描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装国际标准书号ISBN: 9787122256928
编辑推荐
1 按照以电控机，突出用电检测、用电驱动、用电控制的思路进行编写。
2 以机电一体化设备为载体，将涉及到的机械与电工电子方面的主要知识与技术，用现代新技术进行深度融合，
内容简介
本书以机电一体化设备为载体,将设备中涉及的机械与电工电子方面的主要知识与技术,用现代新技术进行深度融合,按照以电控机,突出用电检测、用电驱动、用电控制的思路进行编写。
本书从介绍机电一体化控制系统的基本结构和技术体系开始,重点介绍了机械基本知识和各种机械零件结构、特点,以及各种机械机构运动过程,传感器结构原理及应用,各种执行驱动电机的结构原理,液压、气动执行装置的应用,A/D (或D/A)转换的工作原理、接口技术、内部组网技术等,后介绍了机器人控制的具体实例。
为了便于教学,本教材配有电子课件,可从化学工业出版社教学资源网www.cipedu.com.cn免费下载使用。
本 书可作为高职高专机电类、设备类、自动化类、计算机控制类及其他相近专业的专业技术教材,也可作为职业技能培训教材,以及从事机电一体化工作的工程技术人员的技术参考书。
本书从介绍机电一体化控制系统的基本结构和技术体系开始,重点介绍了机械基本知识和各种机械零件结构、特点,以及各种机械机构运动过程,传感器结构原理及应用,各种执行驱动电机的结构原理,液压、气动执行装置的应用,A/D (或D/A)转换的工作原理、接口技术、内部组网技术等,后介绍了机器人控制的具体实例。
为了便于教学,本教材配有电子课件,可从化学工业出版社教学资源网www.cipedu.com.cn免费下载使用。
本 书可作为高职高专机电类、设备类、自动化类、计算机控制类及其他相近专业的专业技术教材,也可作为职业技能培训教材,以及从事机电一体化工作的工程技术人员的技术参考书。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 机电一体化控制概述 1
1.2 机电一体化控制系统的基本结构 3
1.3 机电一体化控制的技术系统 4
1.4 机电一体化控制的理论 8
1.5 机电一体化控制技术的展望 12
思考题 13
第2章 机械基础知识 14
2.1 机械基本原理 14
2.2 材料力学基础 15
2.3 机械零件 20
2.4 机械机构 25
思考题 29
第3章 传感器技术 31
3.1 力传感器 31
3.2 位移传感器 33
3.3 位置传感器 35
3.4 速度传感器 37
3.5 加速度传感器 39
3.6 距离传感器 41
3.7 光敏传感器 44
3.8 磁敏传感器 46
3.9 温度传感器 48
3.10 气敏传感器 50
3.11 传感器的应用 51
思考题 55
第4章 驱动控制技术 56
4.1 步进电机 56
4.2 小型直流电机 68
4.3 螺线管的控制电路 76
4.4 伺服电机驱动 78
4.5 液压执行装置 81
4.6 气动执行装置 83
思考题 85
第5章 计算机控制技术 87
5.1 计算机与控制 87
5.2 计算机与信号流 90
5.3 计算机与A/D (或D/A)转换 95
5.4 PIC控制 98
5.5 嵌入式控制 104
思考题 108
第6章 接口技术 109
6.1 接口电路 109
6.2 接口的功能 111
6.3 数据传输标准与通用接口 112
6.4 输入用外部接口的作用 113
6.5 输出用外部接口的作用 116
6.6 开关用接口电路 119
6.7 电磁继电器与接口 120
6.8 小型直流电机的接口 122
6.9 8255输入输出接口 123
6.10 LED接口监视器 128
思考题 131
第7章 控制技术的简单应用 133
7.1 交通信号灯控制系统 133
7.2 自动检票机 139
7.3 A/D转换的室温控制系统 143
7.4 固体继电器的驱动电路 146
7.5 用气动执行机构的传送装置的控制 148
7.6 简易自动门的控制 154
7.7 气缸的控制 157
思考题 159
第8章 组网控制技术 160
8.1 机电一体化组网控制的基础知识 160
8.2 机电一体化局域网的组网 168
8.3 机电一体化现场总线的组网 173
8.4 机电一体化的组网链接系统 175
思考题 194
第9章 机器人控制技术 195
9.1 机器人的构成、运动与分类 195
9.2 机器人的控制 200
9.3 机器人的编程语言 205
9.4 气缸控制的气动机器人系统 207
