工业控制新技术教程PDF电子书下载

1 自动控制系统的基本知识 1

1.1 引言 1

1.2 开环控制和闭环控制 1

1.2.1 开环控制系统 2

1.2.2 人工控制 3

1.2.3 闭环控制系统 4

1.2.4 自动控制系统的特征和定义 6

1.3 自动控制系统的组成 7

1.3.1 自动控制系统的基本组成部分 7

1.3.2 自动控制系统中常用的名词术语 7

1.3.3 自动控制系统方框图的绘制 8

1.4 自动控制系统的分类 12

1.5 自动控制系统的应用实例 12

1.5.1 蒸汽机转速自动控制系统 12

1.5.2 炉温自动控制系统 13

1.5.3 导弹发射架的方位角控制系统 14

1.5.4 船舶随动舵的控制 15

1.6 对自动控制系统的基本要求 16

1.7 PID控制器 18

1.7.1 比例（P）控制器 18

1.7.2 积分（I）控制器 20

1.7.3 比例积分（PI）控制器 21

1.7.4 比例微分（PD）控制器 22

1.7.5 比例积分微分（PID）控制器 25

2 传感器技术及应用 26

2.1 传感器的基本概念 26

2.1.1 传感器的组成 26

2.1.2 传感器的分类 27

2.1.3 传感器的特性与技术指标 28

2.2 温度传感器 31

2.2.1 热电偶传感器 32

2.2.2 金属热电阻传感器 34

2.3 力及压力传感器 35

2.3.1 电阻应变片传感器 35

2.3.2 压力传感器 36

2.4 接近开关 37

2.4.1 电感式接近开关 38

2.4.2 电容式接近开关 38

2.4.3 电感式及电容式接近开关的选型要点及应用 39

2.5 光电开关 41

2.5.1 光电开关的分类 41

2.5.2 光电开关的选型要点及应用 43

2.6 旋转编码器 44

2.6.1 绝对编码器 44

2.6.2 增量编码器 45

2.7 霍尔效应传感器 46

2.7.1 霍尔效应传感器的原理 46

2.7.2 霍尔效应传感器的应用 47

2.8 光纤传感器 48

2.8.1 光纤的结构 48

2.8.2 光纤的传光原理 49

2.8.3 RGB数字光纤传感器 50

2.8.4 光纤式光电开关 51

3 电气调速系统 53

3.1 直流调速系统的静态品质指标 53

3.1.1 调速范围D 53

3.1.2 静差率s 54

3.1.3 D、s和△nN三者的关系 54

3.2 有静差调速系统 55

3.2.1 开环控制有静差调速系统 55

3.2.2 带电压负反馈的闭环调速系统 56

3.2.3 带电压负反馈和电流正反馈的调速系统 56

3.2.4 带转速负反馈的闭环调速系统 57

3.3 无静差调速系统 59

3.3.1 无静差调速系统中的控制器 59

3.3.2 带转速负反馈的无静差直流调速系统 60

3.4 多闭环控制的直流调速系统 60

3.4.1 转速、电流双闭环调速系统的组成 61

3.4.2 双闭环调速系统的工作原理 62

3.5 直流脉宽调速系统 63

3.5.1 不可逆型的PWM变换器 64

3.5.2 可逆型的PWM变换器 64

3.5.3 可逆PWM变换器的控制信号 66

3.6 交流调速系统 67

3.6.1 异步电动机的一般变频调速系统 68

3.6.2 静止式变频装置及其工作原理 72

3.6.3 180°导通型交-直-交电压型逆变器 73

3.6.4 120°导通型交-直-交电流型逆变器 76

3.7 脉宽调制型（PWM）变频器 77

3.7.1 SPWM逆变器脉冲的性质 78

3.7.2 SPWM逆变器的工作原理 78

3.8 步进电动机及其驱动 81

3.8.1 步进电动机的工作原理 82

3.8.2 步进电动机的主要技术指标与特性 84

3.8.3 步进电动机的驱动电源 85

3.8.4 其它类型的步进电动机 88

3.9 伺服驱动系统 94

3.9.1 概述 94

3.9.2 伺服系统的分类 95

3.9.3 伺服系统的组成 97

3.9.4 位置伺服系统的构成 97

3.9.5 一种商业用途的伺服放大器 102

4 可编程控制器 104

4.1 概述 104

4.1.1 PLC的特点 104

4.1.2 PLC的分类 105

4.1.3 PLC的硬件组成 106

4.1.4 PLC的工作方式 108

4.1.5 国内外PLC产品介绍 109

4.2 FX系列PLC的内部元件 110

4.2.1 输入继电器（X） 113

4.2.2 输出继电器（Y） 113

4.2.3 辅助继电器（M） 113

4.2.4 状态器（S） 114

4.2.5 定时器（T） 114

4.2.6 计数器（C） 116

4.2.7 数据寄存器（D） 120

4.2.8 指针（P、I） 120

4.2.9 常数（K、H） 121

4.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 122

4.3.1 取指令与输出指令（LD/IDI/LDP/LDF/OUT） 122

4.3.2 触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF） 122

4.3.3 触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF） 123

4.3.4 块操作指令（ORB/ANB） 124

4.3.5 置位与复位指令（SET/RST） 125

4.3.6 微分指令（PLS/PLF） 126

4.3.7 主控指令（MC/MCR） 126

4.3.8 堆栈指令（MPS/MRD/MPP） 127

4.3.9 逻辑反、空操作与结束指令（INV/NOP/END） 128

4.4 步进顺序控制 131

4.4.1 FX系列PLC的步进指令 131

