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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