第1章 工业电子技术概述 2
1.1 简介 2
1.2 工业电子技术的历史 2
1.2.1 反馈控制 2
1.2.2 重要事件 2
1.3 制造业分类 4
1.3.1 制造业系统的分类 4
1.4 工业控制电子学的分类 6
1.4.1 工业系统和工业电子技术 7
1.5 技术金字塔及树状结构 7
1.5.1 技术树状结构 8
本章小节 10
思考与练习 11
第2章 离散控制输入输出设备和可编程控制器 14
2.1 机械和电子开关的分类 14
2.1.1 开关触点配置方式 15
2.1.2 其他开关触点技术规范 17
2.2 电子电路开关 21
2.2.1 由人工触发的电子开关 21
2.2.2 机械触发的电子电路开关 25
2.3 工业控制开关 27
2.3.1 人工触发的工业控制开关 27
2.3.2 机械触发的工业控制开关 32
2.3.3 过程触发的工业控制开关 35
2.4 离散输出设备——执行器 41
2.4.1 螺线管 41
2.5 继电器 42
2.5.1 触点额定值 44
2.5.2 继电器触点配置方式 45
2.5.3 时间继电器 45
2.6 接触器 48
2.7 电气控制图 50
2.7.1 梯形图简介 50
2.7.2 继电器梯形逻辑功能 51
2.7.3 梯形逻辑图的设计方法 54
2.8 可编程逻辑控制器简介 58
2.8.1 PLC系统及其组成部分 60
2.8.2 PLC的种类 62
2.8.3 IEC 61131-3标准语言 64
2.9 梯形逻辑语言编程 66
2.9.1 PLC梯形逻辑程序 66
2.9.2 符号库 68
2.9.3 常开和常闭触点 69
2.9.4 输入、输出和扫描时间 70
2.9.5 常开元件和常闭元件的选择 73
2.9.6 Allen Bradley公司SLC500指令简述 74
本章小节 86
思考与练习 89
第3章 固态电子器件在工业中的应用 94
3.1 固态电子器件简介 94
3.1.1 导电性 94
3.2 PN结和固态电子器件 94
3.2.1 二极管的概念 95
3.2.2 正向和反向偏置 95
3.2.3 工业中的二极管器件 96
3.3 双极型晶体管 103
3.3.1 简介 104
3.3.2 构成 104
3.3.3 BJT操作 104
3.3.4 BJT参数 106
3.4 晶体管开关 108
3.4.1 截止区操作 109
3.4.2 饱和区操作 109
3.4.3 放大区操作 110
3.4.4 转换周期 111
3.4.5 达林顿结构 113
3.5 晶体管偏置和放大 113
3.5.1 两个电阻的偏置电路 114
3.5.2 4电阻偏置电路 116
3.6 共发射极晶体管放大电路 116
3.7 晶体管稳压电路 119
3.7.1 串联稳压电路 119
3.7.2 并联稳压电路 120
3.8 BJT电路的故障检修 121
3.9 其他固态电子器件 121
3.9.1 半导体闸流管 122
3.9.2 场效应晶体管 122
3.9.3 结型场效应管 122
3.9.4 金属氧化物半导体FET 126
3.9.5 互补金属氧化物半导体 126
本章小节 128
思考与练习 129
第4章 运算放大器和线性集成电路 134
4.1 运算放大器的历史 134
4.2 运算放大器参数的介绍 134
4.3 运算放大器的数据手册 136
4.4 反相放大器 142
4.4.1 输入和输出电阻 142
4.4.2 输出饱和 143
4.4.3 输出偏置 143
4.5 同相放大器 144
4.5.1 输入和输出电阻 145
4.5.2 电压跟随器 146
4.6 加法放大器 146
4.7 差分放大器 148
4.8 电压-电流转换器 149
4.9 电流-电压转换器 150
4.10 积分器和微分器 150
4.10.1 运算放大积分器 150
4.10.2 运算放大微分器 151
4.11 比较器和窗口检波器 152
4.11.1 运算放大器比较器 153
