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前言 1

第1章 绪论 1

1.1 机电控制技术概述 1

1.2 机电控制技术的发展过程 2

1.3 机电控制系统的基本结构要素 3

1.3.1 机械本体 3

1.3.2 动力装置 3

1.3.3 传感及检测装置 4

1.3.4 控制装置 4

1.3.5 执行装置 4

1.3.6 接口 5

1.4 机电控制系统的关键技术 5

1.4.1 检测传感技术 6

1.4.2 计算机与信息处理技术 6

1.4.3 自动控制技术 7

1.4.4 伺服系统技术 7

1.4.5 机械技术与精密机械技术 9

1.4.6 接口技术 13

1.4.7 系统总体技术 15

1.5 机电控制系统的设计方法 16

1.5.1 机电一体化产品的设计思想 16

1.5.2 机电一体化产品的设计方法 16

1.6 机电控制技术的发展前景 17

1.7 机电控制的技术、经济和社会效益 18

1.8 本课程的性质和任务 20

复习参考题 20

参考文献 20

第2章 继电器接触器控制 21

2.1 常用低压电器 21

2.1.1 开关电器 21

2.1.2 主令电器 22

2.1.3 熔断器 22

2.1.4 交流接触器 23

2.1.5 继电器 23

2.2 电气原理图的画法规则 28

2.2.1 电气控制系统图中的图形符号和文字符号 28

2.2.2 电气原理图 28

2.2.3 电气元件布置图 30

2.2.4 电气安装接线图 31

2.3 基本控制电路 31

2.3.1 启动、自锁与停止控制电路 31

2.3.2 连续工作与点动控制 31

2.3.3 多点控制 31

2.3.4 联锁控制 32

2.3.5 顺序启动控制 33

2.4 异步电动机的控制 33

2.4.1 异步电动机的启动电路 33

2.4.2 异步电动机的正反转控制电路 36

2.4.3 异步电动机的制动电路 38

2.4.4 双速异步电动机的调速控制 41

2.5 异步电动机的调速 42

2.5.1 电气调速概述 44

2.5.2 交流调速 47

2.5.3 交流电动机的变频调速 49

2.6 控制电路的设计 51

2.6.1 设计的基本原则、内容和程序 52

2.6.2 电力拖动方案确定原则和电动机的选择 53

2.6.3 控制线路的设计及元件选择 54

2.6.4 控制系统的工艺设计 57

2.6.5 控制线路设计举例 60

复习参考题 61

参考文献 61

第3章 可编程控制器 62

3.1 可编程控制器的概述 62

3.1.1 PLC简介 62

3.1.2 PLC发展历史 62

3.1.3 PLC特点 63

3.2 可编程控制器的结构和工作原理 64

3.2.1 PLC基本结构 64

3.2.2 PLC各组成部分的功能 64

3.2.3 PLC基本工作原理 73

3.2.4 PLC分类 78

3.2.5 PLC与继电器接触器控制系统及计算机的区别 80

3.2.6 可编程控制器FX与S7-200概述 81

3.3 FX系列编程元件及基本编程语言 82

3.3.1 F系列PLC中常用的编程器件与编程语言 82

3.3.2 基本逻辑指令 90

3.3.3 绘制梯形图的基本规则 91

3.3.4 顺序步进指令和编程 93

3.3.5 PLC控制系统设计方法 95

3.4 S7-200编程元件及基本编程指令 100

3.4.1 S7-200的编程元件 100

3.4.2 S7-200的基本编程指令 104

3.4.3 程序举例 108

3.4.4 SIMATIC工业软件 114

3.5 PLC系统网络与通信 115

3.5.1 PROFIBUS概述 115

3.5.2 PROFIBUS现场总线网络 116

复习参考题 120

参考文献 121

第4章 单片微型计算机技术 122

4.1 单片机概述 122

4.1.1 单片机的定义与种类 122

4.1.2 单片机的特点及应用场合 123

