機(jī)電一體化技術(shù)

前言

機(jī)電一體化是機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及信息處理技術(shù)、系統(tǒng)工程、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等有機(jī)結(jié)合的一門復(fù)合技術(shù)，它代表著機(jī)械工程技術(shù)革命的前沿方向。作為高等教育的一個(gè)學(xué)科，它力圖以其強(qiáng)大的應(yīng)用潛力培養(yǎng)出一大批高技術(shù)人才。然而，它所要求的人才及人才知識結(jié)構(gòu)、技術(shù)素養(yǎng)等明顯不同于傳統(tǒng)的機(jī)械工程以及電子工程人員，如何將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來是機(jī)電專業(yè)必須解決的問題。本書根據(jù)“必需、夠用”的原則，首先講述機(jī)械基礎(chǔ)知識、氣壓傳動(dòng)知識、常用傳感器、常用電動(dòng)機(jī)工作原理、可編程控制器基本原理，然后講述以PLC為中心的實(shí)踐內(nèi)容。本書內(nèi)容基本覆蓋了機(jī)電一體化技術(shù)的所有內(nèi)容，內(nèi)容全面，但也有側(cè)重點(diǎn)，其中可編程控制器是現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)的核心，機(jī)電一體化技術(shù)人員要能夠利用可編程控制器來設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)?？删幊炭刂破鳎≒LC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價(jià)格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機(jī)電一體化技術(shù)、掌握PLC技術(shù)及PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人才是當(dāng)務(wù)之急。本書以亞龍YL-335A型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備為例介紹機(jī)電一體化相關(guān)知識。YL-335A在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺上進(jìn)行安裝送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元，構(gòu)成一個(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)械平臺，系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、變頻器驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)位置控制等技術(shù)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通信實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的分布式控制方式。因此，YL-335A綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。利用YL-335A可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個(gè)非常接近于實(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。本書的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）理論知識與實(shí)踐技能有力結(jié)合。前面幾章的理論知識為后面的應(yīng)用做好鋪墊，體現(xiàn)了“必需、夠用”的原則。（2）體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的核心。本書所列知識在目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，學(xué)生通過對本書的學(xué)習(xí)，可大大縮短與企業(yè)的磨合期。（3）突出實(shí)用性和規(guī)律性。本書中所列的例子都從實(shí)踐中來，而且所使用的設(shè)計(jì)方法可以使讀者快速掌握，從而能夠快速、高效、正確地完成機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（4）與職業(yè)教育改革方向一致。職業(yè)技能大賽是職業(yè)教育的改革方向，本書緊扣大賽的要求，內(nèi)容覆蓋了大賽要求的全部知識點(diǎn)。通過對本書的學(xué)習(xí)，也可使職業(yè)技能大賽由精英教育變?yōu)榇蟊娊逃?/pre>


內(nèi)容概要
　　《機(jī)電一體化技術(shù)》是高等職業(yè)教育機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的教材。全書共分10章，主要介紹了機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)械基礎(chǔ)知識、氣壓傳動(dòng)知識、傳感與檢測技術(shù)、常用電動(dòng)機(jī)工作原理、可編程控制器、數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)方法、機(jī)電一體化技術(shù)綜合實(shí)例、PLC的通信與組網(wǎng)、觸摸屏與PLC的連接與控制等，突出高職教育“必需、夠用”的原則，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，緊扣職業(yè)技能大賽，具有廣泛的實(shí)用性?！　　稒C(jī)電一體化技術(shù)》可以作為高等院校、職業(yè)院校機(jī)電一體化和自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)和從事機(jī)電技術(shù)工作的工程技術(shù)人員閱讀和參考。



書籍目錄
第1章 概論1.1 機(jī)電一體化的基本概念1.2 機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)1.3 機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)1.4 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢1.5 學(xué)習(xí)本課程的方法第2章 機(jī)械基礎(chǔ)2.1 螺旋傳動(dòng)2.2 齒輪傳動(dòng)2.3 同步帶傳動(dòng)習(xí)題第3章 氣動(dòng)知識3.1 氣動(dòng)元件及符號3.2 氣動(dòng)控制閥3.3 氣動(dòng)回路分析習(xí)題第4章 傳感與檢測4.1 行程開關(guān)4.2 電磁傳感器4.3 光電傳感器4.4 光纖傳感器習(xí)題第5章 常用電動(dòng)機(jī)工作原理5.1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)5.2 直流電動(dòng)機(jī)5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)5.4 伺服電動(dòng)機(jī)5.5 單相電動(dòng)機(jī)習(xí)題第6章 可編程控制器6.1 可編程控制器工作原理6.2 可編程控制器編程基礎(chǔ)6.3 可編程控制器的應(yīng)用系統(tǒng)6.4 Step-7編程軟件的使用習(xí)題第7章 數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)方法7.1 梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法7.2 根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法7.3 順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖7.4 順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)方法習(xí)題第8章 機(jī)電一體化技術(shù)綜合實(shí)例8.1 供料單元8.2 加工單元8.3 裝配單元8.4 分揀單元8.5 輸送單元習(xí)題第9章 PLC的通信與組網(wǎng)9.1 計(jì)算機(jī)通信概述9.2 S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信9.3 S7-200的通信實(shí)例習(xí)題第10章 觸摸屏與PLC的連接與控制10.1 觸摸屏的功能10.2 e-View觸摸屏簡介10.3 觸摸屏與PLC連接10.4 EV5000軟件介紹10.5 觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)10.6 PLC控制程序設(shè)計(jì)習(xí)題參考文獻(xiàn)


章節(jié)摘錄
插圖：20世紀(jì)70～80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)：①mechatmnics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到極大發(fā)展；③各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。20世紀(jì)90年代后期，機(jī)電一體化技術(shù)開始了向智能化方向邁進(jìn)的新階段。機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期：一方面光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行著深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。我國是從20世紀(jì)80年代初才開始這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為"863計(jì)劃"。在制定"九五"規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。任何一門學(xué)科都是由基礎(chǔ)理論、技術(shù)和工程系統(tǒng)組成的完整體系。機(jī)電一體化在技術(shù)和工程系統(tǒng)方面已有很大發(fā)展，但在基礎(chǔ)理論方面尚在發(fā)展之中，還很不完備。機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉融合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向如下：（1）智能化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。這里所說的"智能化"是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上吸收智能控制學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。（2）模塊化。模塊化是一項(xiàng)重要而又艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜而重要的工作，如研制集減速智能調(diào)速機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品，同時(shí)也可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和連接。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過織建一些大企業(yè)來逐漸形成。




編輯推薦
《機(jī)電一體化技術(shù)》為全國高職高專機(jī)電工程教育“十一五”規(guī)劃教材·機(jī)電工程系列。





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