2.5.5 光电插件 4 1
第1章 工业控制系统概述 3
目录 3
第1篇 工业控制综述 3
1.1 工业控制分类 4
1.1.1 运动控制和过程控制 4
1.1.2 开环、闭环系统 6
1.2 开环、闭环系统的组成 8
1.3 反馈控制 9
1.4 反馈的实际应用 11
1.5 闭环系统的动态响应 12
1.6 前馈控制 12
1.7 习题 14
第2章 接口设备 16
2.1 放大器 16
2.1.1 晶体管 17
2.1.2 运算放大器 20
2.2 信号处理器 23
2.2.1 积分运算放大器 24
2.2.2 微分运算放大器 25
2.2.3 波形施密特触发器 26
2.3 比较器 27
2.3.1 运放比较器 27
2.3.2 差分运算放大器 28
2.3.3 数字数值比较器 30
2.4 半导体控制器件 31
2.4.1 晶体管开关 32
2.4.2 半导体闸流管 33
2.5 光电连接设备 39
2.5.1 光敏二极管 39
2.5.2 光敏晶体管 40
2.5.3 光敏SCR 40
2.5.4 光敏双向晶闸管 41
2.6 数模转换器 42
2.7 模数转换器 45
2.8 定时器 49
2.8.1 555非稳态多谐振荡器 50
2.8.2 555单稳态多谐振荡器 52
2.9 习题 54
第2篇 控制器 59
第3章 控制器的操作 59
3.1 控制模式 59
3.2 开关控制 60
3.3 比例控制 63
3.3.1 控制器放大 65
3.3.2 静态误差 66
3.4 比例-积分控制 69
3.5 比例积分微分控制 71
3.6 模糊控制概论 75
3.7 模糊集合 75
3.8 隶属函数 76
3.9 模糊逻辑的应用 77
3.10 模糊逻辑微控制器 84
3.11 小结 85
3.12 习题 85
第3篇 电动机 89
第4章直流电动机 89
4.1 运行原理 89
4.2 旋转运动 91
4 4 磁场控制 94
4.5 反电动势 94
4.3 实用直流电动机 94
4.6 电枢反应 95
4.7 电动机的选择 96
4.7.1 调速 96
4.7.2 转矩 97
4.7.3 功 99
4.7.4 马力 99
4.7.5 电机的功率消耗 100
4.7.6 电机效率 100
4.8 相互影响 101
4.9 电动机的基本构造 102
4.10 电动机的分类 103
4.10.1 并励式电动机 103
4.10.2 串励式电动机 106
4.10.3 复励式电动机 107
4.10.4 双向直流电动机 109
4.11 线圈端识别 109
4.12 习题 109
第5章 交流电动机 112
5.1 基本原理 112
5.1.1 交流磁场 113
5.1.2 旋转磁场 114
5.2 结构与操作 115
5.2.1 定子结构 115
5.2.2 转子结构 117
5.2.3 操作原理 119
5.3 单相感应电机 121
5.4 电阻启动感应电动机 122
5.5 电容启动感应电动机 123
5.6 罩极式电动机 125
5.8 通用式电动机（交直流两用电机） 127
5.7 自检修分相型交流电动机 127
5.9 相电动机 128
5.10 感应电动机 128
5.11 绕线转子式电动机 130
5.11.1 启动 131
5.11.2 速度控制 131
5.1 2 同步电机 132
5.12.1 启动同步电机 133
5.12.2 实现同步速度 133
5.12.3 功率因数矫正 135
5.13 习题 136
第6章 伺服电动机 138
6.1 直流伺服电动机 138
6.2 绕线电枢永磁式电动机 139
6.3 动圈式电机 139
6.4 无刷式直流电动机 141
6.5 步进电机 143
6.6 永磁式步进电机 144
6.7 可变磁阻式步进电机 145
6.7.1 步进电机相关术语 147
6.7.2 微步进 147
6.8 交流伺服电动机 148
6.9 习题 149
第4篇 调速驱动装置 153
第7章 直流调速器 153
7.1 直流调速器的基本原理 153
7.2 可变电压直流调速器 155
7.2.1 电机速度控制 156
7.2.2 速度调节 157
7.2.3 IR补偿 158
7.2.4 电流限制 159
7.2.5 高速／低速调节 159
7.2.7 参数调节的方法 160
7.2.6 加速／减速调节 160
7.2.8 励磁电流速度控制 161
7.2.9 负载特性 161
7.3 电机制动 163
7.3.1 动态制动 164
7.3.2 再生制动 165
7.4 习题 166
第8章 交流调速器 168
8.1 交流调速器的基本原理 169
8.2 交流调速系统 170
8.3 可调电压变频器 171
8.3.1 组成部分 171
