第一篇机电一体化技术基础 1
第一章机电一体化基础知识 1
第一节机电一体化概述 1
一、机电一体化的概念 1
二、机电一体化系统的构成 1
三、机电一体化技术的发展 2
四、机电一体化技术的分类 3
五、机电一体化的意义 4
第二节机电一体化相关技术 4
一、机械技术 4
二、传感与检测技术 5
三、计算机与信息处理技术 7
四、自动控制技术 7
五、执行与驱动技术 7
六、系统总体技术 8
思考题 8
第二章计算机控制系统中的微型计算机 9
第一节嵌入式计算机系统及其控制器 9
一、嵌入式系统的定义与特点 9
二、嵌入式系统技术的发展 10
三、单片机 10
四、数字信号处理器 11
五、可编程逻辑器件和现场可编程门阵列 12
第二节可编程控制器 13
一、可编程控制器概述 13
二、可编程控制器的特点 13
三、可编程控制器的应用 14
四、可编程控制器的基本结构 14
五、可编程控制器的工作原理 16
六、可编程控制器编程中的继电器概念 17
七、可编程控制器的梯形图编程语言 18
八、梯形图语言编程中的常用原则 19
九、常用基本环节编程 20
十、可编程控制器的选择 22
十一、可编程控制器使用中的安全和保护问题 22
第三节工业控制计算机 25
一、工控机的特点 25
二、工控机的分类 25
三、工控机系统的组成 26
思考题 27
第三章计算机控制系统中的总线与多机通信 28
第一节计算机总线 28
一、内部总线 29
二、系统总线 29
三、外部总线 30
第二节多机网络通信基础 34
一、计算机网络的分类 34
二、网络协议的分层结构 34
第三节现场总线 35
一、现场总线概述 36
二、现场总线的发展和以太网 37
三、典型控制网络体系结构 37
第四节串口通信实例 38
一、功能描述 38
二、所需硬件及其连接方式 38
三、上位机与单片机通信的应用层通信协议 40
四、软件操作过程 41
五、实验运行效果 44
思考题 44
第四章计算机控制系统基础 46
第一节计算机控制系统的基本原理 46
一、计算机控制系统的构成 46
二、计算机控制系统的特点 47
第二节计算机接口技术概述 47
一、接口的分类 48
二、接口的功能 48
第三节计算机控制系统的信号采集 49
一、开关量输入通道及其信号处理 49
二、信号的采样与采样定理 50
三、多路开关和采样保持器 51
四、模拟量输入通道的接口技术 52
第四节计算机控制系统的信号输出 53
一、模拟量输出通道的接口技术 54
二、多路模拟量输出通道的结构形式 54
第五节计算机控制系统中的常用数据处理技术 55
一、微型计算机数据处理系统的特点 55
二、查表技术 56
三、数字滤波技术 57
四、量程自动转换和标度变换 60
五、线性插值数据处理方法 63
第六节比例—积分—微分控制 65
一、PID控制原理 66
二、PID控制的数字化 67
三、PID参数的整定方法 68
第七节计算机控制系统的分类 69
一、操作指导控制系统（Operational Guidance Control System，OGCS） 69
二、直接数字控制系统（Direct Digital Control，DDC） 70
三、计算机监督控制系统（Supervisory Computer Control，SCC） 70
四、集散控制系统（Distributed Control System，DCS） 71
五、现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS） 72
六、以太网络控制系统（Ethernet Control System，ECS） 72
七、计算机集成控制系统（Comoputer Integrated Control System，CICS） 73
第八节过程通道的抗干扰措施 74
一、干扰和干扰源 74
二、干扰的分类 74
三、常态干扰的抑制 76
四、共模干扰的抑制 77
五、其他抗干扰措施 79
思考题 80
第五章机电一体化中的执行元件与伺服驱动技术 82
第一节伺服控制技术概述 83
第二节直流电动机及其伺服控制系统 84
一、直流电动机的工作原理 85
二、可控硅调压 85
三、脉宽调压 86
四、直流伺服电动机调速系统 87
五、直流无刷电动机及其驱动系统 88
第三节交流电动机及其伺服控制系统 88
一、交流同步电动机及其调速 89
二、交流异步电动机的调速 89
三、交流异步伺服电动机的工作原理 91
四、交流伺服系统产品 92
第四节步进电动机及其驱动 93
一、步进电动机的分类 93
二、步进电动机的工作原理和运行方式 94
三、与动力学性能相关的步进电动机工作特性参数 96
四、步进电动机驱动器 96
五、步进电动机的加减速控制 97
六、开关磁阻电动机调速系统 97
