机电一体化技术与系统-第2版

目 录



导　论　1

一、机电一体化概论　1

二、机电一体化系统分析　4

三、机电一体化技术　6

思考与练习　9

学习领域一　机电一体化基础技术

项目一　机械技术　12

任务一　齿轮传动的结构、原理与实践　12

能力目标　12

工作内容　12

资讯&计划　12

实践指导　13

一、认识机械系统　13

二、齿轮传动设计　13

三、齿轮间隙消除　18

决策&实施　21

实践指导　21

检查&评价　23

任务二　熟悉滚珠丝杠螺母副　23

能力目标　23

工作内容　23

相关知识　23

一、认识滚珠丝杠螺母副　23

二、轴向间隙的调整与预紧　25

三、基本选型及防护　27

任务三　导向支承部件的结构与原理　29

能力目标　29

工作内容　29

相关知识　29

一、直线滑动导轨认知　30

二、直线滚动导轨使用　31

三、支承的选用　39

实践指导　39

任务四　定位控制机构的结构与原理　41

能力目标　41

工作内容　41

相关知识　42

一、回转刀架原理分析　42

二、刀库与机械手认识　44

三、转塔刀架故障分析与维护　47

项目二　液压与气动技术　50

任务一　机械手液压系统分析　50

能力目标　50

工作内容　50

相关知识　51

一、工业机械手认识　51

二、液压控制原理分析　51

三、液压系统特点及推广　55

实践指导　56

一、液压系统安装　56

二、液压系统调试　57

任务二　电液伺服系统应用　58

能力目标　58

工作内容　58

相关知识　59

一、电液伺服机构认识　59

二、喷漆机器人系统设计　61

三、液压系统维护　64

任务三　气动机械手控制系统分析　64

能力目标　64

工作内容　65

相关知识　65

一、气压传动常用元件及基本回路　65

二、气动机械手的调试　69

项目三　位置检测技术　74

任务一　熟悉检测开关　74

能力目标　74

工作内容　74

相关知识　75

一、传感器特点与分类　75

二、接近开关　75

三、霍尔开关　77

实践指导　78

一、接近开关产品简介　78

二、接近开关主要参数　79

任务二　熟悉光栅与光电编码器　79

能力目标　79

工作内容　80

相关知识　80

一、光栅　80

二、光电编码器　83

实践指导　84

一、常用的光栅产品　84

二、常用的光电编码器　85

任务三　熟悉磁栅与磁编码器　86

能力目标　86

工作内容　87

相关知识　87

一、磁栅　87

二、磁编码器　89

实践指导　89

一、常用的磁栅产品　89

二、常用的磁编码器　90

学习领域二　运动控制技术

项目四　步进驱动系统　92

任务一　熟悉步进电机工作原理　92

能力目标　92

工作内容　92

相关知识　92

一、三相单三拍运行原理　92

二、三相六拍运行原理　94

三、小步距角电机运行原理　94

四、混合式步进电机　95

实践指导　96

一、步进电机的静态特性　96

二、步进电机的动态特性　97

任务二　了解步进驱动器原理　97

能力目标　97

工作内容　97

相关知识　97

一、步进驱动器的功能　97

二、驱动电源的工作原理　98

实践指导　99

一、双电压驱动电源　99

二、PWM调压驱动电源　100

任务三　步进驱动的应用与实践　100

能力目标　100

工作内容　101

资讯&计划　101

实践指导　101

一、SIEMENS步进驱动产品　101

二、步进驱动器的选择　102

决策&实施　103

实践指导　103

一、SIEMENS步进驱动器的

连接　103

二、驱动器的设定与调整　105

检查&评价　105

实践指导　106

项目五　交流伺服系统　107

任务一　熟悉交流伺服系统　107

能力目标　107

工作内容　107

相关知识　107

一、伺服电机运行原理　107

二、PWM逆变原理　109

实践指导　113

一、交流伺服驱动器　113

二、ΣⅤ系列伺服驱动　115

任务二　掌握交流伺服连接技术　117

能力目标　117

工作内容　118

相关知识　118

一、硬件组成　118

二、主回路连接　118

三、控制回路连接　121

实践指导　124

一、ΣV系列驱动器连接总图　124

二、主电源与电枢连接　127

三、DI/DO及位置给定连接　128

任务三　掌握驱动器功能与参数　128

能力目标　128

工作内容　129

相关知识　129

一、驱动器结构与控制方式　129

二、指令输入的形式　131

三、位置测量系统的匹配　131

