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出版者:

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页数:383

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出版时间:2010-3

价格:45.00元

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isbn号码:9787121103872

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 机电控制
• 自动化
• 工业控制
• 系统设计
• 应用技术
• 电气工程
• 机器人
• 智能制造
• 控制系统

《工业自动化基础实践》 本书是一本旨在为读者深入剖析现代工业自动化系统核心要素的实践指导手册。内容涵盖从基础的传感器与执行器原理，到复杂的PLC（可编程逻辑控制器）在实际生产线中的集成与应用，再到高级的伺服控制与人机界面（HMI）设计，力求为读者构建一个全面而深入的工业自动化知识体系。 第一部分：工业自动化基石 本部分详细介绍了构成工业自动化系统的基础组成部分。 传感器技术剖析：我们将深入探讨各类常用工业传感器的选型、工作原理、安装调试及故障排除。内容包括但不限于： 位置传感器：接近开关（电感式、电容式、光电式）、限位开关、编码器（增量式、绝对式）等，讲解其感应原理、信号输出类型（NPN、PNP、常开、常闭）以及在物料检测、定位控制中的具体应用。 速度传感器：测速电机、转速传感器（霍尔式、磁阻式）等，分析其测量原理，并介绍在电机调速、生产线速度同步中的作用。 压力与流量传感器：讲解压力传感器（应变片式、陶瓷压阻式）和流量传感器（涡轮式、电磁式）的工作原理、校准方法，以及在流体控制、过程监测中的应用。 温度传感器：热电偶、热电阻（PT100、PT1000）、红外测温仪等，深入阐述其测温原理、分度号、精度等级，以及在加热、制冷、温度恒定控制中的重要性。 液位传感器：浮球式、超声波式、雷达式、电容式等，详细介绍它们的测量原理、安装注意事项，以及在储罐、反应釜液位监测与控制中的应用。 执行器与驱动技术：本节聚焦于驱动和执行系统，它们是实现自动化动作的关键。 电机与驱动器： 直流电机：分析其结构、工作原理、调速方法（PWM），并介绍其在简单驱动和定位中的应用。 交流电机：重点讲解三相异步电机的原理、启动方式（直接启动、Y-△降压启动、软启动），以及变频器（VFD）在实现电机无级调速、节能及平稳启停中的核心作用。详细介绍变频器的基本参数设置、控制方式（V/f控制、矢量控制）和常见故障诊断。 步进电机与伺服电机：详细解析步进电机的开环控制原理，以及伺服电机（交流伺服、直流伺服）的闭环控制系统、编码器反馈、增益调节、位置精度控制等关键技术，重点突出其在精密运动控制中的优势。 电磁阀与气动/液压执行器： 电磁阀：讲解单向阀、二位二通、二位三通、三位四通等基本电磁阀的结构和工作原理，以及它们在控制气动或液压执行器时的不同功能。 气动执行器：包括气缸（单作用、双作用）、气动马达等，阐述气动系统的优势（反应快、成本低）及其在简单定位、夹持、推拉动作中的应用。 液压执行器：如液压缸、液压马达，介绍液压系统的高功率密度、精确控制能力，以及在重载、高精度驱动场合的应用。 第二部分：PLC系统构建与编程 本部分是本书的核心，将带领读者掌握PLC系统的构建、编程及调试。 PLC硬件选型与配置： PLC系列介绍：对主流PLC品牌（如西门子S7系列、三菱FX系列、罗克韦尔CompactLogix等）的PLC架构、CPU模块、输入/输出（I/O）模块、通信模块、特殊功能模块（如高速计数、定位模块）进行详细的分类和功能介绍。 I/O点数估算与模块选型：指导读者如何根据自动化需求精确估算所需的数字量输入/输出（DI/DO）、模拟量输入/输出（AI/AO）点数，以及如何选择合适的I/O扩展模块。 