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第1章 绪论 1

1.1 计算机控制技术在材料成型设备中的应用 1

1.1.1 焊接设备计算机控制技术 1

1.1.2 冲压设备计算机控制技术 5

1.1.3 铸造设备计算机控制技术 6

1.2 材料成型设备常用的控制器 7

1.2.1 单片机 7

1.2.2 可编程控制器 8

1.3 学习本课程的目的与要求 9

1.3.1 学习本课程目的 9

1.3.2 课程要求 9

1.3.3 本课程与其他课程的联系和分工 9

第2章 微计算机控制系统设计基础 10

2.1 自动控制基础 10

2.1.1 自动控制系统基本概念 10

2.1.2 开环控制和闭环控制 13

2.1.3 自动控制系统的分类 17

2.1.4 自动控制系统的基本组成 21

2.1.5 对控制系统的性能要求 22

2.2 微计算机控制基本原理 24

2.2.1 单片机内部结构及应用系统 24

2.2.2 MCS-51微处理器 25

2.2.3 存储器 28

2.2.4 微计算机最小应用系统设计实例 34

2.3 微计算机A/D与D/A接口技术 37

2.3.1 集成D/A转换器DAC 0832 38

2.3.2 集成A/D转换器ADC 0809 42

2.4 微计算机通信接口技术 47

2.4.1 上位机串行接口技术 47

2.4.2 下位机串行接口技术 49

2.4.3 RS-485接口技术 59

2.4.4 USB接口设计 62

习题 69

第3章 电气控制及PLC技术 70

3.1 常用低压电器 70

3.1.1 低压电器的基本知识 70

3.1.2 低压电器的电磁执行机构 71

3.1.3 接触器 72

3.1.4 继电器 74

3.1.5 其他常用电器 78

3.2 继电器-接触器控制系统的基本控制电路 80

3.2.1 三相异步电动机的基本控制电路 81

3.2.2 三相异步电动机的正反转控制线路 83

3.2.3 电气控制线路表示及设计原则 86

3.3 可编程控制器基础知识 88

3.3.1 PLC的功能及应用 89

3.3.2 PLC的基本组成 90

3.3.3 PLC通信方式 93

3.3.4 PLC的工作原理 94

3.4 S7-200的PLC的编程基础 97

3.4.1 PLC编程语言形式 97

3.4.2 PLC编程的基本概念 97

3.4.3 S7-200的地址格式 97

3.4.4 S7-200的地址分配 98

3.4.5 梯形图的基本指令 100

3.4.6 梯形图的基本电路 105

3.5 PLC程序设计方法 106

3.5.1 基于继电器电路图设计方法 106

3.5.2 顺序控制设计法与顺序功能图 108

3.6 PLC控制系统的应用设计 111

3.6.1 PLC控制系统的总体设计 111

3.6.2 PLC控制系统的设计细则 112

3.6.3 PLC控制系统硬件设计 113

3.6.4 PLC控制系统软件设计 115

3.7 PLC应用实例 116

3.7.1 运货小车的PLC控制 116

3.7.2 加热炉自动上料PLC控制 118

3.7.3 焊缝自动跟踪PLC控制 120

3.7.4 S7-200的P1D闭环控制程序设计 132

习题 134

第4章 PID微机控制 136

4.1 PID控制器数字化 136

4.1.1 模拟P1D控制器 136

4.1.2 PID控制算法的数字实现 136

4.2 PID算法优化 138

4.2.1 PID积分分离控制 138

4.2.2 可变增量PID控制 139

4.2.3 时间最优的PID控制 140

4.2.4 智能PID控制 141

4.3 PID参数整定方法 145

4.3.1 工程整定法 145

4.3.2 经验法 146

4.3.3 凑试法 147

4.4 PID控制系统实例 147

4.4.1 厚壁管全位置焊接变增益PID弧长调节的必要性 147

4.4.2 弧长调节系统的硬件组成 148

4.4.3 弧长调节可变增益PID控制器的设计 149

习题 152

第5章 材料成型设备计算机控制系统设计 153

5.1 材料成型设备计算机控制系统设计的基本要求及步骤 153