9.5 双足步行机器人 212
9.6 焊接机器人 217
9.7 装配机器人 218
思考题 221
参考文献 223
1.1 机电一体化控制概述 1
1.2 机电一体化控制系统的基本结构 3
1.3 机电一体化控制的技术系统 4
1.4 机电一体化控制的理论 8
1.5 机电一体化控制技术的展望 12
思考题 13
第2章 机械基础知识 14
2.1 机械基本原理 14
2.2 材料力学基础 15
2.3 机械零件 20
2.4 机械机构 25
思考题 29
第3章 传感器技术 31
3.1 力传感器 31
3.2 位移传感器 33
3.3 位置传感器 35
3.4 速度传感器 37
3.5 加速度传感器 39
3.6 距离传感器 41
3.7 光敏传感器 44
3.8 磁敏传感器 46
3.9 温度传感器 48
3.10 气敏传感器 50
3.11 传感器的应用 51
思考题 55
第4章 驱动控制技术 56
4.1 步进电机 56
4.2 小型直流电机 68
4.3 螺线管的控制电路 76
4.4 伺服电机驱动 78
4.5 液压执行装置 81
4.6 气动执行装置 83
思考题 85
第5章 计算机控制技术 87
5.1 计算机与控制 87
5.2 计算机与信号流 90
5.3 计算机与A/D (或D/A)转换 95
5.4 PIC控制 98
5.5 嵌入式控制 104
思考题 108
第6章 接口技术 109
6.1 接口电路 109
6.2 接口的功能 111
6.3 数据传输标准与通用接口 112
6.4 输入用外部接口的作用 113
6.5 输出用外部接口的作用 116
6.6 开关用接口电路 119
6.7 电磁继电器与接口 120
6.8 小型直流电机的接口 122
6.9 8255输入输出接口 123
6.10 LED接口监视器 128
思考题 131
第7章 控制技术的简单应用 133
7.1 交通信号灯控制系统 133
7.2 自动检票机 139
7.3 A/D转换的室温控制系统 143
7.4 固体继电器的驱动电路 146
7.5 用气动执行机构的传送装置的控制 148
7.6 简易自动门的控制 154
7.7 气缸的控制 157
思考题 159
第8章 组网控制技术 160
8.1 机电一体化组网控制的基础知识 160
8.2 机电一体化局域网的组网 168
8.3 机电一体化现场总线的组网 173
8.4 机电一体化的组网链接系统 175
思考题 194
第9章 机器人控制技术 195
9.1 机器人的构成、运动与分类 195
9.2 机器人的控制 200
9.3 机器人的编程语言 205
9.4 气缸控制的气动机器人系统 207
9.5 双足步行机器人 212
9.6 焊接机器人 217
9.7 装配机器人 218
思考题 221
参考文献 223
前 言
机电一体化控制技术是采用电子技术控制机械运动的一门技术,是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展,向机械工业领域迅猛渗透,机械、电子技术深度结合的现代工业的基础上,综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则运动,在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的功能价值系统工程技术。
“机电一体化”根源于“Mechatronics”,作为一个新兴的边缘学科,代表着机械工业技术革命的前沿方向,充分体现于高度融合后的机电设备之中。然而,作为机电类和电气类专业所从事的职业岗位的主要工作对象大多是机电设备,其工作任务就是围绕机电设备完成维修、控制与管理,在完成这些工作任务中能代表现代职业技术水平的恰恰正是对机电一体化设备进行维修、控制与管理。
职业教育是传授专业知识、培养职业技能,促进劳动就业的教育,如何向现代职业技术的高水准看齐,为结构调整、转型升级后的现代化企业更好地服务,将成为高等职业教育义不容辞的责任。为适应企业的结构调整和转型升级,高等职业教育必须进行专业结构调整,重构专业课程体系,提升课程内容的有效性,以确立课程教材内容的适应性。为此,《机电一体化控制技术》作为一门新构课程,所编写教材集机电技术于一体,汇机电学科交叉为节点,教材脉络以机电一体化设备为载体,将设备中涉及到的机械与电工电子方面的主要知识与技术,用现代新技术进行深度融合,按照以电控机,突出用电检测、用电驱动、用电控制的编写思路,全面提升学生对机电一体化知识与技能的应用能力。