4.11.2 集成电压比较器 155
4.11.3 窗口比较器 158
4.12 有源滤波器电路 158
4.12.1 低通滤波器 159
4.12.2 高通滤波器 163
4.12.3 带通滤波器 164
4.12.4 带阻滤波器 166
4.13 仪用放大器 167
4.13.1 离散和单片集成电路的实现 168
4.13.2 小结 169
4.14 电流差分放大器 169
4.14.1 偏压电流差分放大器 173
4.14.2 电流差分放大器的应用 174
本章小节 179
思考与练习 180
第5章 晶闸管 184
5.1 晶闸管概述 184
5.2 可控硅整流器 184
5.2.1 SCR器件符号 186
5.2.2 特性曲线和波形 187
5.2.3 了解SCR的数据表 191
5.2.4 典型的门极触发电路 193
5.2.5 电源控制的工作情况分析 196
5.3 晶闸管触发器件 198
5.3.1 肖特基二极管 198
5.3.2 二极管交流开关管 199
5.3.3 单结晶体管 200
5.3.4 可编程单结晶体管 203
5.4 SCR的实际应用 205
5.4.1 延时电路 205
5.4.2 闪光电路 205
5.4.3 电动机速度控制电路 206
5.4.4 保护电路 206
5.5 三端双向可控硅开关 207
5.5.1 特性曲线和波形 208
5.5.2 了解三端双向可控硅开关的数据表 211
5.5.3 三端双向可控硅开关的典型操作 211
5.6 三端双向可控硅开关的应用 217
5.6.1 简单的交流开关 217
5.6.2 照明控制 218
5.6.3 零点开关电路 219
5.7 可控晶闸管开关 219
5.7.1 可关断晶闸管 220
5.7.2 硅控制开关 221
5.7.3 硅双向开关 221
5.8 晶闸管的故障诊断 223
本章小节 224
思考与练习 225
第6章 工业传感器 230
6.1 传感器简介 230
6.1.1 控制传感器、变送器和换能器 230
6.1.2 校准 231
6.1.3 传感器分类 232
6.2 接近开关传感器 233
6.2.1 电感和电容接近传感器 233
6.2.2 接近开关的工作过程 235
6.2.3 电感接近传感器特性 239
6.3 光电传感器 246
6.3.1 光电传感器的工作原理 248
6.3.2 光电传感器检测方式 251
6.3.3 光电传感器特性 259
6.3.4 解释光电传感器特性 259
6.4 温度传感器 265
6.4.1 温度传感器的分类 266
6.4.2 电阻式温度检测器 266
6.4.3 热敏电阻 268
6.4.4 热电偶 269
6.4.5 集成温度传感器 270
6.4.6 高温计 272
6.5 压力传感器 273
6.5.1 压力传感器的类型 273
6.5.2 波登管、膜片和波纹管压力传感器 274
6.5.3 压差传感器 275
6.5.4 压电式传感器 275
6.5.5 固态压力传感器 275
6.5.6 电阻应变计和测压仪 276
6.6 流量传感器 279
6.6.1 流量传感器的分类 280
6.6.2 差压流量传感器 281
6.6.3 速度流量传感器 283
6.6.4 容积式流量计 287
6.6.5 质量流量传感器 288
6.6.6 视觉流量传感器 289
6.7 液位传感器 289
6.7.1 液位传感器的分类 290
6.7.2 点接触式液位传感器 290
6.7.3 连续液位传感器 293
6.8 位置传感器 296
6.8.1 线性电位器 296
6.8.2 旋转电位器 296
6.8.3 线性可变差动变压器 297
6.9 其他类型的过程传感器 297
6.9.1 密度传感器 298
6.9.2 黏度传感器 299
6.9.3 湿度传感器 299
6.10 传感器输出接口 300
6.10.1 电流宿和电流源 300
6.10.2 传感器输出结构 301
6.10.3 传感器与自动控制器的接口 304