4.4.2 选择性分支编程 134

4.4.3 并行性分支编程 135

4.5 FX系列PLC的功能指令 136

4.5.1 概述 136

4.5.2 程序流向控制类指令（FNC00～FNC09） 138

4.5.3 传送与比较类指令（FNC10～FNC19） 140

4.5.4 算术和逻辑运算类指令（FNC20～FNC29） 145

4.5.5 循环与移位类指令（FNC30～FNC39） 147

4.5.6 数据处理指令（FNC40～FNC49） 151

4.5.7 高速处理指令（FNC50～FNC59） 154

4.5.8 方便指令（FNC60～FNC69） 156

4.5.9 外部I/O设备指令（FNC70～FNC79） 157

4.5.10 PLC的特殊功能模块及其指令 158

4.5.11 外围设备（SER）指令（FNC80～FNC89） 163

4.5.12 时钟运算指令（FNC160～FNC169） 172

4.5.13 触点比较指令（FNC224～FNC246） 174

4.5.14 功能指令综合实例 177

4.6 西门子S7-200系列PLC 184

4.6.1 S7-200 PLC的寻址方式 185

4.6.2 S7-200系列PLC的基本指令 189

4.6.3 S7-200系列PLC顺序控制指令 194

4.6.4 功能指令及其应用 196

5 触摸屏及其应用 201

5.1 触摸屏的作用与功能 201

5.1.1 部件名称及功能 201

5.1.2 TPC7062KX触摸屏的规格 203

5.1.3 TPC7062KX触摸屏与外围单元的连接 204

5.1.4 TPC7062KX的操作系统设置 206

5.2 MCGS嵌入版组态软件的使用 208

5.2.1 MCGS嵌入版安装 208

5.2.2 MCGS组态软件的整体结构和组成部分 208

5.2.3 MCGS嵌入版组态软件的操作方式 210

5.2.4 MCGS嵌入版工程下载及工程上传 212

5.3 组建工程 214

5.3.1 组建工程的一般过程 214

5.3.2 MCGS工程建立案例 214

6 工业数据网络 238

6.1 工业数据网络基础 238

6.1.1 工业数据网络简介 238

6.1.2 通信方式与串行通信接口 239

6.1.3 网络的类型 241

6.1.4 常用网络设备 243

6.1.5 构成通信网络的数据传输介质 243

6.2 PLC、变频器、触摸屏之间的通信及其应用 244

6.2.1 变频器参数设定 245

6.2.2 通信步骤 245

6.2.3 通信格式 245

6.2.4 PLC、变频器和触摸屏之间的通信实例 252

6.3 现场总线技术 257

6.3.1 现场总线的概念 257

6.3.2 现场总线标准 258

6.4 现场总线PROFIBUS技术要点 260

6.4.1 PROFIBUS概貌 260

6.4.2 PROFIBUS-DP的基本功能 260

6.4.3 PROFIBUS-DP基本特征 261

6.4.4 PROFIBUS-DP系统配置和设备类型 261

6.4.5 电子设备数据文件（GSD） 261

6.5 三菱变频器在PROFIBUS-DP现场总线的应用 262

6.5.1 QJ71PB92D的特点 262

6.5.2 应用实例 264

6.6 组态软件及其应用 269

6.6.1 组态软件简介 269

6.6.2 组态软件的发展趋势 270

6.6.3 组态软件的开发步骤 270

6.6.4 基于力控组态软件的交通灯模拟系统 271

6.7 工业以太网基础 277

6.7.1 国际工业以太网的标准 278

6.7.2 PROFINET 279

6.7.3 S7-200与S7-300的PROFINET应用实例 279

7 工业机器人 286

7.1 工业机器人概述 286

7.1.1 工业机器人的发展 286

7.1.2 工业机器人的构成与特点 286

7.1.3 工业机器人的分类 287

7.1.4 工业机器人的技术参数 288

7.1.5 工业机器人的安全使用 289

7.1.6 工业机器人的基础操作 290

7.2 三菱工业机器人 290

7.2.1 三菱工业机器人的结构 290

7.2.2 三菱工业机器人的手动操作 295

7.3 三菱工业机器人程序指令的应用 303

7.3.1 机器人动作指令 303

7.3.2 机器人逻辑判断指令 307

7.3.3 机器人I/O控制指令 310

7.3.4 机器人特殊功能指令 312

7.4 三菱工业机器人编程 313

7.4.1 机器人手动编程 313

7.4.2 机器人计算机离线编程方法与路径 316

7.4.3 三菱6轴机器人编程软件的安装与使用 316

7.4.4 机器人计算机离线编程 327

7.5 ABB工业机器人的基础操作 331

7.5.1 ABB工业机器人介绍 331

7.5.2 ABB工业机器人的手动操作 334

7.6 ABB工业机器人程序指令的应用 338

7.6.1 ABB工业机器人赋值指令 338

7.6.2 ABB工业机器人运动指令 339

7.6.3 机器人I/O控制指令 341

7.6.4 条件逻辑判断指令 342

7.6.5 其它常用指令 344

7.6.6 功能指令 345

7.7 ABB工业机器人编程 345

7.7.1 ABB工业机器人RAPID程序的建立与调试 345

7.7.2 对“RAPID”程序进行调试 350

7.7.3 ABB工业机器人编程软件的安装与使用 352

7.8 工业机器人的维护保养 358

7.8.1 维护点检期限 358

7.8.2 日常点检项目 359

7.8.3 定期点检项目 360

7.9 练习 361

附录 STEP7-Micro/WIN的操作说明 363

参考文献 375