第1篇 机械自动化器件原理与应用基础（基础篇） 2
第1章 机械自动化器件概述 2
1.1自动化技术综述 2
1.1.1自动化技术的定义 3
1.1.2自动化系统构成 4
1.1.3工业自动控制系统基本类型 4
1.2自动化技术的发展趋势 5
1.3机械自动化技术的体系结构 6
1.4自动化器件的技术要求 7
思考题 8
第2章 自动化测量输入类器件原理及应用 9
2.1自动化测量输入类器件综述 9
2.1.1自动化测量系统构成 9
2.1.2自动化测量技术的发展趋势 10
2.1.3自动化测量输入类器件的分类 11
2.1.4自动化测量输入类器件的特征指标 12
2.1.5自动化测量输入类器件的选用原则 13
2.2开关信号输入器件的基本原理及应用 14
2.2.1开关信号输入器件的分类 14
2.2.2开关信号输入器件的基本原理 15
2.2.3开关信号输入器件的基本应用 16
2.3霍尔开关的基本原理及应用 18
2.3.1霍尔开关的分类 18
2.3.2霍尔开关的基本原理 18
2.3.3霍尔开关的基本应用 19
2.4电涡流接近开关的基本原理及应用 21
2.4.1电涡流接近开关的分类 21
2.4.2电涡流接近开关的基本原理 21
2.4.3电涡流接近开关的基本应用 23
2.5光电开关的基本原理及应用 25
2.5.1光电开关的分类 25
2.5.2光电开关的基本原理 26
2.5.3光电开关的基本应用 26
2.6光电传感器的基本原理及应用 28
2.6.1光电传感器的分类 28
2.6.2光电传感器的基本原理 29
2.6.3光电传感器的基本应用 29
2.7光电编码器的基本原理及应用 32
2.7.1光电编码器的分类 32
2.7.2光电编码器的基本原理 33
2.7.3光电编码器的基本应用 34
2.8光栅传感器的基本原理及应用 38
2.8.1光栅传感器的分类 38
2.8.2光栅传感器的基本原理 39
2.8.3光栅传感器的基本应用 42
2.9电容式位移传感器的基本原理及应用 44
2.9.1电容式位移传感器的分类 44
2.9.2电容式位移传感器的基本原理 44
2.9.3电容式位移传感器的基本应用 47
2.10电感式位移传感器的基本原理及应用 49
2.10.1电感式位移传感器的分类 49
2.10.2电感式位移传感器的基本原理 50
2.10.3电感式位移传感器的基本应用 53
2.11旋转变压器的基本原理及应用 55
2.11.1旋转变压器的分类 55
2.11.2旋转变压器的基本原理 55
2.11.3旋转变压器的基本应用 58
2.12应变式压力传感器的基本原理及应用 60
2.12.1应变式压力传感器概述 60
2.12.2应变式传感器的基本原理 60
2.12.3应变式传感器的基本应用 64
2.13超声波流量传感器的基本原理及应用 66
2.13.1超声波流量传感器的分类 66
2.13.2超声波流量传感器的基本原理 67
2.13.3超声波流量传感器的基本应用 68
2.14热电阻温度传感器的基本原理及应用 70
2.14.1热电阻温度传感器的分类 70
2.14.2热电阻温度传感器的基本原理 71
2.14.3热电阻温度传感器的基本应用 74
2.15热电偶温度传感器的基本原理及应用 76
2.15.1热电偶温度传感器的分类 76
2.15.2热电偶温度传感器的基本原理 76
2.15.3热电偶温度传感器的基本应用 80
2.16信号变送器 82
2.16.1信号变送器的分类 82
2.16.2信号变送器的基本原理 83
2.16.3信号变送器的基本应用 85
思考题 86
第3章 自动化执行器件原理及应用 87
3.1自动化执行器件综述 87
3.1.1执行器件的作用 87
3.1.2执行器件的分类 88
3.1.3执行器件的组成 90
3.1.4执行器件的性能对比 91
3.1.5自动化执行器件的驱动形式 91
3.1.6自动化驱动技术的发展趋势 92
3.1.7执行器件的一般要求 92
3.2典型驱动电机的基本原理及应用 92
3.2.1典型驱动电机的一般原理概述 92
3.2.2单相电机的基本原理及应用 96
3.2.3三相异步电机的基本原理及应用 97
3.2.4三相同步电机的基本原理及应用 101
3.2.5直流电机的基本原理及应用 105
3.3步进电机的基本原理及应用 110
3.3.1步进电机的分类 110
3.3.2步进电机的基本原理 111
3.3.3步进电机的驱动原理 113
3.3.4步进电机的运行特性及性能指标 118
3.3.5步进电机的基本应用 119
3.4变频驱动器件的基本原理及应用 121
3.4.1变频驱动器件的分类 121
3.4.2变频驱动器件的基本原理 123
3.4.3通用正弦脉宽调制（SPWM）控制原理 127
3.4.4空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）控制模式 129
3.4.5变频驱动器件的位置/速度控制方法 132
3.4.6变频驱动器件的参数设置 133
3.4.7变频驱动器件的基本应用 136
3.5伺服电机的基本原理及应用 139
3.5.1伺服电机的分类 139