5.1.1 设计要求 153

5.1.2 设计步骤 154

5.2 材料成型设备控制单元硬件设计原则 158

5.2.1 控制单元电子元器件选择原则 158

5.2.2 控制单元的可靠性与可预测性设计原则 161

5.2.3 控制单元的抗干扰设计原则 163

5.2.4 控制单元的热设计 165

5.2.5 控制单元的接地原则 165

5.3 材料成型设备计算机控制系统硬件抗干扰技术 166

5.3.1 接地技术 166

5.3.2 屏蔽技术 170

5.3.3 硬件“看门狗”技术 176

5.3.4 电源的抗干扰技术 179

5.3.5 计算机接口电路隔离技术 184

5.4 材料成型设备计算机控制系统软件设计 186

5.4.1 计算机控制系统软件设计原则 186

5.4.2 计算机软件模块化设计 187

5.4.3 软件可靠性设计 192

5.4.4 计算机软件的系统工程方法设计 197

5.5 材料成型设备计算机控制系统软件抗干扰技术 198

5.5.1 软件冗余技术 199

5.5.2 软件陷阱技术 200

5.5.3 软件“看门狗”技术 203

5.5.4 无扰动重恢复技术 206

5.5.5 数字滤波 209

5.6 材料成型设备计算机控制系统设计概述 215

5.6.1 主机选择的原则 217

5.6.2 微机控制系统的组成方式 217

5.6.3 硬件的设计 218

5.6.4 软件和硬件的协调与分配 222

习题 222

第6章 焊接与铸造设备及其计算机控制技术 223

6.1 弧焊电源 223

6.1.1 弧焊电源的分类、特点和用途 224

6.1.2 弧焊电源外特性的种类 225

6.1.3 弧焊电源调节特性与动特性 225

6.1.4 闸流晶体管式弧焊整流器 226

6.2 弧焊电源的计算机控制技术 238

6.2.1 微机控制弧焊电源 239

6.2.2 数字化弧焊电源 244

6.3 焊接机器人 251

6.3.1 机器人基础 251

6.3.2 弧焊机器人 267

6.4 管道全位置焊接机器人计算机控制系统设计 275

6.4.1 控制系统总体方案的选择 276

6.4.2 主机计算机控制系统 277

6.4.3 电弧强干扰下的计算机多机通信 278

6.5 铸造设备计算机控制技术 281

6.5.1 差压铸造系统 282

6.5.2 差压铸造控制原理及控制系统的构成 283

6.5.3 铸造设备抗干扰电路设计 286

6.5.4 PLC在铸造生产线上的应用 296

6.5.5 板坯连铸机自动控制 297

6.5.6 铸造行业微机控制发展趋势 303

习题 304

第7章 冲压与塑压设备及其计算机控制技术 305

7.1 通用压力机 305

7.1.1 通用压力机的工作原理和结构组成 305

7.1.2 通用压力机的技术参数 307

7.2 液压机 311

7.2.1 液压机的工作原理 311

7.2.2 液压机的液压系统 312

7.2.3 液压机的特点 314

7.2.4 液压机的基本参数 314

7.3 冲压加工自动化 315

7.3.1 冲压加工自动化的分类 316

7.3.2 冲压加工自动化发展方向 316

7.3.3 冲压自动化程度的确定 317

7.3.4 冲压自动化系统的设计 317

7.3.5 冲压自动化系统的构成 318

7.3.6 冲压加工自动化的方式 320

7.4 塑料注射成型机 321

7.4.1 注射成型机的组成 321

7.4.2 注射成型机的分类 322

7.4.3 注射成型机型号规格的表示法 324

7.4.4 注射成型机的工作过程 325

7.4.5 注射成型机的技术参数 328

7.4.6 液压传动系统 331

7.5 全自动螺杆式注射成型机 335

7.5.1 注射装置 335

7.5.2 合模装置 335

7.5.3 工艺参数的调整 336

7.5.4 模具注射参数的存储 338

7.6 塑料注射成型机计算机控制系统设计 338

7.6.1 注射过程控制策略 338

7.6.2 智能控制器的设计 339

7.6.3 注射过程控制原理 339

7.6.4 典型注射成型机计算机控制应用 340

习题 342

参考文献 343