8.3.2 变频器的操作 175
8.3.3 控制电路的操作 177
8.3.4 基极驱动器 178
8.3.5 电压／频率比 179
8.4 脉宽调制驱动 184
8.5 磁束向量驱动 188
8.6 由交流调速器驱动的电机 192
8.7 控制面板的输入及驱动功能 193
8.7.1 输入项 194
8.7.2 驱动功能 195
8.8 变频器的自保护功能 196
8.9 电机制动 197
8.10 习题 198
第5篇 过程控制及仪表 203
第9章 压强系统 203
9.2.1 高度 204
9.2.2 重量 204
9.1 压强定律 204
9.2 液体的特性 204
9.2.3 温度 206
9.2.4 大气压强 206
9.2.5 机械设备 207
9.3 气体的特性 207
9.3.1 气体的温度 207
9.3.2 气体容器的体积 207
9.3.3 从容器中抽出气体 208
9.4 压强的度量 208
9.4.1 表压的度量 208
9.4.2 绝对压强的度量 209
9.4.3 差压度量 211
9.4.4 具空度的度量 211
9.6 非电子式压强传感器 212
9.6.1 液柱定标 212
9.5 压强测量仪器 212
9.6.2 机械定标 215
9.7 电子压强传感器 217
9.7.1 半导体应变计 217
9.7.2 横向电压应变计 218
9.7.3 可变电容压强计 218
9.8 压强控制系统 219
9.8.1 液压系统 219
9.8.2 气压系统 220
9.8.3 真空系统 221
9.8.4 静压系统 222
9.8.5 蒸汽系统 222
9.9 习题 223
第10章 温度控制 225
10.1 关于温度的基本理论 225
10.2 热控制系统 226
10.3 热传递 226
10.4.1 工业炉 227
10.4 热源 227
10.4.2 冷却系统 228
10.5 温度测量 230
10.6 温度指示装置 230
10.6.1 蜡笔 231
10.6.2 油漆 231
10.6.3 圆球 231
10.6.4 标签 231
10.6.5 液晶指示器 231
10.6.6 充液温度计 232
10.7 电子传感器 233
10.7.1 电热调节器 233
10.7.2 电阻式温度检测器 236
10.7.3 热电偶 237
10.7.4 探头组合件 242
10.7.5 辐射测温法 243
10.8 习题 246
第11章 流量控制 248
11.1 系统概念 248
11.2 流量的度量单位 250
11.2.1 体积流量 250
11.2.2 质量流量 250
11.3 固体流的测量 251
11.4 流体流的测量 252
11.4.1 管流法则 252
11.4.2 雷诺数 253
11.4.3 流体流量计的分类 253
11.5 电子传感器 258
11.51 科里奥利流量计 258
11.5.2 转子流量探测器 258
11.5.4 热式流量计 259
11.5.3 电磁流量探测器 259
11.5.5 涡流流量计 260
11.56 超声波流量计 261
11.5.7 飞行时间流量计 262
11.6 流量计的安装 262
11.7 流量计的选取 263
11.8 习题 263
第12章 物位控制系统 265
12.1 个物位控制系统 266
12.1.1 动力源 266
12.1.2 传送系统 267
12.2 测量方法 267
12.2.1 点物位测量 267
12.2.2 连续物位测量 268
12.3 物位测量方法 268
12.3.1 目测法 268
12.3.2 漂浮和排量法 269
12.4 电子传感器 274
12.4.1 电导探针 274
12.4.2 电容探针 275
12.4.3 超声波传感器 276
12.5 物位传感器的选取 276
12.6 习题 277
第13章分析仪表 279
13.1 pH值的测量和控制 279
13.1.1 pH值的测量 282
13.1.2 控制pH值 284
13.2 导电率 286
13.2.1 导电率电极探测器 287
13.2.2 导电率电感探测器 288
13.2.3 导电率应用和控制 289
13.3 燃烧分析和控制 290
13.3.1 可燃气体 290
13.3.2 烃类气体 291
13.3.3 控制燃烧 293
13.4 湿度 293
13.4.1 湿度的定量测量 293
13.4.2 绝对湿度传感器 294
13.4.3 相对湿度传感器 295
13.4.4 露点测量 297
13.4.5 湿度控制 299
13.5 采样测量系统 299
13.6 习题 300
第14章 工业过程技术与仪表 301
14.1 分批过程 302
14.1.1 控制要求 302