3.5.2永磁交流伺服电机的基本原理及特点 141
3.5.3永磁直流伺服电机的基本原理及特点 143
3.5.4伺服电机的控制方法 144
3.5.5伺服电机的参数设置 147
3.5.6伺服电机的基本应用 150
思考题 154
第4章 自动化控制器件原理及应用 155
4.1自动化控制器件综述 155
4.1.1控制器件的作用 155
4.1.2控制器件的组成 156
4.1.3自动化控制技术的发展趋势 156
4.1.4自动化控制类器件的分类 157
4.1.5控制器件的一般要求 159
4.1.6自动化控制器件的特征指标 159
4.1.7控制器件的选用原则 160
4.2智能仪表的基本原理及应用 160
4.2.1智能仪表的分类 160
4.2.2智能仪表的基本原理 160
4.2.3智能仪表的基本应用 170
4.3 PLC控制器的基本原理及应用 172
4.3.1 PLC控制器的分类 172
4.3.2 PLC控制器的基本原理 175
4.3.3 PLC控制器的基本应用 186
4.4数控系统的基本原理及应用 193
4.4.1数控系统的分类 193
4.4.2数控系统的基本原理 196
4.4.3数控系统的基本应用 201
4.5计算机控制系统的基本原理及应用 202
4.5.1计算机控制系统的分类 202
4.5.2基于板卡的计算机控制系统的基本原理 204
4.5.3基于网络的计算机控制系统的基本原理 207
4.5.4计算机控制系统的对比 209
4.5.5基于板卡的计算机控制系统应用 212
思考题 215
第2篇 机械自动化器件应用系统设计（设计篇） 218
第5章 机械自动化器件应用系统设计 218
5.1机械自动化应用系统设计综述 218
5.1.1机械自动化应用系统设计的作用 218
5.1.2机械自动化应用系统设计的原则 219
5.1.3机械自动化应用系统的设计阶段划分 219
5.2机械自动化系统设计的基本内容 220
5.2.1机械自动化应用系统功能需求分析 220
5.2.2机械自动化应用系统总体方案设计 220
5.2.3机械自动化器件的表达 221
5.2.4机械自动化应用系统的电路图绘制方法 223
5.2.5典型电气控制环节原理图设计 226
5.2.6机械自动化应用系统详细设计 234
5.2.7机械自动化应用系统设计标准 242
5.3机械自动化应用系统设计中器件选择原则 243
思考题 243
第6章 现场总线技术原理及应用 244
6.1现场总线技术综述 244
6.1.1现场总线控制器件的分类 244
6.1.2现场总线技术的发展 244
6.1.3基于现场总线技术的控制系统要求 247
6.2现场总线技术的基本原理 247
6.2.1现场总线控制系统的基本原理 247
6.2.2现场总线HART协议简介 248
6.2.3现场总线PROFIBUS协议简介 249
6.2.4现场总线CAN协议简介 251
6.2.5现场总线LonWorks协议简介 252
6.2.6 MODBUS协议简介 253
6.3基于现场总线的分布数字型数据采集与控制系统应用 253
思考题 256
第7章 人机界面组态技术原理及应用 257
7.1人机界面组态技术综述 257
7.1.1组态软件的特点 257
7.1.2人机界面开发平台对比 258
7.1.3人机界面组态软件的五大组成部分 258
7.1.4人机界面组态软件的一般要求 259
7.2人机界面组态软件设计 259
7.2.1人机界面组态软件设计的三个方面 259
7.2.2人机界面组态软件的结构 260
7.2.3人机界面组态软件设计 260
7.3人机界面组态软件的应用 265
思考题 266
第8章 自动化系统抗干扰原理及应用 267
8.1自动化系统抗干扰技术综述 267
8.1.1干扰的来源 267
8.1.2干扰进入自动化系统的耦合方式 267
8.2自动化系统抗干扰技术 269
8.2.1信号的共模干扰抑制技术 270
8.2.2信号的串模干扰抑制技术 271
8.2.3长距离传输干扰的抑制抗干扰技术 272
8.2.4信号线的选择与铺设 274
8.2.5电源技术 275
8.2.6屏蔽技术 276
8.2.7滤波技术 278
8.2.8接地技术 279
8.3软件抗干扰技术 282
思考题 283
第9章 自动化系统故障诊断与排除 284
9.1自动化系统故障诊断技术综述 284
9.2自动化系统故障分类 284
9.3自动化系统故障诊断原则和方法 286
9.4自动化系统故障诊断技术发展 288
思考题 288
第10章 自动化常用低压器件选型 289
10.1自动化常用低压器件选型综述 289
10.1.1自动化常用低压器件分类 289
10.1.2自动化常用低压器件选型原则 290
10.2自动化常用低压器件选型 290
10.2.1按钮类和开关类器件选型 290
10.2.2接触器选用 292
10.2.3中间继电器的选用 292
10.2.4时间继电器的选用 292
10.2.5热继电器的选用 293
10.2.6固态继电器选用 293
10.2.7断路器选用 294
10.2.8熔断器选用 294
10.2.9电机选用 294
思考题 295
参考文献 296