本书从介绍机电一体化控制系统的基本结构和技术体系、对技术和经济的影响、机电一体化的控制理论以及机电一体化控制技术的展望开始;再从机械技术基础起步,引入机械基本原理、材料力学基础、机械零件、机械机构等知识,掌握机械基本知识和各种机械零件结构、特点,掌握各种机械机构运动过程,改变原来电专业学生缺乏机械运动的形体概念;然后转入传感器技术,重点讲述力传感器、位移传感器、位置传感器、速度传感器、加速度传感器、距离传感器、光敏传感器、温度传感器、气敏传感器、化学传感器等,这些都是机电一体化设备中常见的传感器,选取几个常用传感器的电子电路,让学生明白传感器的控制连接方法,掌握传感器的结构原理及传感器的应用;接着在电机原理及应用的基础上对执行驱动技术进一步深化,介绍步进电机、使用步进电机的传送装置的控制、步进电机的控制连接,微型直流电机、微型直流电机的线性控制与PWM 控制、微型直流电机的正反转控制电路以及微型直流电机的控制连接,螺线管的控制电路、伺服电机驱动、液压执行装置、气动执行装置等知识,以掌握机电设备各种执行驱动电机的结构原理,学会各种执行驱动电机的选择及应用方法,了解液压、气动执行装置的应用,从而掌握被控的机电一体化装置动起来的技术。计算机控制技术是机电一体化控制技术的核心部分,重点介绍计算机与控制、计算机与信号流、计算机与A/D (或D/A)转换、PIC控制和嵌入式控制,明确计算机控制技术的意义及应用场合,掌握A/D (或D/A)转换的工作原理。另外,机电一体化装置的接口技术也是要重点介绍的,讲解接口电路、接口的功能、数据传输标准与通用接口、输入用外部接口的作用、输出用外部接口的作用、开关用接口电路、电磁继电器与接口、小型直流电机的接口、8255输入输出接口和LED接口监视器,了解并行串行I/O 接口电路,掌握接口电路的应用。在控制技术应用方面选取实用的典型简单实例,如交通信号灯控制系统、自动检票机、A/D转换的室温控制系统、固体继电器的驱动电路、用气动执行机构的传送装置的控制、简易自动门的控制、气缸的控制等,从而学会如何对机电一体化的模拟量、开关量、线性量、非线性量以及系统等方面的控制应用。既可让学生学习知识的应用,又可作为实训项目或毕业设计课题。还有在机电一体化系统的内部组网技术中,重点介绍局域网和现场总线的组网形式,较为详细地讲述这两种组网形式的数据传输方式、线路通信方式、传输速率、差错控制、传输介质和串行通信接口标准等,以及组网链接系统的上位、下位及同位的链接。后,机器人控制技术介绍了机器人的构成、运动与分类,机器人的控制、机器人的编程语言、气动机器人系统、双足步行机器人、焊接机器人、装配机器人等。
本书作为技术入门,考虑到是初学机电一体化的读者,在编写时注重了以下几点:
①内容表达尽量做到通俗易懂、循序渐进、叙述精练;
②尽量利用插图帮助读者直观地理解相关内容,图文并茂、易读易学;
③以学习机电一体化的基础知识作为出发点,不详述学术理论方面的细节,而以实用
为主,引用大量紧密结合实际的实例,使教材内容更适应现代化企业的转型升级,更贴近职业标准,更讲究课程教学的有效性,有助于学生通过课程的学习,实现一门课程掌握一项技术或多个技能;
④由于受课程学时的限制,本书只是起着穿针引线的作用,书中许多知识是介绍性的,学习者可在此基础上进一步拓展提高。
本书在教学实施中,学时数建议上限为60学时,下限为48学时,各院校可根据自身专业的特点制定的教学要求来选定上下限。
为了便于教学, 本教材配有电子课件, 可以从化学工业出版社教学资源网www.cipedu.com.cn免费下载使用。
本书可作为高职高专机电类、设备类、自动化类、计算机控制类及其他相近专业的专业技术教材,也可作为职业技能培训教材,以及从事机电一体化工作的工程技术人员的技术参考书。
本书由兰州石化职业技术学院杨柳春教授、傅继军副教授、孙红英和广东理工职业学院张冰洁、周婷等编写完成的,其中杨柳春教授担任主编,傅继军副教授为副主编。另外,张冰洁、周婷在课件制作上做了大量的工作,在此表示感谢。
由于编者水平有限,疏漏之处在所难免,欢迎广大读者批评指正。
“机电一体化”根源于“Mechatronics”,作为一个新兴的边缘学科,代表着机械工业技术革命的前沿方向,充分体现于高度融合后的机电设备之中。然而,作为机电类和电气类专业所从事的职业岗位的主要工作对象大多是机电设备,其工作任务就是围绕机电设备完成维修、控制与管理,在完成这些工作任务中能代表现代职业技术水平的恰恰正是对机电一体化设备进行维修、控制与管理。