四、其他功能与参数　133

实践指导　133

一、ΣV驱动器的基本参数　133

二、基本参数的设定与计算　135

任务四　交流伺服的应用与实践　136

能力目标　136

工作内容　136

资讯&计划　137

实践指导　137

一、操作单元说明　137

二、驱动器试运行与快速调试　139

三、驱动器的在线自动调整　142

决策&实施　143

实践指导　143

一、驱动器参数的设定　143

二、点动与回参考点试运行　146

三、速度控制快速调试　148

四、位置控制快速调试　150

五、驱动器在线自动调整　151

检查&评价　152

项目六　变频调速系统　153

任务一　熟悉变频调速系统　153

能力目标　153

工作内容　153

相关知识　153

一、感应电机运行原理　153

二、V/f变频控制原理　155

三、变频器　156

实践指导　158

一、FR-700系列变频器简介　158

二、FR-A700变频器性能　159

任务二　掌握变频器连接技术　160

能力目标　160

工作内容　160

相关知识　160

一、硬件组成　160

二、主回路连接　162

三、控制回路连接　163

实践指导　165

一、FR-A700变频器连接总图　165

二、信号规格　168

任务三　掌握变频器功能与参数　169

能力目标　169

工作内容　169

相关知识　169

一、变频器的操作模式　169

二、变频器运行与控制　172

三、变频器的基本设定　173

实践指导　174

一、操作模式与运行方式选择　174

二、模拟量输入选择与调整　175

三、DI/DO功能定义　177

四、电机参数的设定　178

五、变频控制参数设定　181

任务四　变频器的应用与实践　184

能力目标　184

工作内容　184

资讯&计划　185

实践指导　185

一、变频器的操作　185

二、变频器的快速调试　187

决策&实施　188

实践指导　188

一、变频器连接与检查　188

二、参数的初始化与设定　189

三、参数保护　190

检查&评价　190

学习领域三　机电一体化系统

项目七　PLC控制系统　192

任务一　熟悉PLC控制系统　192

能力目标　192

工作内容　192

相关知识　193

一、PLC的特点与功能　193

二、系统组成与PLC结构　194

三、PLC的工作原理　197

实践指导　198

一、FX系列PLC简介　198

二、FX系列PLC的规格与型号　199

任务二　掌握PLC连接技术　200

能力目标　200

工作内容　200

相关知识　201

一、PLC硬件　201

二、PLC连接　202

实践指导　205

一、FX系列PLC的I/O连接　205

二、PLC与接近开关的连接　207

任务三　掌握梯形图编程技术　208

能力目标　208

工作内容　208

相关知识　208

一、指令与编程元件　208

二、梯形图程序的编制　211

实践指导　215

一、FX系列PLC的编程元件　215

二、典型梯形图程序　216

任务四　PCL的应用与实践　218

能力目标　218

工作内容　218

资讯&计划　219

实践指导　219

一、控制系统设计原则　219

二、控制系统设计步骤　220

决策&实施　221

实践指导　221

一、系统规划　221

二、原理图设计　223

三、程序编制　228

检查&评价　229

训练&提高　229

项目八　CNC控制系统　230

任务一　熟悉CNC控制系统　230

能力目标　230

工作内容　230

相关知识　231

一、CNC控制系统　231

二、组成与原理　231

三、CNC功能　233

实践指导　235

一、KND100系列CNC简介　235

二、FANUC-0i系列CNC简介　236

任务二　掌握CNC连接技术　237

能力目标　237

工作内容　238

相关知识　238

一、开环CNC的连接　238

二、闭环CNC的连接　240

实践指导　241

一、KND100的伺服、主轴连接　241

二、KND100的I/O连接　242

任务三　CNC的应用与实践　245

能力目标　245

工作内容　245

资讯&计划　245

实践指导　246

一、了解系统组成部件　246

二、熟悉KND100操作面板　246

决策&实施　247

实践指导　247

一、伺服控制电路设计　247

二、主轴控制电路设计　248

检查&评价　249

一、强电回路识读　249

二、CNC控制回路识读　256

训练&提高　256

参考文献　257