机电控制技术导论

机电控制技术导论  
作者：付庄，张波，贡亮 编著  
出版时间：2017年版 
丛编项：“十三五”国家重点出版物出版规划项目 
内容简介 
　　本教材除了包含电气系统控制电路设计，可编程控制系统设计，单片机原理及应用，机电控制系统设计等内容外，还包括国际工业界新的PCC控制技术，工业以太网EtherCAT，Powerlink技术；机器人定位系统；TMS320LF2812DSP的软硬件设计；ARM和FGPA的机电控制设计；国际新的XilinxZynq技术；履带检测机器人的机电系统设计，搬运机械手的闭环系统与硬件设计等重要新技术内容。 
目录 
前 言 
第1 章 绪论 1 
1.1 背景简介 1 
1.2 什么是机电控制技术 2 
1.3 机电系统设计流程 4 
1.4 机电系统设计举例 5 
1.5 机电系统所涵盖的技术 5 
1.6 本书目的 6 
1.7 本章小结 7 
参考文献 7 
习题 7 
第2 章 继电器接触器电路 8 
2.1 常用低压电器 8 
2.1.1 开关保护电器 8 
2.1.2 主令电器 9 
2.2 电气原理图的绘制 18 
2.2.1 电气控制系统图中的图形符号和文字符号 18 
2.2.2 电气原理图 19 
2.2.3 电气元件布置图 20 
2.2.4 电气安装接线图 21 
2.3 继电器接触器基本控制电路 22 
2.3.1 起动、自锁与停止控制电路 22 
2.3.2 连续工作与点动控制 22 
2.3.3 多点控制 23 
2.3.4 联锁控制 23 
2.3.5 顺序起动控制 24 
2.4 异步电动机的控制 25 
2.4.1 三相异步电动机工作原理 25 
2.4.2 异步电动机的起动电路 25 
2.4.3 异步电动机的正反转控制电路 27 
2.4.4 异步电动机的制动电路 29 
2.4.5 双速异步电动机的调速控制 31 
2.5 交流电动机的调速 33 
2.5.1 异步电动机的调速 33 
2.5.2 同步电动机的调速 36 
2.6 继电器接触器控制电路的设计 38 
2.6.1 设计方法和步骤 38 
2.6.2 执行机构的选择 38 
2.6.3 电气原理图设计的注意事项 39 
2.6.4 设计举例 40 
2.7 本章小结 40 
参考文献 40 
习题 41 
第3 章 可编程序控制器 43 
3.1 PLC 简介 43 
3.2 PLC 的结构和工作原理 43 
3.2.1 基本结构 43 
3.2.2 各组成部分的功能 44 
3.2.3 可编程序控制器的基本工作原理 49 
3.2.4 可编程序控制器的分类 52 
3.2.5 PLC 与继电器接触器控制系统及计算机的区别 53 
3.2.6 可编程序控制器FX与S7-200 概述 54 
3.3 FX系列编程元件及基本编程语言 54 
3.3.1 F 系列PLC 中常用的编程器件与编程语言 54 
3.3.2 基本逻辑指令 60 
3.3.3 梯形图绘制的基本规则 62 
3.3.4 顺序步进指令和编程 63 
3.3.5 PLC 控制系统设计方法 65 
3.4 S7-200编程元件及基本编程指令 66 
3.4.1 S7-200 的编程元件 66 
3.4.2 S7-200 的基本编程指令 70 
3.4.3 程序举例 73 
3.4.4 SIMATIC 工业软件 77 
3.5 LM系列PLC 78 
3.5.1 LM系列PLC 概述 78 
3.5.2 硬件扩展 78 
3.5.3 通信功能 78 
3.5.4 编程软件介绍 79 
3.6 可编程计算机控制器 79 
3.6.1 PCC特点及其优势 79 
3.6.2 Automation Studio 编程软件应用实例 81 
V I 
3.7 PLC 系统网络与通信 88 
3.7.1 PROFIBUS-FMS 89 