14.1.2 分批过程的种类 303
14.2 连续过程 304
14.3 仪器测量 307
14.4 测量装置（传感器） 308
14.4.1 动态 309
14.4.2 静态 309
14.5 反馈回路接口设备 312
14.5.1 发送器 312
14.5.2 换能器 313
14.6 控制器 316
14.6.1 气动控制器 316
14.6.2 安装式面板控制器 316
14.6.3 个人电脑 317
14.6.4 可编程逻辑控制器 318
14.6.5 离散控制系统（DCS） 318
14.7 监控设备 318
14.7.1 指示器 318
14.7.2 警报器 319
14.8 操作设备（终端控制元件） 320
14.7.3 记录器 320
14.9 仪表符号表示 328
14.9.1 通用仪器符号 328
14.9.2 标签编码 329
14.9.3 线条符号 331
14.9.4 阀门和执行器符号 332
14.9.5 解读一个回路 334
14.9.6 信息模块 335
14.10 习题 336
第15章 过程控制方法 338
15.1 开环控制 339
15.2 闭环控制 339
15.3 单变量控制回路 341
15.3.1 仪器的响应时间 341
15.3.2 被控变量的纯延迟 342
15.3.3 死区时间 343
15.4 控制器的选取 344
15.5 开关控制 344
15.6 连续控制 348
15.6.1 比例模式 348
15.6.2 积分模式 353
15.6.3 微分模式 355
15.7 控制器的整定 358
15.7.1 试错整定方法 359
15.7.2 Zieg1er-Nicho1s整定方法 360
15.7.3 Zieg1er-Nicho1s连续振荡法 361
15.7.4 Zieg1er-Nicho1s反应曲线整定法 366
15.7.5 直接合成法 370
15.7.6 控制器自整定 374
15.8 先进控制技术 374
15.8.1 串级控制 374
15.8.2 前馈控制 377
15.8.3 比值控制 379
15.8.4 自适应控制 380
15.9 习题 381
第6篇 检测传感器 389
第16章 工业检测传感器及接口技术 389
16.1 限位开关 390
16.2 接近检测器 390
16.3 电感式接近开关 391
16.3.1 电感式接近开关的组件 391
16.3.2 电感式接近开关的操作 393
16.4 电容式接近开关 397
16.5 霍耳效应传感器 401
16.5.1 线性霍耳效应传感器 402
16.5.2 数字式霍耳效应传感器 403
16.5.4 应用 404
16.5.3 运作模式 404
16.6 光电传感器 405
16.6.1 光源 405
16.6.2 光敏元件 406
16.6.3 感应电路 406
16.7 检测方式 408
16.7.1 对置感应方式 408
16.7.2 回射感应方式 409
16.7.3 散射感应法 411
16.7.4 聚焦感应方式 411
16.7.5 镜面感应法 412
16.7.6 色彩标记感应法 412
16.8 光电传感器封装形式 414
16.9 操作说明 416
16.9.1 灵敏度 416
16.9.2 额外增益 417
16.9.3 对比度 418
16.9.4 视角 418
16.9.5 传感器响应 419
16.10 传感器接口技术 420
16.10.1 开关信号 421
16.10.2 模拟信号 428
16.11 习题 429
第7篇 可编程控制器 435
第17章 可编程控制器概述 435
17.1 工业电机控制电路 435
17.1.1 连线 436
17.1.2 机械连接 436
17.1.3 可作为输入设备的元件 437
17.1.4 可作为输出设备的元件 439
17.2.2 “或”逻辑 442
17.2.1 “与”逻辑 442
17.2 分段传递式梯形逻辑图 442
17.2.3 “非”逻辑 443
17.2.4 “与非”逻辑 443
17.2.5 “或非”逻辑 443
17.2.6 启动／停止联锁电路 444
17.3 创建一张梯形图 444
17.3.1 修改一 445
17.3.2 修改二 445
17.3.3 修改三 446
17.3.4 修改四 446
17.3.5 多水平连接控制 446
17.3.6 梯形电路中各个元件的标注及连接 447
17.4 电机控制启动器电路 448
17.4.1 控制电路部分 450
17.4.2 PLC元件概述 452
17.5 集成框架 453
17.6 电源 454
17.7 PLC编程单元 454
17.7.1 掌上编程器 455
17.7.2 专用终端 455
