机电一体化控制技术与系统

《机电一体化控制技术》为高等教育出版社出版。

本书以培养机电一体化应用型人才为目标，在注重基础理论教育的同时，突出实用性、针对性和先进性，书中给出了大量的工程实例，力图做到深入浅出地培养学生实践动手能力，能够解决工程中常见的控制问题，体现高等职业教育的特点。

机电一体化控制技术是在信息论、控制论和系统论的基础上发展起来的一门综合应用技术。在利用现有发达的微电子技术、网络通信与信息技术以及人工智能技术的基础上，将相关的新理论、新概念、新方法和新技术融入现代制造系统中的各控制环节并贯穿于整个制造过程中，进而形成了机电一体化控制技术这一全新的学科。本书比较全面、系统地对机电一体化控制技术进行了介绍，特别是从实用的角度详细介绍了现代机电控制系统中的新技术--可编程控制器技术、PLC网络通信技术、电动机变频驱动技术等。

全书共8章，第l章为绪论，对机电一体化控制系统作了概述。第2章介绍了机电一体化控制系统的相关技术，包括传感器技术、驱动执行机构、精密机械技术、计算机接口技术和常见的控制技术。给出了机电控制系统中常见被测量所使用的传感器，电动式、液压式、气动式驱动执行机构的特点，典型的精密机械机构，计算机的人机接口(键盘、显示器)和机电接口(A/D、D/A转换等)，机电一体化控制系统中常用控制方式的比较。第3章介绍了电动机控制线路中主电路常用的继电接触器控制技术，给出了常用低压电器元器件，基本控制电路和电气控制电路的读图方法及应用。第4章介绍了可编程控制器控制技术，并以在我国市场占有率较高的西门子小型可编程控制器s7-200系列为例，详细介绍了基本指令系统、PLC控制系统设计方法、PLC网络通信技术和应用等。第5章详细介绍了电动机常用的控制方法，包括交直流电动机的起动和制动控制、步进电机的控制以及电动机的变频调速控制，给出了西门子变频器的应用实例，s7-200PLC与变频器的通信控制方法。第6章介绍了常见的机电设备电气故障的诊断与维修方法。第7章介绍了S7-200 PLC编程软件的使用方法，为学生上机调试程序完成实验作准备。第8章为实验实训指导，是培养学生实践和动手能力的实践性教学环节。

全书由北京联合大学机电学院陈瑞阳、刘长青、席巍编写，三位教师均为西门子北京自动化培训中心客座教师。陈瑞阳任主编，其中刘长青撰写了第3章及第5章的5.1节和5.2节，编写了第4章的初稿;席巍撰写了第7、8章及第5章的5.3节，编写了第2章的2.2节和2.3节初稿;其余各章节由陈瑞阳撰写，并负责全书的统稿与修改。本书由山东潍坊学院杨祖效老师主审。

鉴于业务水平有限，而且由于机电一体化控制技术发展得很快，不断有新的理论和方法产生，因此，本书中的错误和不妥之处在所难免，希望同行专家和读者不吝指教，以期将此书进一步完善。

本书在编写过程中参考了已有机电一体化技术方面的教材和资料，一并在书后的参考文献中列出。这些宝贵的资料对完成本书的编写起到了非常重要的作用，本书作者对参考文献的作者表示衷心的感谢。

