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职业教育机电类专业课程改革创新规划教材 机电控制技术 丛书主编 李乃夫 主 编 梁志彪 内 容 简 介 本书是职业教育机电类专业课程改革创新规划系列教材之一。主要内容包括：机电控制技术的概述、电动机及其控制技术、检测与传感技术、微型计算机工业控制系统、数控技术、工业机器人（手）与自动生产线。本书作为职业（技工）院校机电专业的系列教材，努力体现当前职业教育教学改革的最新理念，并适应当前职业教育教学改革的方向与要求。教材内容不仅追求学科体系的系统性和完整性，而且还强调在生产及实际中的应用性与实践性。本书为职业（技工）院校机电专业的系列教材，也可供其他工科相关专业（如机电一体化、电气自动化、数控加工、工业机器人应用等）使用或作为工程技术人员的自学参考用书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目(CIP)数据 机电控制技术/梁志彪主编北京：电子工业出版社，2016.10 职业教育机电类专业课程改革创新规划教材 ISBN 978-7-121-28725-1 I机 II梁 III机电一体化控制系统职业教育教材 IVTH-39 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2016）第 204121 号 策划编辑：张 凌 责任编辑：李 蕊 特约编辑：王 纲 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编：100036 开 本：7871 092 1/16 印张：17.5 字数：448 千字 版 次：2016 年 10 月第 1 版 印 次：2016 年 10 月第 1 次印刷 定 价：35.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：(010)88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：(010)88254583，。前 言 本书是职业教育机电类专业课程改革创新规划教材之一。本书内容结合实际、简洁精练、图文并茂，每个工作项目都配有训练项目及其要求、思考，便于教师组织教学和学生自学。本书参照劳动部颁发的相关行业工种的中、高级技术等级考核标准及职业技能鉴定规范，并结合中等专业学校、职业院校的特点编写，可以作为中等专业学校、职业院校机电一体化、机电技术应用、电气自动化、机电控制技术等专业的教材，也可作为机电行业技术人员岗位培训教材及自学用书。全书的主要内容包括：机电控制技术的概述、电动机及其控制技术、检测与传感技术、微型计算机工业控制系统、数控技术、工业机器人（手）与自动生产线。编者在本书编写中的指导思想和力图体现的特色如下。（1）按照当前职业教育教学改革和教材建设的总体目标，努力体现出“以全面素质为基础、以能力为本位、以就业为导向”的职业教育教材的特色。力求使教材的基本内容与岗位的关键职业能力培养要求相对应，实现“与岗位、与生源相衔接”。（2）本书在编写时参照了相关行业的职业技能鉴定规范及其中、高级技术等级考核标准。同时，考虑到机电控制技术的迅猛发展，特别是机器人和自动生产线在各个行业越来越广泛的使用，增强了教材内容的应用性和实用性。做到与职业技能鉴定标准相结合，又兼顾满足考核的标准要求。（3）在内容的选取上，适应各行业技术的发展，努力体现教学内容的先进性、前瞻性和普遍性，突出专业领域的“四新”（新知识、新技术、新工艺、新设备或元器件）。（4）在内容的组合上，体现出不同层次（中、高级）的教学要求，有利于组织分层教学。为适应理实一体化教学模式和行动导向教学原则下的各种教学方法，各教学环节操作步骤要点突出、衔接紧凑、设计合理，使之在教学上有较强的操作性。本书的总教学时数建议为 80100 学时，推荐的两种教学方案见下表。