职业教育是传授专业知识、培养职业技能,促进劳动就业的教育,如何向现代职业技术的高水准看齐,为结构调整、转型升级后的现代化企业更好地服务,将成为高等职业教育义不容辞的责任。为适应企业的结构调整和转型升级,高等职业教育必须进行专业结构调整,重构专业课程体系,提升课程内容的有效性,以确立课程教材内容的适应性。为此,《机电一体化控制技术》作为一门新构课程,所编写教材集机电技术于一体,汇机电学科交叉为节点,教材脉络以机电一体化设备为载体,将设备中涉及到的机械与电工电子方面的主要知识与技术,用现代新技术进行深度融合,按照以电控机,突出用电检测、用电驱动、用电控制的编写思路,全面提升学生对机电一体化知识与技能的应用能力。
本书从介绍机电一体化控制系统的基本结构和技术体系、对技术和经济的影响、机电一体化的控制理论以及机电一体化控制技术的展望开始;再从机械技术基础起步,引入机械基本原理、材料力学基础、机械零件、机械机构等知识,掌握机械基本知识和各种机械零件结构、特点,掌握各种机械机构运动过程,改变原来电专业学生缺乏机械运动的形体概念;然后转入传感器技术,重点讲述力传感器、位移传感器、位置传感器、速度传感器、加速度传感器、距离传感器、光敏传感器、温度传感器、气敏传感器、化学传感器等,这些都是机电一体化设备中常见的传感器,选取几个常用传感器的电子电路,让学生明白传感器的控制连接方法,掌握传感器的结构原理及传感器的应用;接着在电机原理及应用的基础上对执行驱动技术进一步深化,介绍步进电机、使用步进电机的传送装置的控制、步进电机的控制连接,微型直流电机、微型直流电机的线性控制与PWM 控制、微型直流电机的正反转控制电路以及微型直流电机的控制连接,螺线管的控制电路、伺服电机驱动、液压执行装置、气动执行装置等知识,以掌握机电设备各种执行驱动电机的结构原理,学会各种执行驱动电机的选择及应用方法,了解液压、气动执行装置的应用,从而掌握被控的机电一体化装置动起来的技术。计算机控制技术是机电一体化控制技术的核心部分,重点介绍计算机与控制、计算机与信号流、计算机与A/D (或D/A)转换、PIC控制和嵌入式控制,明确计算机控制技术的意义及应用场合,掌握A/D (或D/A)转换的工作原理。另外,机电一体化装置的接口技术也是要重点介绍的,讲解接口电路、接口的功能、数据传输标准与通用接口、输入用外部接口的作用、输出用外部接口的作用、开关用接口电路、电磁继电器与接口、小型直流电机的接口、8255输入输出接口和LED接口监视器,了解并行串行I/O 接口电路,掌握接口电路的应用。在控制技术应用方面选取实用的典型简单实例,如交通信号灯控制系统、自动检票机、A/D转换的室温控制系统、固体继电器的驱动电路、用气动执行机构的传送装置的控制、简易自动门的控制、气缸的控制等,从而学会如何对机电一体化的模拟量、开关量、线性量、非线性量以及系统等方面的控制应用。既可让学生学习知识的应用,又可作为实训项目或毕业设计课题。还有在机电一体化系统的内部组网技术中,重点介绍局域网和现场总线的组网形式,较为详细地讲述这两种组网形式的数据传输方式、线路通信方式、传输速率、差错控制、传输介质和串行通信接口标准等,以及组网链接系统的上位、下位及同位的链接。后,机器人控制技术介绍了机器人的构成、运动与分类,机器人的控制、机器人的编程语言、气动机器人系统、双足步行机器人、焊接机器人、装配机器人等。
本书作为技术入门,考虑到是初学机电一体化的读者,在编写时注重了以下几点:
①内容表达尽量做到通俗易懂、循序渐进、叙述精练;
②尽量利用插图帮助读者直观地理解相关内容,图文并茂、易读易学;
③以学习机电一体化的基础知识作为出发点,不详述学术理论方面的细节,而以实用
为主,引用大量紧密结合实际的实例,使教材内容更适应现代化企业的转型升级,更贴近职业标准,更讲究课程教学的有效性,有助于学生通过课程的学习,实现一门课程掌握一项技术或多个技能;
④由于受课程学时的限制,本书只是起着穿针引线的作用,书中许多知识是介绍性的,学习者可在此基础上进一步拓展提高。
本书在教学实施中,学时数建议上限为60学时,下限为48学时,各院校可根据自身专业的特点制定的教学要求来选定上下限。
为了便于教学, 本教材配有电子课件, 可以从化学工业出版社教学资源网www.cipedu.com.cn免费下载使用。
本书可作为高职高专机电类、设备类、自动化类、计算机控制类及其他相近专业的专业技术教材,也可作为职业技能培训教材,以及从事机电一体化工作的工程技术人员的技术参考书。
本书由兰州石化职业技术学院杨柳春教授、傅继军副教授、孙红英和广东理工职业学院张冰洁、周婷等编写完成的,其中杨柳春教授担任主编,傅继军副教授为副主编。另外,张冰洁、周婷在课件制作上做了大量的工作,在此表示感谢。
由于编者水平有限,疏漏之处在所难免,欢迎广大读者批评指正。
编者
2015年10月
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