材料科学与工程学科系列教材 材料制造数字化控制基础
作者：唐新华 主编
出版时间：2015年版
丛编项： 材料科学与工程学科系列教材
内容简介
《材料制造数字化控制基础》内容涉及数字逻辑基础，通用微处理器和嵌入式微处理器，工控机技术，PLC控制技术，信号的数字化采集、处理和传输技术，现场总线，网络技术，自动控制理论基础，数字化控制方法，材料科学基础和材料加工原理等。其中，数字逻辑基础、微处理器作为数字化技术的基础知识作简要介绍，工控机技术和PLC控制技术作为目前工业界广泛使用的通用技术是数字化控制的具体形式，也分别作简要介绍。在此基础上，《材料制造数字化控制基础》以材料加工和制造过程中信号的数字化采集、处理、传输与控制为主线，系统介绍相关技术知识，并通过列举材料加工和制造领域中基于数字化控制技术的一系列应用范例，深化对数字化控制技术的认识。
目录
第1章 绪论
1.1 数字化的概念
1.1.1 何谓数字化
1.1.2 数字化的意义
1.1.3 数字化的特点
1.2 数字化制造的基本内容
1.2.1 何谓数字化制造技术
1.2.2 数字化制造的发展过程
1.2.3 数字化制造的基本内容
1.2.4 材料制造中的数字化技术
1.3 数字化在现代制造业中的地位
1.3.1 制造业与制造技术
1.3.2 制造业与信息技术
1.3.3 数字化制造的3个层面
1.3.4 数字化制造的发展趋势
1.4 数字化控制系统
1.4.1 CNC数控系统
1.4.2 PLC控制系统
1.4.3 工控机组态控制系统
1.4.4 嵌入式控制系统
1.4.5 分布式控制系统
1.4.6 现场总线控制系统
第2章 数字化技术基础
2.1 数字逻辑基础
2.1.1 数制、转换与编码
2.1.2 二进制的算术运算
2.1.3 二进制的逻辑运算
2.1.4 逻辑门电路
2.1.5 加法器电路
2.1.6 其他逻辑电路
2.2 微处理器
2.2.1 什么是微处理器
2.2.2 微处理器的基本结构
2.2.3 微处理器的分类
2.2.4 通用高性能微处理器
2.2.5 嵌入式处理器
2.2.6 微处理器的发展趋势
第3章 工控机控制技术
3.1 工业控制计算机概述
3.1.1 工控机的概念
3.1.2 工控机的特点
3.1.3 工控机及系统组成
3.1.4 工控机主要类型
3.1.5 工控机主要品牌
3.2 工控机I／O板卡基础
3.2.1 数据采集与控制卡的基本任务
3.2.2 输入输出信号的种类与接线方式
3.2.3 板卡选择参数与接口模板名词解释
3.3 工控机的编程与组态
3.3.1 数据采集控制卡编程基本知识
3.3.2 数据采集控制卡硬件I／O控制原理
3.3.3 采集卡驱动程序及编程使用说明
3.3.4 工控机组态控制基本知识
3.4 工控机数据采集控制系统
3.4.1 数据采集控制系统的组成与功能
3.4.2 关于信号调理
3.4.3 研华PCL724数字量输入／输出板卡
3.4.4 研华ISA总线PCL818L多功能卡
3.4.5 远程数据采集和控制模块ADAM4000
3.5 工控机的应用和发展
第4章 PLC控制技术
4.1 PLC概述
4.1.1 PLC的产生
4.1.2 PLC的定义
4.1.3 PLC的特点
4.2 PLC组成及工作原理
4.2.1 PLC的基本组成
4.2.2 PLC的工作原理
4.3 PLC编程技术
4.3.1 PLC编程语言
4.3.2 PLC编程基础
4.3.3 PLC基本电路编程
4.3.4 梯形图编程规则
4.4 PLC控制系统
4.4.1 PLC控制系统设计
4.4.2 PLC控制系统与继电器控制系统的比较
4.4.3 PLC控制系统与IPC控制系统的比较
4.5 PLC主要产品介绍
4.5.1 PLC主流产品
4.5.2 西门子PLC简介
4.6 PLC现状和发展趋势
第5章 信号的数字化采集
5.1 信号概述
5.1.1 什么是信号