第五节液压执行元件及其伺服控制 99
一、液压传动的特点 99
二、液压执行元件 100
三、电液伺服系统 101
第六节气压执行元件及其伺服控制 101
一、气动传动的特点 101
二、气压执行元件 102
三、电气伺服系统 103
思考题 103
参考文献 105
第二篇纺织机械机电一体化 106
第六章清梳联机电一体化 106
第一节清梳联系统控制与单机控制 106
一、清梳联控制系统的要求 106
二、清梳联集散式控制系统 107
三、清梳联各单机的控制系统 109
思考题 119
第七章并条机机电一体化 120
第一节并条机概述 120
第二节并条机控制系统 121
一、并条机控制系统的要求 121
二、并条机自调匀整装置 121
三、并条机自调匀整装置的发展状况 122
思考题 130
第八章精梳机机电一体化 131
第一节精梳机概述 131
一、精梳机的分类和工艺流程 131
二、高效能精梳机的特点 131
第二节精梳机控制系统 132
一、精梳机自动控制系统的要求 132
二、精梳机的驱动与控制 132
思考题 135
第九章粗纱机机电一体化 136
第一节粗纱机概述 136
一、粗纱机的机构和工艺流程 136
二、新型粗纱机机电一体化的主要技术特征 136
第二节粗纱机控制系统 139
一、四电动机传动的粗纱机 139
二、其他多电动机粗纱机传动系统 143
三、多电动机传动粗纱机张力控制 145
思考题 147
第十章环锭细纱机机电一体化 148
第一节细纱机概述 148
一、细纱机的机构和工艺流程 148
二、新型细纱机的技术特征 148
第二节细纱机控制系统 150
一、新型细纱机传动与控制系统的组成 150
二、新型细纱机传动的数学模型 151
三、细纱机的锭速与纺纱张力控制 154
四、电子式牵伸系统 155
五、细纱电子成形控制 155
第三节环锭纺细纱断头监测及其信息管理技术 155
一、现有细纱断头监测及其信息管理技术的实现方案 156
二、细纱断头监测及其信息管理技术的应用效果 156
思考题 157
第十一章自动络筒机机电一体化 158
第一节 自动络筒机概述 158
一、自动络筒机的工艺流程 158
二、自动络筒机的机电一体化特征 158
第二节 自动络筒机控制系统 160
一、络纱张力控制 160
二、电子清纱器 162
三、接头循环控制 167
四、防叠机构 169
五、电子定长控制 171
六、络筒辅助装置 172
七、整机监控系统 172
八、锭位计算机 173
九、多电动机分部传动技术 175
思考题 175
第十二章整经机机电一体化 177
第一节整经机概述 177
一、整经机的分类和工艺流程 177
二、新型整经机的特点 178
第二节整经机控制系统 180
一、分批整经机的传动与控制系统 180
二、分条整经机的传动和控制系统 181
三、整经张力控制 183
四、断头自停控制 188
思考题 190
第十三章浆纱机机电一体化 191
第一节浆纱机概述 191
一、浆纱机的分类和工艺流程 191
二、新型浆纱机的机电一体化特征 192
第二节浆纱机控制系统 193
一、浆纱机多单元传动及计算机控制 193
二、浆纱过程的自动控制 195
思考题 207
第十四章织机机电一体化 208
第一节织机概述 208
一、织机的工作原理 208
二、新型织机的技术特征 208
第二节新型织机及其控制系统 213
一、新型织机控制系统的要求 213
二、织机的启动与制动控制 213
三、电子多臂 215
四、电子提花 216
五、电子选纬 216
六、电子送经 216
七、电子卷取 221
八、新型织机电控系统 222
思考题 227
第十五章纺纱厂车间物流的机电一体化 228
第一节车间物流及其机电一体化概述 228
一、车间物流自动化的含义 228
二、车间物流机电一体化的系统模型 228
第二节棉卷和条筒的自动传输 229
一、棉卷的自动传输 229
二、条筒的自动传输 230
第三节纺纱粗、细、络联的机电一体化 232
一、粗纱自动落纱的主要方式 233
二、粗纱自动生头 234
三、粗纱传输轨道和拖链结构 235
四、粗纱机部分轨道布置 236
五、粗纱空满管自动交换装置 236
六、粗细联中的粗纱运输 238
七、细纱集体落纱的机电一体化 241
八、细、络联的机电一体化 244
九、细纱质量追溯系统 247
第四节筒子纱自动处理系统的机电一体化 248
一、筒子纱的自动收集系统 248
二、筒子纱的托盘自动包装系统 249
三、筒子纱自动处理系统的控制系统结构 252
第五节自动化立体仓库的机电一体化 252
一、自动化立体仓库的主要组成 253
二、自动化立体仓库的主要相关设备 253
三、自动化立体仓库的控制系统结构 256
四、自动化立体仓库在纺织企业中的应用 257
思考题 257
参考文献 258