序 号 内 容 学时分配建议方案 方 案 一 方 案 二 第 1 章 机电控制技术的概述 8 10 第 2 章 电动机及其控制技术 16 20 第 3 章 检测与传感技术 12 16 第 4 章 微型计算机工业控制系统 12 16 第 5 章 数控技术 18 22 第 6 章 工业机器人（手）与自动生产线 12 14 机动 2 2 总学时 80 100 IV本书由梁志彪主编。限于编者的知识与水平，书中的错漏之处在所难免，恳请读者及同行给予指正！为了方便教师教学，本书还配有电子教案和习题答案，请有此需要的教师登录华信教育资源网（）免费注册后进行下载，有问题时请在网站留言或与电子工业出版社联系（E-mail：）。编 者 目 录 第 1 章 机电控制技术的概述 1 1.1 机电控制技术的基本概念 1 1.1.1 机电控制技术的概念 1 1.1.2 机电控制技术的特点 2 1.2 机电控制技术及其系统 3 1.2.1 机电控制技术的体系 3 1.2.2 机电控制系统的基本结构 4 1.3 机电控制技术的发展趋势 6 1.3.1 机电控制技术的发展过程 6 1.3.2 机电控制技术的发展趋势（方向）7 1.4 自动控制系统的基本知识 8 1.4.1 自动控制的概念 8 1.4.2 自动控制系统的分类 10 1.4.3 自动控制系统的组成 11 训练项目 1：参观机械手或自动生产流水线 12 本章小结 13 习题 1 14 第 2 章 电动机及其控制技术 18 2.1 继电器-接触器控制的基本知识 18 2.1.1 接触器 19 2.1.2 继电器 21 2.1.3 主令电器 28 2.2 交流电动机的控制 31 2.2.1 三相交流电动机的控制 31 训练项目 2：三相交流异步电动机的自动往返控制 36 训练项目 3：交流异步电动机的变频调速控制 40 2.2.2 单相交流电动机的控制 41 2.3 直流电动机的控制 44 2.3.1 直流电动机 44 2.3.2 基本原理 45 2.3.3 基本控制 45 2.3.4 调速 46 VI2.4 特种电动机的控制 47 2.4.1 伺服电动机 47 2.4.2 步进电动机 50 2.4.3 测速发电机 52 2.4.4 自整角机与旋转变压器 54 训练项目 4：步进电动机和伺服电动机的控制 55 2.5 典型的电气设备控制 56 2.5.1 C1650 普遍车床 56 2.5.2 M7130 平面磨床 58 2.5.3 组合机床通用部件（机械滑台）61 本章小结 62 习题 2 63 第 3 章 检测与传感技术 68 3.1 检测与传感技术的基本知识 68 3.1.1 检测技术及检测系统 68 3.1.2 传感器及其技术 69 3.2 敏感元件与传感器 70 3.2.1 位置传感器 71 训练项目 5：电感式、电容式接近开关的识别与检查 76 训练项目 6：对射式、漫反射式光电开关的识别与检查 78 3.2.2 位移传感器 79 3.2.3 速度传感器 82 3.2.4 温度传感器与压力传感器 83 3.2.5 其他传感器 85 3.3 应用实例 86 3.3.1 注塑机 86 3.3.2 供水系统 87 3.3.3 小汽车 87 本章小结 88 习题 3 89 第 4 章 微型计算机工业控制系统 92 4.1 微机工业控制系统 92 4.1.1 微机工业控制系统的概念 92 4.1.2 工控机的构成及分类 93 4.1.3 典型的工控机系统及其构成 96 4.2 单片机控制系统 105 4.2.1 单片机的组成与特点 105 4.2.2 典型的单片机（微处理器）107 4.2.3 单片机控制系统及其应用 118 VII4.3 可编程控制器控制系统 135 4.3.1 可编程控制器简介 135 4.3.2 三菱可编程控制器 143 4.3.3 松下可编程控制器 144 4.3.4 日立可编程控制器 145 训练项目 7：可编程控制器（PLC）的基本操作 147 本章小结 149 习题 4 150 第 5 章 数控技术 156 5.1 数控系统概述 156 5.1.1 数控技术的发展简介 