路

2.4.2异步电动机的正反转控制电路

2.4.3异步电动机的制动电路

2.4.4双速异步电动机的调速控制

2.5异步电动机的调速

2.5.1电气调速概述

2.5.2交流调速

2.5.3交流电动机的变频调速

2.6控制电路的设计

2.6.1设计的基本原则、内容和程序

2.6.2电力拖动方案确定原则和电动机的选择

2.6.3控制线路的设计及元件选择

2.6.4控制系统的工艺设计

2.6.5控制线路设计举例

复习参考题

参考文献

第3章可编程控制器

3.1可编程控制器的概述

3.1.1PLC简介

3.1.2PLC发展历史

3.1.3PLC特点

3.2可编程控制器的结构和工作原理

3.2.1PLC基本结构

3.2.2PLC各组成部分的功能

3.2.3PLC基本工作原理

3.2.4PLC分类

3.2.5PLC与继电器接触器控制系统及计算机的区别

3.2.6可编程控制器FX与S7-200概述

3.3FX系列编程元件及基本编程语言

3.3.1F系列PLC中常用的编程器件与编程语言

3.3.2基本逻辑指令

3.3.3绘制梯形图的基本规则

3.3.4顺序步进指令和编程

3.3.5PLC控制系统设计方法

3.4S7-200编程元件及基本编程指令

3.4.1S7-200的编程元件

3.4.2S7-200的基本编程指令

3.4.3程序举例

3.4.4SIMATIC工业软件

3.5PLC系统网络与通信

3.5.1PROFIBUS概述

3.5.2PROFIBUS现场总线网络

复习参考题

参考文献

第4章单片微型计算机技术

4.1单片机概述

4.1.1单片机的定义与种类

4.1.2单片机的特点及应用场合

4.1.3单片机的发展趋势

4.2AT89S系列单片机内部结构及工作原理

4.2.1单片机的内部结构

4.2.2单片机的引脚名称及功能

4.2.3单片机存储器结构

4.3单片机指令系统

4.3.1单片机指令格式

4.3.2单片机寻址方式

4.3.3单片机指令系统一

4.3.4程序结构及应用举例

4.4定时／计数系统

4.4.1定时／计数器0、1结构

4.4.2定时／计数器0、1的工作方式

4.4.3定时／计数器

4.4.4定时器／计数器的应用

4.4.5看门狗定时器

4.5中断系统

4.5.1中断系统构成

4.5.2中断源

4.5.3中断的控制

4.5.4中断处理过程

4.5.5中断响应时间

4.5.6中断的应用

4.6单片机并行口

4.6.1并行口的内部结构

4.6.2并行口的工作原理

4.6.3键盘与单片机的连接

4.7串行通信

4.7.1AT89S52的串行通信接口

4.7.2串行通信的工作方式

4.7.3串行口波特率的设置

4.7.4串行通信技术应用

4.8单片机应用系统设计与开发工具

4.8.1单片机应用系统的设计方法和步骤

4.8.2单片机应用系统的开发工具

4.8.3单片机在电动执行器的控制器中应用

复习参考题

参考文献

第5章机电系统中的PC控制技术

5.1工业PC控制系统的基本原理和组成

5.1.1工业PC控制系统的概念和组成

5.1.2工业PC控制系统的特点

5.1.3工业PC控制系统的分类

5.1.4工业PC控制器的发展趋势

5.2工业PC控制系统的结构以及扩展模块

5.2.1PC总线结构介绍

5.2.2工业PC控制系统的I／O电路设计

5.2.3工业PC控制系统的功能模板选型

5.3PC总线工业控制器的通信技术

5.3.1数字量I／O通信

5.3.2异步通信技术

5.4PC总线工业控制器的软件技术

5.4.1控制软件概述

5.4.2Windows平台下的控制程序编制

复习参考题

参考文献

第6章机电控制系统设计综合

6.1开环伺服系统设计

6.1.1系统方案设计

6.1.2机械系统设计

6.1.3控制系统设计

6.2闭环伺服系统设计

6.2.1系统方案设计

6.2.2系统性能分析

6.2.3系统参数设计

6.2.4系统校正

6.3伺服系统中的非线性因素考虑

6.3.1饱和特性与死区特性的影响

6.3.2间隙特性的影响

6.3.3摩擦特性的影响

6.3.4结构弹性变形的影响

复习参考题

参考文献

第7章双臂SCARA机器人系统设计实例

7.1双臂教学机器人系统简介

7.1.1机器人系统简介

7.1.2主要功能

7.2机械系统构成

7.2.1双臂SCARA机器人的结构

7.2.2机电元件选型与构成

7.2.3末端执行器

7.2.4视觉系统组件介绍

7.2.5机构运动学分析

7.3控制系统设计

7.3.1控制系统硬件设计

7.3.2控制系统软件设计

7.4教学演示功能示例

7.4.1机器人教学

7.4.2绘图

7.4.3人机对弈

附录

　　本书是在1997年校编的第一版讲义和2000年重编的第二版讲义基础上，通过系统整理，并根据机电控制技术的发展趋势，增加了机电控制技术发展的新内容，如PLC教学中增加了总线控制技术、连续量控制技术，单片机教学中增加了DSP技术，IPC教学中增加了实时软件以及LabVIEW教学内容等，以拓宽学生们的视野，使教学内容更有利于学生们掌握现代机电控制系统的分析与设计方法，了解现代机械电子工程以及自动控制技术的发展趋势，培养其扎实的理论基础和综合应用的能力。　　本书是上海交通大学机械与动力工程学院的专业基础课“机电控制技术”的配套教材，本书从机械工程角度出发，理论联系实际，突出工程应用，全面系统地介绍了机电控制基本器件可编程控制器、单片机、工业控制计算机的组成、原理及应用，并在此基础上，讲述了机电系统的总体设计方法。全书是上交大一线授课教师在多年教学和实践经验的基础上，总结、吸取了国内外机电控制的最新技术编写而成的。　　全书共分7章，主要内容为：绪论、继电器接触器控制、可编程控制器、单片微机计算机技术、机电系统中的PC控制技术、机电控制系统设计综合以及双臂SCARA机器人系统设计实例。每章后附有复习参考题。　　本书可作为高等院校机械类专业本科生教材，也适合从事工业测控及自动化、机电控制系统设计的工程技术人员自学参考。