6.10.4 两线和三线输出传感器 304
本章小节 305
思考与练习 309
第7章 电动机 316
7.1 相关电工知识 316
7.1.1 磁体 316
7.1.2 电磁场 316
7.1.3 转矩 317
7.1.4 功 318
7.1.5 马力 318
7.2 直流电动机的构造 319
7.2.1 电枢 319
7.2.2 定子 320
7.2.3 端盘 320
7.2.4 电刷和电气接口 320
7.3 直流电动机的种类和典型的操作 321
7.3.1 直流串励电动机 323
7.3.2 直流并励电动机 326
7.3.3 直流复励电动机 328
7.4 直流电动机的方向控制、调速和制动 330
7.4.1 脉宽调制 330
7.4.2 制动技术 332
7.5 交流电动机的工作原理 334
7.5.1 交变磁场 335
7.5.2 旋转磁场 335
7.6 交流电动机的组成 338
7.6.1 定子的结构 338
7.6.2 转子的结构 340
7.6.3 离心式启动开关 340
7.6.4 热过载保护 341
7.6.5 端盖 342
7.7 单相感应电动机 342
7.7.1 电阻启动电动机 343
7.7.2 电容启动电动机 344
7.7.3 罩极电动机 345
7.8 三相交流电动机 347
7.8.1 笼型感应电动机 349
7.8.2 绕线型转子感应电动机 351
7.8.3 同步电动机 352
7.8.4 功率因数 354
7.8.5 功率因数修正 355
7.9 电动机的铭牌 356
7.10 交流电动机驱动 358
7.10.1 可变电压逆变器驱动 358
7.10.2 脉宽调制驱动 359
7.10.3 磁通量向量驱动 359
7.11 永磁直流电动机 360
7.11.1 性能指数 361
7.11.2 分类和特征 362
7.11.3 传统的永磁电动机 363
7.12 步进电动机 363
7.12.1 永磁步进电动机 364
7.12.2 原理和励磁模式 365
7.13 伺服电动机 368
7.13.1 直流伺服电动机 368
7.13.2 交流伺服电动机 369
7.14 光学编码器 370
7.14.1 增量编码器 371
7.14.2 绝对编码器 373
本章小节 374
思考与练习 376
第8章 连续过程控制 380
8.1 自动控制简介 380
8.2 系统响应 381
8.2.1 死区时间延迟 382
8.2.2 瞬态响应简介 383
8.2.3 稳态响应简介 383
8.3 控制系统的组成 383
8.3.1 系统建模 387
8.3.2 开环控制系统 389
8.3.3 闭环控制系统 391
8.3.4 负载变化：过程干扰 395
8.4 一个有效的控制系统的特征 395
8.4.1 瞬态响应 395
8.4.2 稳态响应 398
8.4.3 稳定性 405
8.5 滞后和超前过程 406
8.5.1 一阶滞后系统 407
8.5.2 二阶滞后系统 410
8.5.3 二阶滞后过程的闭环响应 412
8.6 单闭环间歇控制器 415
8.6.1 开关控制器 416
8.6.2 双向控制 417
8.6.3 浮点控制 423
8.7 单闭环连续控制器 424
8.7.1 比例控制器 424
8.7.2 比例积分控制 427
8.7.3 比例微分控制 432
8.7.4 比例积分微分控制器 434
8.8 数字控制 440
8.8.1 数字采样和保持 440
8.8.2 比例控制 441
8.8.3 积分控制 443
8.8.4 微分控制 443
8.9 模糊控制器 445
8.9.1 模糊逻辑术语 445
8.9.2 模糊化 446
8.9.3 模糊规则基础 448
8.9.4 反模糊化 449
8.9.5 模糊逻辑控制器 450
8.10 过程控制系统的调整 451
8.10.1 最终周期法 451
8.10.2 过程响应法 453
8.10.3 改进的控制技术 455
本章小节 459
思考与练习 462