157 5.1.2 数控技术的应用 157 5.1.3 数控系统的分类 158 5.1.4 数控系统（技术）的特点 160 5.1.5 数控系统的组成 161 5.1.6 数控系统（技术）的发展趋势 162 5.2 液压控制技术 164 5.2.1 液压控制技术及其特点 164 5.2.2 液压（传动）系统的组成及工作原理 166 5.2.3 液压元件 168 训练项目 8：齿轮泵的拆卸与装配 181 5.3 气动控制技术 182 5.3.1 气动控制技术概述 182 5.3.2 气动控制（传动）系统的组成及工作原理 184 5.3.3 主要气动元件 185 5.4 应用实例 199 5.4.1 数控技术在液压系统（设备）的应用 200 5.4.2 气动技术在数控机床中的应用 206 训练项目 9：参观数控设备或数控机床 210 本章小结 211 习题 5 212 第 6 章 工业机器人（手）与自动生产线 218 6.1 工业机器人（手）218 6.1.1 概述 219 6.1.2 工业机器人分类 222 6.1.3 工业机器人的组成 228 6.1.4 工业机器人的技术参数 231 训练项目 10：工业机器人训练 237 6.2 自动生产线 239 VIII6.2.1 自动生产线概述 239 6.2.2 自动生产线的应用 240 6.2.3 自动生产线的构成 247 6.2.4 MPS 系统 251 训练项目 11：MPS 系统实训上料单元的机械拆装 262 训练项目 12：MPS 系统实训搬运（机械手）单元的编程 263 训练项目 13：MPS 系统实训加工单元气动系统调试 264 本章小结 265 习题 6 267 参考文献 272 第 1 章 机电控制技术的概述 1 第第 1 1 章 章 机电控制技术的概述 本章主要讲述的是机电控制技术的基本知识，也是机电控制技术的基础学习部分。通过本章的学习，应能掌握、理解机电控制技术中的有关概念及其系统的基本构成，了解机电控制技术的发展历史阶段和发展趋势。明确自动控制系统的组成和开环、闭环控制系统的含义，知道自动控制系统的分类及其应用，并通过训练了解机电控制技术在实际工作中或生活中的意义及应用。主要内容?机电控制技术的基本概念。?机电控制技术的体系。?机电控制系统。?机电控制技术的发展过程（阶段）。?机电控制技术的发展趋势。?自动控制系统的组成和分类。?开环控制、闭环控制系统。1.1 机电控制技术的基本概念 1.1.1 机电控制技术的概念 在经济和科学技术发展迅猛的今天，传统技术不断脱胎换骨，新技术不断问世。各种技术是相互渗透、取长补短的，其融合程度比任何一次技术革命都要高。机电控制技术的产生很自然地符合了科学技术发展的规律，也是科学技术发展的必然结果。机电控制技术原义是一门集机械、电气及控制技术为一体的综合技术。由于大规模集成电路和微型计算机的微电子技术高速发展，并向传统机械工业领域迅速渗透，因此，机电控制技术是在机械技术和电气技术的基础上融合了微电子技术、自动控制技术、信息处理技术、检测传感技术、电力电子技术等的一种综合技术。机电控制技术是在系统总体技术统筹下，根据系统功能目标和优化组织结构目标，合理配置系统的各个部分，并在有目的的信息流向引导下，相互协调、有机融合和集 机电控制技术 2 成，形成能量或物质的有序的规则运动，实现特定功能的系统工程技术，通常又称为机电一体化技术。而机电一体化技术的结果是生产出机电一体化产品，即综合应用多种技术而形成的产品。机电控制技术在现代工业的基础上，综合运用了机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息处理技术、检测传感技术、电力电子技术、接口及软件编程技术（支持技术）等群体技术，完成系统信息的处理、接口的耦合、动力的传递、物质的位移、能量的转换等功能。【例 1-1】全自动供水系统 全自动供水系统如图 1-1 所示。图 1-1 全自动供水系统 全自动供水系统融合、应用了机械技术（水泵）、微电子技术与自动控制技术（控制柜中