4.1.3 单片机的发展趋势 124

4.2 AT89S系列单片机内部结构及工作原理 125

4.2.1 单片机的内部结构 126

4.2.2 单片机的引脚名称及功能 127

4.2.3 单片机存储器结构 134

4.3 单片机指令系统 149

4.3.1 单片机指令格式 149

4.3.2 单片机寻址方式 149

4.3.3 单片机指令系统 151

4.3.4 程序结构及应用举例 153

4.4 定时/计数系统 158

4.4.1 定时/计数器0、1结构 158

4.4.2 定时/计数器0、1的工作方式 160

4.4.3 定时/计数器2 161

4.4.4 定时器/计数器的应用 165

4.4.5 看门狗定时器 166

4.5 中断系统 167

4.5.1 中断系统构成 167

4.5.2 中断源 168

4.5.3 中断的控制 170

4.5.4 中断处理过程 171

4.5.5 中断响应时间 173

4.5.6 中断的应用 174

4.6 单片机并行口 176

4.6.1 并行口的内部结构 177

4.6.2 并行口的工作原理 177

4.6.3 键盘与单片机的连接 179

4.7 串行通信 182

4.7.1 AT89S52的串行通信接口 182

4.7.2 串行通信的工作方式 183

4.7.3 串行口波特率的设置 184

4.7.4 串行通信技术应用 187

4.8 单片机应用系统设计与开发工具 192

4.8.1 单片机应用系统的设计方法和步骤 192

4.8.2 单片机应用系统的开发工具 192

4.8.3 单片机在电动执行器的控制器中应用 195

复习参考题 201

参考文献 201

第5章 机电系统中的PC控制技术 202

5.1 工业PC控制系统的基本原理和组成 202

5.1.1 工业PC控制系统的概念和组成 202

5.1.2 工业PC控制系统的特点 204

5.1.3 工业PC控制系统的分类 206

5.1.4 工业PC控制器的发展趋势 208

5.2 工业PC控制系统的结构以及扩展模块 210

5.2.1 PC总线结构介绍 211

5.2.2 工业PC控制系统的I/O电路设计 214

5.2.3 工业PC控制系统的功能模板选型 219

5.3 PC总线工业控制器的通信技术 225

5.3.1 数字量I/O通信 225

5.3.2 异步通信技术 226

5.4 PC总线工业控制器的软件技术 237

5.4.1 控制软件概述 237

5.4.2 Windows平台下的控制程序编制 239

复习参考题 254

参考文献 254

第6章 机电控制系统设计综合 255

6.1 开环伺服系统设计 255

6.1.1 系统方案设计 255

6.1.2 机械系统设计 257

6.1.3 控制系统设计 263

6.2 闭环伺服系统设计 267

6.2.1 系统方案设计 267

6.2.2 系统性能分析 269

6.2.3 系统参数设计 270

6.2.4 系统校正 273

6.3 伺服系统中的非线性因素考虑 273

6.3.1 饱和特性与死区特性的影响 274

6.3.2 间隙特性的影响 275

6.3.3 摩擦特性的影响 278

6.3.4 结构弹性变形的影响 280

复习参考题 284

参考文献 284

第7章 双臂SCARA机器人系统设计实例 285

7.1 双臂教学机器人系统简介 285

7.1.1 机器人系统简介 285

7.1.2 主要功能 286

7.2 机械系统构成 286

7.2.1 双臂SCARA机器人的结构 286

7.2.2 机电元件选型与构成 288

7.2.3 末端执行器 288

7.2.4 视觉系统组件介绍 291

7.2.5 机构运动学分析 295

7.3 控制系统设计 300

7.3.1 控制系统硬件设计 300

7.3.2 控制系统软件设计 307

7.4 教学演示功能示例 311

7.4.1 机器人教学 311

7.4.2 绘图 314

7.4.3 人机对弈 317

附录 320