3.7.2 PROFIBUS-DP 89 
3.7.3 PROFIBUS-PA 90 
3.8 本章小结 90 
参考文献 90 
习题 91 
第4 章 计算机数字系统 93 
4.1 数字编码系统 93 
4.1.1 数制与编码 93 
4.1.2 二进制运算 94 
4.1.3 浮点数 96 
4.1.4 格雷码 97 
4.2 布尔代数 97 
4.3 触发器 98 
4.3.1 RS触发器 98 
4.3.2 D 触发器 98 
4.3.3 JK 触发器 99 
4.3.4 T 触发器 99 
4.4 寄存器 99 
4.4.1 基本寄存器 100 
4.4.2 移位寄存器 100 
4.4.3 计数器 101 
4.4.4 三态门（三态缓冲器） 102 
4.5 常用数据锁存/缓冲/驱动器 102 
4.5.1 锁存器 103 
4.5.2 同相三态数据缓冲/驱动器 104 
4.5.3 8 总线接收/发送器 105 
4.6 存储器概述 105 
4.6.1 存储器的分类 106 
4.6.2 半导体存储器的分类 106 
4.6.3 存储单元和存储单元地址 107 
4.6.4 存储器的主要指标 108 
4.6.5 存储器的寻址原理 108 
4.7 隔离与驱动 109 
4.7.1 数字隔离 109 
4.7.2 继电器驱动控制110 
4.8 本章小结 111 
参考文献 111 
习题 112 
第5 章 单片机原理及应用 113 
5.1 认识单片机 113 
5.1.1 什么是单片机113 
5.1.2 MCS-51 单片机的内部硬件结构及引脚114 
5.1.3 MCS-51 单片机的内部硬件的主要功能117 
5.2 MCS-51 单片机指令系统及汇编语言程序设计 120 
5.2.1 MCS-51 单片机指令格式 121 
5.2.2 MCS-51 单片机指令系统 123 
5.2.3 单片机寻址方式 129 
5.2.4 汇编语言程序设计步骤 131 
5.3 单片机C 语言程序设计 133 
5.3.1 C 语言与MCS-51 133 
5.3.2 C51 的数据类型 135 
5.3.3 C51 的运算符和表达式 135 
5.3.4 C51 的程序结构 138 
5.3.5 函数 142 
5.3.6 程序开发 143 
5.3.7 单片机C51 与汇编语言混合编程 144 
5.3.8 PWM 与占空比 145 
5.3.9 直流电动机控制例程 146 
5.4 数据通信 151 
5.4.1 数据通信的概念 151 
5.4.2 串行通信 151 
5.4.3 并行通信 158 
5.4.4 并行I/O 口的应用举例 160 
5.5 中断系统 161 
5.6 定时器/计数器 164 
5.6.1 定时器/计数器的基本结构 164 
5.6.2 定时器/计数器的工作方式 165 
5.6.3 定时器/计数器的应用举例 167 
5.7 A.D转换电路和D.A转换电路 168 
5.7.1 ADC0809 转换芯片 169 
5.7.2 ADC0809 应用举例 172 
5.7.3 DAC0832 转换芯片 174 
5.7.4 DAC0832 应用举例 175 
5.8 人机交互接口 177 
5.8.1 键盘接口 177 
5.8.2 显示 181 
V III 
5.9 设计与开发工具 183 
5.9.1 单片机应用系统的设计方法和步骤 183 
5.9.2 Keil C51 开发工具软件 184 
5.10 本章小结 184 
参考文献 184 
习题 185 
第6 章 机电控制系统设计 187 
6.1 单轴机器人定位系统实例描述 187 
6.2 方案设计 187 
6.2.1 丝杠及齿轮选型 187 
6.2.2 转速和功率估算 188 
6.2.3 运行总时间计算 1