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第1篇 机械自动化器件原理与应用基础（基础篇）2

第1章 机械自动化器件概述2

1.1自动化技术综述2

1.1.1自动化技术的定义3

1.1.2自动化系统构成4

1.1.3工业自动控制系统基本类型4

1.2自动化技术的发展趋势5

1.3机械自动化技术的体系结构6

1.4自动化器件的技术要求7

思考题8

第2章 自动化测量输入类器件原理及应用9

2.1自动化测量输入类器件综述9

2.1.1自动化测量系统构成9

2.1.2自动化测量技术的发展趋势10

2.1.3自动化测量输入类器件的分类11

2.1.4自动化测量输入类器件的特征指标12

2.1.5自动化测量输入类器件的选用原则13

2.2开关信号输入器件的基本原理及应用14

2.2.1开关信号输入器件的分类14

2.2.2开关信号输入器件的基本原理15

2.2.3开关信号输入器件的基本应用16

2.3霍尔开关的基本原理及应用18

2.3.1霍尔开关的分类18

2.3.2霍尔开关的基本原理18

2.3.3霍尔开关的基本应用19

2.4电涡流接近开关的基本原理及应用21

2.4.1电涡流接近开关的分类21

2.4.2电涡流接近开关的基本原理21

2.4.3电涡流接近开关的基本应用23

2.5光电开关的基本原理及应用25

2.5.1光电开关的分类25

2.5.2光电开关的基本原理26

2.5.3光电开关的基本应用26

2.6光电传感器的基本原理及应用28

2.6.1光电传感器的分类28

2.6.2光电传感器的基本原理29

2.6.3光电传感器的基本应用29

2.7光电编码器的基本原理及应用32

2.7.1光电编码器的分类32

2.7.2光电编码器的基本原理33

2.7.3光电编码器的基本应用34

2.8光栅传感器的基本原理及应用38

2.8.1光栅传感器的分类38

2.8.2光栅传感器的基本原理39

2.8.3光栅传感器的基本应用42

2.9电容式位移传感器的基本原理及应用44

2.9.1电容式位移传感器的分类44

2.9.2电容式位移传感器的基本原理44

2.9.3电容式位移传感器的基本应用47

2.10电感式位移传感器的基本原理及应用49

2.10.1电感式位移传感器的分类49

2.10.2电感式位移传感器的基本原理50

2.10.3电感式位移传感器的基本应用53

2.11旋转变压器的基本原理及应用55

2.11.1旋转变压器的分类55

2.11.2旋转变压器的基本原理55

2.11.3旋转变压器的基本应用58

2.12应变式压力传感器的基本原理及应用60

2.12.1应变式压力传感器概述60

2.12.2应变式传感器的基本原理60

2.12.3应变式传感器的基本应用64

2.13超声波流量传感器的基本原理及应用66

2.13.1超声波流量传感器的分类66

2.13.2超声波流量传感器的基本原理67

2.13.3超声波流量传感器的基本应用68

2.14热电阻温度传感器的基本原理及应用70

2.14.1热电阻温度传感器的分类70

2.14.2热电阻温度传感器的基本原理71

2.14.3热电阻温度传感器的基本应用74

2.15热电偶温度传感器的基本原理及应用76

2.15.1热电偶温度传感器的分类76

2.15.2热电偶温度传感器的基本原理76

2.15.3热电偶温度传感器的基本应用80

2.16信号变送器82

2.16.1信号变送器的分类82

2.16.2信号变送器的基本原理83

2.16.3信号变送器的基本应用85

第3章 自动化执行器件原理及应用87

3.1自动化执行器件综述87

3.1.1执行器件的任用87

3.1.2执行器件的分类88

3.1.3执行器件的组成90

3.1.4执行器件的性能对比91

3.1.5自动化执行器件的驱动形式91

3.1.6自动化驱动技术的发展趋势92

3.1.7执行器件的一般要求92

3.2典型驱动电机的基本原理及应用92

3.2.1典型驱动电机的一般原理概述92

3.2.2单相电机的基本原理及应用96

3.2.3三相羿步电机的基本原理及应用97

3.2.4三相同步电机的基本原理及应用101

3.2.5直流电机的基本原理及应用105

3.3步进电机的基本原理及应用110

3.3.1步进电机的分类110

3.3.2步进电机的基本原理111

3.3.3步进电机的驱动原理113

3.3.4步进电机的运行特性及性能指标118

3.3.5步进电机的基本应用119

3.4变频驱动器件的基本原理及应用121

3.4.1变频驱动器件的分类121

3.4.2变频驱动器件的基本原理123

3.4.3通用正统脉宽调制（SPWM）控制原理127

3.4.4空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）控制模式129

3.4.5变频驱动器件的位置/速度控制方法132

3.4.6变频驱动器件的参数设置133

3.4.7变频驱动器件的基本应用136

3.5伺服电机的基本原理及应用139