通信网络构建：深入讲解RS485、Ethernet/IP、PROFINET、CC-Link等工业通信协议，以及如何配置PLC与其他设备（HMI、变频器、传感器）之间的通信，实现数据共享和分布式控制。 电源与安装：讲解PLC电源的要求、安装注意事项，如接地、屏蔽、散热等，确保系统的稳定运行。 PLC编程语言与软件： IEC 61131-3标准：介绍五种标准的PLC编程语言：梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC）。 常用编程软件：以主流PLC厂商的编程软件（如Siemens TIA Portal、Mitsubishi GX Works）为例，详细介绍软件的安装、项目创建、硬件组态、下载调试等流程。 基本指令详解：讲解常用指令，如逻辑运算（AND, OR, NOT, XOR）、定时器（TON, TOF, TP）、计数器（CTU, CTD）、比较指令、移动指令、数学运算指令等，并通过示例说明其用法。 PLC程序设计方法与技巧： 顺序控制设计：运用SFC或步进梯形图实现复杂的逻辑顺序控制，如流水线启动、停止、急停处理等。 逻辑控制与组合逻辑：设计复杂的布尔逻辑，实现多条件的互锁、联动控制。 数据处理与算法应用：利用ST语言实现PID控制、数据转换、报文处理等高级功能。 程序结构化与模块化：指导读者如何通过功能块（FB）、函数（FC）和组织块（OB）来优化程序结构，提高代码的可读性、可维护性和重用性。 故障诊断与调试：讲解在线监视、断点调试、强制点位、程序追溯等调试技巧，以及如何分析PLC运行状态和诊断硬件故障。 第三部分：高级应用与集成 本部分将拓展PLC的应用范围，深入探讨更复杂的自动化场景。 人机界面（HMI）设计与集成： HMI基本原理：介绍触摸屏、按钮面板等HMI设备的基本工作原理和功能。 HMI软件应用：以主流HMI组态软件（如Siemens WinCC Flexible/TIA Portal WinCC, Mitsubishi GT Works）为例，讲解如何设计画面布局、添加控件（按钮、文本框、指示灯、趋势图、报警列表）、配置变量与PLC通信、实现画面切换与报警管理。 画面设计原则：强调用户友好性、信息可视化、操作直观性等设计原则。 伺服与运动控制应用： 伺服系统调试：详细介绍伺服驱动器的参数设置、编码器回零、增益调整、共振抑制等调试过程。 PLC运动控制指令：讲解PLC内置的运动控制指令，如Jog（寸动）、Positioning（定位）、Velocity Control（速度控制）等，并结合伺服系统实现精确的运动轨迹控制。 多轴联动控制：介绍如何通过PLC实现多轴同步运动，例如在包装机械、印刷设备、机器人手臂中的应用。 工业网络与现场总线： 现场总线技术：深入对比分析CANopen, DeviceNet, AS-i等现场总线协议的特点、优势和应用场景。 工业以太网：详细介绍Ethernet/IP, PROFINET, EtherCAT等工业以太网协议，及其在实现高速、高精度、实时通信方面的性能优势。 网络诊断与维护：讲解网络带宽、延迟、报文丢失等常见问题，以及如何使用网络分析工具进行故障诊断。 实践案例分析： 生产线自动化改造：选取典型的生产线（如装配线、包装线、灌装线）作为案例，从需求分析、方案设计、PLC选型、程序编写、硬件接线、调试上线等全过程进行详细解析，展示PLC在实际自动化项目中的应用流程。 工艺过程控制：分析化工、制药、食品等行业中常见的工艺过程控制场景，如温度、压力、流量、液位闭环控制，以及如何利用PLC实现精准的PID控制和复杂的联锁逻辑。 通过对本书的学习，读者将能够系统地掌握工业自动化系统的设计、实施和维护技能，为成为一名优秀的自动化工程师奠定坚实的基础。本书强调理论与实践相结合，配以丰富的案例和操作指导，旨在帮助读者从零开始，逐步成长为能够独立完成中小型自动化项目的技术人才。

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