17.7.3 微型计算机 455
17.8 输入／输出部分 456
17.8.1 输入模块 456
17.8.2 输出模块 458
17.8.3 模块终端 458
17.9 处理器单元 459
17.9.1 中央处理单元 460
17.9.2 算术逻辑单元 460
17.9.3 存储器 460
17.10 编址 463
17.10.1 字地址 464
17.10.2 单元地址 465
17.10.3 位地址 465
17.10.4 输入／输出地址 466
17.11 数据存储器地址与I/O模块之间的关系 467
17.12 习题 469
第18章 PLC的基本设计原理 472
18.1 PLC的程序执行 472
18.2 梯形图编程语言 474
18.3 梯形图编程 474
18.4 分段逻辑指令 475
18.5 定时器指令 478
18.6 计数器指令 483
18.7 数据处理指令 486
18.7.1 数据传送 486
18.7.2 数据转换 488
18.7.3 数据比较 490
18.8 算术运算 491
18.9 编写程序 495
18.10 习题 496
第19章 高级编程，PLC接口连接和故障检修 499
19.1 jump（跳转）指令 499
19.2 数据处理 501
19.2.1 移位寄存器 502
19.2.2 序列发生器 507
19.2.3 可编程控制器接口 510
19.3 离散I/O模块 510
19.3.1 离散输入模块 511
19.3.2 离散输出模块 514
19.4 I/O端口的故障检修 517
19.5 模拟输入和输出信号 519
19.5.1 模拟输入模块 519
19.5.2 模拟输出模块 521
19.6 特殊用途的模块 524
19.6.1 条形码模块 524
19.6.2 射频模块 526
19.6.3 可视化系统模块 526
19.6.4 PID控制模块 527
19.6.5 模糊逻辑模块 527
19.6.6 步进电机模块 527
19.6.7 热电偶模块 527
19.7 可编程控制器的故障检修 528
19.8 习题 529
第8篇 运动控制 533
第20章 运动控制反馈装置 533
20.1 角速度反馈装置 533
20.2 角位移反馈装置 534
20.2.1 电位计 534
20.2.2 光学编码器 535
20.2.3 分解器 542
20.3 线性位移反馈装置 546
20.3.1 感应式传感器 546
20.3.2 线性差动变压器 547
20.3.3 线性位移转换器 549
20.4 习题 550
第21章 运动控制单元 552
21.1 运动控制参数 552
21.1.1 位置控制 552
21.1.2 速度控制 553
21.1.3 加速／减速控制 553
21.1.4 转矩控制 553
21.2 运动控制单元 553
21.2.1 操作员界面 553
21.2.5 反馈 554
21.3 术语 554
21.2.2 控制器 554
21.2.4 执行器 554
21.2.3 放大器 554
21.4 操作员界面模块 555
21.5 控制器模块 555
21.6 放大器模块 557
21.7 执行器模块 558
21.7.1 电动机 558
21.7.2 传动系统 561
21.7.3 定位 563
21.8 反馈传送模块 565
21.8.1 存在指示器 565
21.8.2 位置传送器 565
21.9 习题 566
22.1 闭环速度伺服系统 568
第22章 伺服装置的基本原理 568
22.2 bang-bang位置伺服系统 570
22.3 比例位置伺服系统 570
22.3.1 模拟位置伺服系统 571
22.3.2 电动液压线性位置伺服系统 571
22.4 伺服装置特性 573
22.5 设计位置伺服系统 574
22.5.1 点到点位置控制 574
22.5.2 曲线位置控制 577
22.6 数字控制器 577
226.1 电流环 577
22.6.2 速度环 578
22.6.3 位置环 579
22.7 伺服装置的调整 581
22.8 主从式伺服系统 581
22.9 习题 584
第23章 功能性工业系统 586
23.1 数字位置控制 586
23.2 润滑钻床 589
23.3 包装分类机 590
23.4 热压铸成形机 593
23.5 列式灌瓶机 595
23.6 批量油漆灌装机 598
23.7 X.Y轴向注药器 600
23.8 塑料模压机 603
23.8.1 漏斗物位控制电路 605
23.8.2 圆筒温度控制电路 606
23.83 压强控制环电路 608
23.8.4 模具温度控制电路 610
23.9 习题 610
附录A 奇数题号的习题答案 612
附录B 术语表 624