第1章 绪论

1.1 机电一体化控制技术概述

1.2 机电一体化控制系统组成

1.3 机电一体化控制系统分类

1.4 本课程研究的主要内容及要求

复习思考题

第2章 机电一体化控制系统的相关技术

2.1 传感器技术

2.1.1 基本概念

2.1.2 位移传感器

2.1.3 速度检测传感器

2.1.4 位置传感器

2.1.5 温度传感器

2.1.6 压力传感器

2.2 驱动执行机构

2.2.1 电动式驱动执行机构

2.2.2 液压式驱动执行机构

2.2.3 气压式驱动执行机构

2.3 精密机械技术

2.3.1 传动机构

2.3.2 导向机构

2.3.3 执行器

2.4 计 算机接口技术

2.4.1 接口的分类和特点

2.4.2 人机接口

2.4.3 机电接口

2.5 控制技术

2.5.1 继电接触器控制系统

2.5.2 可编程控制器

2.5.3 工业控制计算机

2.5.4 PLC控制系统与其他工业控制系统的比较

复习思考题

第3章 继电接触器控制技术

3.1 常用的电气符号

3.2 常用低压电器

3.2.1 接触器

3.2.2 继电器

3.2.3 低压开关

3.2.4 熔断器

3.2.5 主令电器

3.3 基本控制电路

3.3.1 三相异步电动机的正转直接起动控制线路

3.3.2 三相异步电动机的正反转直接起动控制线路

3.3.3 多地控制线路

3.3.4 位置控制

3.3.5 顺序控制

3.4 电气控制电路的读图方法及应用

3.4.1 分析电气线路图的方法

3.4.2 电气线路图标的识符

3.4.3 C650卧式车床电气控制线路分析

复习思考题

第4章 可编程控制器控制技术

4.1 可编程控制器概述

4.1.1 可编程控制器的产生和定义

4.1.2 可编程控制器的特点

4.1.3 可编程控制器的分类

4.1.4 可编程控制器的结构及硬件组成

4.1.5 可编程控制器的工作原理

4.2 西门子S7-200系列可编程控制器

4.2.1 系统结构

4.2.2 系统内部资源

4.2.3 数值表示方法

4.3 西门子S7-200的编程语言及程序结构

4.3.1 梯形图(LAD)

4.3.2 语句表(sTL)

4.3.3 功能块图(FBD)

4.3.4 程序结构

4.4 西门子S7~200PLC的指令系统

4.4.1 基本逻辑指令

4.4.2 基本功能指令

4.4.3 程序控制指令

4.4.4 中断指令

4.4.5 典型的简单应用程序

4.5 PLC的程序设计方法及应用

4.5.1 随机逻辑控制一般编程方法及应用

4.5.2 顺序控制的功能图法及应用

4.6 PLC的网络通信技术及应用

4.6.1 PLC工业网络概述

4.6.2 通信基础知识

4.6.3 s7-200的网络通信协议

4.6.4 S7-200网络通信应用实例

复习思考题

第5章 电机控制技术

5.1 交直流电动机的控制

5.1.1 交流电动机的起动和制动控制

5.1.2 直流电动机的起动和制动控制

5.2 步进电机的控制

5.2.1 步进电机的工作原理

5.2.2 步进电机的微机控制

5.2.3 步进电机的PLc控制

5.3 变频调速控制

5.3.1 变频调速的基础知识

5.3.2 西门子MM440型变频器

5.3.3 MM440变频器的运行

5.3.4 S7-200PLC和MM440变频器之间的通信

复习思考题

第6章 机电设备电气故障诊断与维修

6.1 电气控制线路分析基础

6.1.1 电气控制线路分析的内容与要求

6.1.2 电气原理图阅读分析的方法与步骤

6.2 电路故障的检查方法

6.2.1 直观法

6.2.2 测量电压法

6.2.3 测量电阻法

6.2.4 强迫闭合法

6.2.5 短接法

6.2.6 其他检查方法

复习思考题

第7章 s7-200PLC编程软件的使用

7.1 软件的安装

7.1.1 系统最小需求

7.1.2 安装

7.2 硬件的连接

7.3 通信的建立

7.4 编程软件功能

7.4.1 界面

7.4.2 各部分功能简介

7.5 编程

7.5.1 程序文件操作

7.5.2 编辑程序

7.6 调试及运行监控

7.6.1 程序的监视

7.6.2 运行模式下编辑

7.6.3 状态图监控

7.6.4 调试程序的其他方法

第8章 机电一体化控制系统实验实训指导

8.1 继电接触器控制实验

8.2 PLC控制实验

8.2.1 实验设备简介

8.2.2 s7-200PLc编程软件使用实验

8.2.3 基本逻辑指令实验

8.2.4 定时器指令实验

8.2.5 计数器指令实验

8.2.6 功能指令实验

8.2.7 十字路口交通信号灯控制实验

8.2.8 混料罐控制实验

8.2.9 传输线控制实验

8.2.1 0两台PLC的通信实验

8.3 机电一体化控制系统综合实训

8.3.1 MPs--模块化生产加工系统概述

8.3.2 MPs--模块化生产加工系统各站介绍

8.3.3 MPs--模块化生产加工系统的调试过程

8.3.4 机电一体化控制系统综合实训

附录1常用电气图形、文字符号表

附录2常用基本文字符号

附录3常用辅助文字符号

参考文献