5.1.2 信号的分类
5.1.3 信号的特性
5.1.4 材料制造过程中的信号
5.2 信号的传感
5.2.1 什么是传感技术
5.2.2 传感器的定义
5.2.3 传感器的分类
5.2.4 传感器的特性
5.3 信号的采集
5.3.1 采样过程
5.3.2 采样定理
5.4 数字化数据采集系统
5.4.1 数据采集系统的定义
5.4.2 数据采集系统的功能
5.4.3 数据采集系统的结构
5.5 数据采集系统举例
5.5.1 基于单片机的数据采集系统
5.5.2 基于LabVIEW的数据采集系统
5.5.3 焊接数据采集系统典型案例
第6章 数字化信号的处理
6.1 数字信号基本概念
6.2 数字信号处理的特点
6.2.1 数字信号处理的优点
6.2.2 数字信号处理的缺点
6.3 数字信号处理基本方法
6.3.1 数字滤波（DigitalFilter）
6.3.2 常用的数字滤波算法
6.3.3 数字滤波器
6.3.4 数据处理
6.3.5 运算控制
6.3.6 数字信号处理的实现方法
6.4 数字化信号的输出
6.4.1 数字量输出
6.4.2 模拟量输出
第7章 数字化信号的传输
7.1 数据通信概述
7.1.1 数据通信系统
7.1.2 通信系统的分类
7.1.3 模拟通信与数字通信
7.1.4 传输介质
7.1.5 通信方式
7.1.6 主要通信技术指标
7.2 数字化信息传输技术
7.2.1 数据编码技术
7.2.2 数据调制技术
7.2.3 同步控制技术
7.2.4 多路复用技术
7.2.5 差错控制技术
7.2.6 信息加密技术
7.3 基于现场总线的信息传输技术
7.3.1 现场总线概述
7.3.2 几种典型的现场总线
7.4 基于网络的信息传输技术
7.4.1 工业以太网概述
7.4.2 几种典型的工业以太网简介
7.4.3 无线网络简介
第8章 自动控制理论基础
8.1 引言
8.2 基本概念和原理
8.2.1 自动控制基本概念
8.2.2 控制系统基本方式
8.2.3 控制系统的分类
8.3 控制模型和传递函数
8.3.1 拉普拉斯变换
8.3.2 拉普拉斯反变换
8.3.3 控制系统的数学模型
8.3.4 传递函数
8.3.5 典型环节及其传递函数
8.3.6 系统动态结构图
8.4 自动控制系统性能
8.4.1 自动控制系统的基本要求
8.4.2 控制系统时域性能指标
8.4.3 劳斯稳定性判据
第9章 数字化控制方法
9.1 PID控制方法
9.1.1 基本理论
9.1.2 比例（P）控制
9.1.3 比例微分（PD）控制
9.1.4 积分（I）控制
9.1.5 比例积分（PI）控制
9.1.6 比例积分微分（PID）控制
9.1.7 PID参数整定
9.2 其他自动控制方法
9.2.1 串级控制
9.2.2 自适应控制
9.2.3 变结构控制
9.2.4 模糊控制
9.2.5 神经网络控制
9.3 材料制造过程控制方法举例
9.3.1 炉温的PID控制
9.3.2 弧焊过程的熔深控制
第10章 材料制造数字化系统集成范例
10.1 热处理炉温度控制系统
10.1.1 系统组成
10.1.2 温度测量
10.1.3 温度控制
10.1.4 数字化嵌入式炉温控制器
10.2 反重力铸造液态成形控制系统
10.2.1 反重力铸造原理
10.2.2 控制原理
10.2.3 系统组成
10.2.4 控制算法
10.3 激光熔覆增材制造系统
10.3.1 激光熔覆技术
10.3.2 激光熔覆特点
10.3.3 激光熔覆系统
10.3.4 激光熔覆应用
10.4 机器人材料加工系统
10.4.1 机器人基础知识
10.4.2 带视觉跟踪的机器人工作站
10.5 基于机器视觉的焊缝质量检测系统
10.5.1 焊缝质量检测系统组成
10.5.2 机器视觉图像处理流程
10.5.3 系统实际检测情况
附录1 附图索引
附录2 附表索引
参考文献