3.5.1伺服电机的分类139

3.5.2永磁交流伺服电机的基本原理及特点141

3.5.3永磁直流伺服电机的基本原理及特点143

3.5.4伺服电机的控制方法144

3.5.5伺服电机的参数设置147

3.5.6伺服电机的基本应用150

第4章 自动化控制器件原理及应用155

4.1自动化控制器件综述155

4.1.1控制器件的作用155

4.1.2控制器件的组成156

4.1.3自动化控制技术的发展趋势156

4.1.4自动化控制类器件的分类157

4.1.5控制器件的一般要求159

4.1.6自动化控制器件的特征指标159

4.1.7控制器件的选用原则160

4.2智能仪表的基本原理及应用160

4.2.1智能仪表的分类160

4.2.2智能仪表的基本原理160

4.2.3智能仪表的基本应用170

4.3 PLC控制器的基本原理及应用172

4.3.1 PLC控制器的分类172

4.3.2 PLC控制器的基本原理175

4.3.3 PLC控制器的基本应用186

4.4数控系统的基本原理及应用193

4.4.1数控系统的分类193

4.4.2数控系统的基本原理196

4.4.3数控系统的基本应用201

4.5计算机控制系统的基本原理及应用202

4.5.1计算机控制系统的分类202

4.5.2基于板卡的计算机控制系统的基本原理204

4.5.3基于网络的计算机控制系统的基本原理207

4.5.4计算机控制系统的对比209

4.5.5基于板卡的计算机控制系统应用212

思考题215

第2篇 机械自动化器件应用系统设计（设计篇）218

第5章 机械自动化器件应用系统设计218

5.1机械自动化应用系统设计综述218

5.1.1机械自动化应用系统设计的作用218

5.1.2机械自动化应用系统设计的原则219

5.1.3机械自动化应用系统的设计阶段划分219

5.2机械自动化系统设计的基本内容220

5.2.1机械自动化应用系统功能需求分析220

5.2.2机械自动化应用系统总体方案设计220

5.2.3机械自动化器件的表达221

5.2.4机械自动化应用系统的电路图绘制方法223

5.2.5典型电气控制环节原理图设计226

5.2.6机械自动化应用系统详细设计234

5.2.7机械自动化应用系统设计标准242

5.3机械自动化应用系统设计中器件选择原则243

思考题243

第6章 现场总线技术原理及应用244

6.1现场总线技术综述244

6.1.1现场总线控制器件的分类244

6.1.2现场总线技术的发展244

6.1.3基于现场总线技术的控制系统要求247

6.2现场总线技术的基本原理247

6.2.1现场总线控制系统的基本原理247

6.2.2现场总线HART协议简介248

6.2.3现场总线PROFIBUS协议简介249

6.2.4现场总线CAN协议简介251

6.2.5现场总线LonWorks协议简介252

6.2.6 MODBUS协议简介253

6.3基于现场总线的分布数字型数据采集与控制系统应用253

思考题256

第7章 人机界面组态技术原理及应用257

7.1人机界面组态技术综述257

7.1.1组态软件的特点257

7.1.2人机界面开发平台对比258

7.1.3人机界面组态软件的五大组成部分258

7.1.4人机界面组态软件的一般要求259

7.2人机界面组态软件设计259

7.2.1人机界面组态软件设计的三个方面259

7.2.2人机界面组态软件的结构260

7.2.3人机界面组态软件设计260

7.3人机界面组态软件的应用265

思考题266

第8章 自动化系统抗干扰原理及应用267

8.1自动化系统抗干扰技术综述267

8.1.1干扰的来源267

8.1.2干扰进入自动化系统的耦合方式267

8.2自动化系统抗干扰技术269

8.2.1信号的共模干扰抑制技术270

8.2.2信号的串模干扰抑制技术271

8.2.3长距离传输干扰的抑制抗干扰技术272

8.2.4信号线的选择与铺设274

8.2.5电源技术275

8.2.6屏蔽技术276

8.2.7滤波技术278

8.2.8接地技术279

8.3软件抗干扰技术282

思考题283

第9章 自动化系统故障诊断与排除284

9.1自动化系统故障诊断技术综述284

9.2自动化系统故障分类284

9.3自动化系统故障诊断原则和方法286

9.4自动化系统故障诊断技术发展288

思考题288

第10章 自动化常用低压器件选型289

10.1自动化常用低压器件选型综述289

10.1.1自动化常用低压器件分类289

10.1.2自动化常用低压器件选型原则290

10.2自动化常用低压器件选型290

10.2.1按钮类和开关类器件选型290

10.2.2接触器选用292

10.2.3中间继电器的选用292

10.2.4时间继电器的选用292

10.2.5热继电器的选用293

10.2.6固态继电器选用293

10.2.7断路器选用294

10.2.8熔断器选用294

10.2.9电机选用294

思考题295

参考文献296