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第1章 概论1

1.1 机电一体化的概念和发展概况1

1.2 机电一体化的机械系统的组成2

1.3 机电一体化的机械系统的评价4

1.4 机械系统实现机电一体化的方法5

第2章 工业控制计算机6

2.1 概述6

2.1.1 工业现场计算机控制的特点和要求6

2.1.2 工业控制计算机的组成及工作原理6

2.1.3 工业控制计算机的总线结构7

2.1.4 工业控制计算机种类及其发展12

2.2 STD总线工业控制机14

2.2.1 STD总线工业控制机的特点14

2.2.2 STD总线工业控制机系统配置17

2.2.3 STD总线工业控制机模板介绍19

2.2.4 控制系统软件28

2.3 工业PC30

2.3.1 工业PC的发展30

2.3.2 工业PC的特点30

2.3.3 工业PC产品系列31

2.3.4 工业控制组态软件52

2.3.5 新一代嵌入式工业控制计算机——PC/104工业PC53

2.4 可编程序控制器(PLC)57

2.4.1 可编程序控制器概述及工作原理57

2.4.2 OMRON C200H可编程序控制器70

2.4.3 OMRON CQM1可编程序控制器101

2.4.4 Square D可编程序控制器118

2.5 单片机171

2.5.1 单片机概述171

2.5.2 MCS-51单片机172

2.5.3 MCS-96系列单片机188

2.5.4 单片机系统扩展及应用220

2.5.5 单片机开发系统简介228

第3章 机械参数检测与接口电路231

3.1 概述231

3.2 传感器定义及分类231

3.3 常用的传感器233

3.3.1 机械式传感器233

3.3.2 电阻式传感器234

3.3.3 电感式传感器236

3.3.4 压电式传感器236

3.3.5 磁电式传感器236

3.3.6 半导体敏感元件237

3.3.7 其他类型检测技术240

3.4 现代传感器——集成传感器与智能传感器241

3.5 对传感器的要求241

3.6 机械参数检测242

3.6.1 位移的测量242

3.6.2 速度的测量247

3.6.3 力和压力的测量249

3.6.4 流量的测量252

3.6.5 温度的测量254

3.6.6 开关型信号及其检测256

3.7 检测传感器与计算机的接口技术260

3.7.1 开关量接口电路261

3.7.2 数字量接口电路265

3.7.3 模拟量输入输出接口电路267

第4章 驱动元件及其计算机控制278

4.1 步进电机和驱动电源278

4.1.1 步进电机的结构和工作原理278

4.1.2 步进电机的基本特性280

4.1.3 步进电机驱动电源281

4.1.4 步进电机的计算机控制289

4.1.5 步进电机的选择291

4.2 直流伺服电机及其控制292

4.2.1 伺服系统的要求292

4.2.2 直流伺服电机结构和速度控制原理293

4.2.3 直流伺服电机的基本特性294

4.2.4 直流伺服电机的种类和主要技术参数296

4.2.5 直流伺服电机的速度控制299

4.2.6 直流电机位置伺服控制系统306

4.3 交流伺服电机及其控制310

4.3.1 交流伺服控制的发展310

4.3.2 交流伺服电机的结构和工作原理311

4.3.3 感应式电机的速度控制312

4.3.4 感应式电机的矢量控制317

4.3.5 逆变器321

4.4 液压、气动阀及其控制327

4.4.1 液压系统的基本原理和液压阀的分类327

4.4.2 开关型电动液压阀329

4.4.3 模拟量型电动液压阀330

4.4.4 液压阀的计算机控制334

第5章 机械系统计算机控制的设计336

5.1 计算机控制系统的组成336

5.1.1 计算机控制系统的组成336

5.1.2 计算机控制系统的基本要求338

5.2 计算机控制系统的设计步骤339

5.3 控制系统硬件设计342

5.3.1 硬件设计342

5.3.2 设计举例345

5.4 控制系统软件设计348

5.4.1 软件设计348

5.4.2 设计举例353

5.5 控制系统抗干扰设计354

5.6 控制系统的故障检测和处理360

第6章 计算机数控加工技术366

6.1 机械系统的控制方式366

6.2 数控制造系统的分类366

6.3 数控机床的结构368

6.4 计算机数控(CNC)系统369

6.4.1 概述369

6.4.2 CNC装置的硬件结构370

6.4.3 CNC系统软件371

6.4.4 CNC装置的插补算法374

6.4.5 CNC装置的工作过程375

6.4.6 CNC装置的功能375

6.5 数控加工的程序编制377

6.5.1 CNC机床的坐标系和参考点377

6.5.2 数控编程的工艺处理380

6.5.3 手工编程382

6.5.4 图形交互自动编程403

第7章 工业机器人408

7.1 概述408

7.1.1 工业机器人定义408

7.1.2 工业机器人的种类408

7.1.3 工业机器人的系统组成及工作过程409

7.2 工业机器人的机械结构411

7.3 工业机器人的驱动系统及控制系统414

7.3.1 驱动系统414

7.3.2 控制系统414

7.4 工业机器人实例422

7.4.1 Mr. AROS弧焊机器人422

7.4.2 FANUC工业机器人426

第8章 制造系统的控制与管理430

8.1 物流系统控制与管理430

8.1.1 概述430

8.1.2 物流设备431

8.1.3 物流系统管理437

8.2 柔性制造系统(FMS)439

8.2.1 FMS基本概念及其组成439

8.2.2 制造单元441

8.2.3 自动化仓库和运输系统443

8.2.4 中央操作管理系统444

8.3 计算机集成制造系统446

8.3.1 CIMS的基本概念446

8.3.2 CIMS的构成与控制结构447

8.3.3 CIMS管理信息系统450

8.3.4 CIMS网络系统和数据库456

附录1 C200H PC指令系统一览表463

附录2 C200H PC指令执行时间479

附录3 Square D PLC Model 400指令一览表484

附录4 MCS-51系列单片机的指令表489

附录5 MCS-96指令表493

附录6 MCS-96指令操作码与状态时间表496