工业控制电子学 设备、系统与应用 第2版PDF格式文档图书下载

2.5.5　光电插件 4 1

第1章　工业控制系统概述 3

目录 3

第1篇　工业控制综述 3

1.1 工业控制分类 4

1.1.1 运动控制和过程控制 4

1.1.2　开环、闭环系统 6

1.2　开环、闭环系统的组成 8

1.3 反馈控制 9

1.4　反馈的实际应用 11

1.5 闭环系统的动态响应 12

1.6　前馈控制 12

1.7 习题 14

第2章　接口设备 16

2.1 放大器 16

2.1.1 晶体管 17

2.1.2　运算放大器 20

2.2　信号处理器 23

2.2.1 积分运算放大器 24

2.2.2　微分运算放大器 25

2.2.3　波形施密特触发器 26

2.3 比较器 27

2.3.1　运放比较器 27

2.3.2　差分运算放大器 28

2.3.3　数字数值比较器 30

2.4　半导体控制器件 31

2.4.1 晶体管开关 32

2.4.2　半导体闸流管 33

2.5　光电连接设备 39

2.5.1 光敏二极管 39

2.5.2　光敏晶体管 40

2.5.3 光敏SCR 40

2.5.4　光敏双向晶闸管 41

2.6　数模转换器 42

2.7　模数转换器 45

2.8 定时器 49

2.8.1 555非稳态多谐振荡器 50

2.8.2 555单稳态多谐振荡器 52

2.9 习题 54

第2篇 控制器 59

第3章 控制器的操作 59

3.1 控制模式 59

3.2 开关控制 60

3.3 比例控制 63

3.3.1 控制器放大 65

3.3.2 静态误差 66

3.4 比例-积分控制 69

3.5 比例积分微分控制 71

3.6 模糊控制概论 75

3.7 模糊集合 75

3.8 隶属函数 76

3.9 模糊逻辑的应用 77

3.10 模糊逻辑微控制器 84

3.11 小结 85

3.12 习题 85

第3篇 电动机 89

第4章直流电动机 89

4.1 运行原理 89

4.2 旋转运动 91

4 4 磁场控制 94

4.5 反电动势 94

4.3 实用直流电动机 94

4.6 电枢反应 95

4.7 电动机的选择 96

4.7.1 调速 96

4.7.2　转矩 97

4.7.3 功 99

4.7.4 马力 99

4.7.5 电机的功率消耗 100

4.7.6 电机效率 100

4.8 相互影响 101

4.9 电动机的基本构造 102

4.10 电动机的分类 103

4.10.1 并励式电动机 103

4.10.2 串励式电动机 106

4.10.3 复励式电动机 107

4.10.4 双向直流电动机 109

4.11 线圈端识别 109

4.12 习题 109

第5章 交流电动机 112

5.1 基本原理 112

5.1.1 交流磁场 113

5.1.2 旋转磁场 114

5.2 结构与操作 115

5.2.1 定子结构 115

5.2.2 转子结构 117

5.2.3 操作原理 119

5.3 单相感应电机 121

5.4 电阻启动感应电动机 122

5.5 电容启动感应电动机 123

5.6 罩极式电动机 125

5.8 通用式电动机（交直流两用电机） 127

5.7 自检修分相型交流电动机 127

5.9 相电动机 128

5.10 感应电动机 128

5.11 绕线转子式电动机 130

5.11.1 启动 131

5.11.2 速度控制 131

5.1 2 同步电机 132

5.12.1 启动同步电机 133

5.12.2 实现同步速度 133

5.12.3 功率因数矫正 135

5.13 习题 136

第6章 伺服电动机 138

6.1 直流伺服电动机 138

6.2 绕线电枢永磁式电动机 139

6.3 动圈式电机 139

6.4 无刷式直流电动机 141

6.5 步进电机 143

6.6 永磁式步进电机 144

6.7 可变磁阻式步进电机 145

6.7.1 步进电机相关术语 147

6.7.2 微步进 147

6.8 交流伺服电动机 148

6.9 习题 149

第4篇 调速驱动装置 153

第7章 直流调速器 153

7.1 直流调速器的基本原理 153

7.2 可变电压直流调速器 155

7.2.1 电机速度控制 156

7.2.2 速度调节 157

7.2.3 IR补偿 158

7.2.4 电流限制 159

7.2.5 高速／低速调节 159

7.2.7 参数调节的方法 160

7.2.6 加速／减速调节 160

7.2.8 励磁电流速度控制 161

7.2.9 负载特性 161

7.3 电机制动 163

7.3.1 动态制动 164

7.3.2 再生制动 165

7.4 习题 166

第8章 交流调速器 168

8.1 交流调速器的基本原理 169

8.2 交流调速系统 170

8.3 可调电压变频器 171

8.3.1 组成部分 171

8.3.2 变频器的操作 175

8.3.3 控制电路的操作 177

8.3.4 基极驱动器 178

8.3.5 电压／频率比 179

8.4 脉宽调制驱动 184

8.5 磁束向量驱动 188

8.6 由交流调速器驱动的电机 192

8.7 控制面板的输入及驱动功能 193

8.7.1 输入项 194

8.7.2 驱动功能 195

8.8 变频器的自保护功能 196

8.9 电机制动 197

8.10 习题 198

第5篇 过程控制及仪表 203

第9章 压强系统 203

9.2.1 高度 204

9.2.2 重量 204

9.1 压强定律 204

9.2 液体的特性 204

9.2.3 温度 206

9.2.4 大气压强 206

9.2.5 机械设备 207

9.3 气体的特性 207

9.3.1 气体的温度 207

9.3.2 气体容器的体积 207

9.3.3 从容器中抽出气体 208

9.4 压强的度量 208

9.4.1 表压的度量 208

9.4.2 绝对压强的度量 209

9.4.3 差压度量 211

9.4.4 具空度的度量 211

9.6 非电子式压强传感器 212

9.6.1 液柱定标 212

9.5 压强测量仪器 212

9.6.2 机械定标 215

9.7 电子压强传感器 217

9.7.1 半导体应变计 217

9.7.2 横向电压应变计 218

9.7.3 可变电容压强计 218

9.8 压强控制系统 219

9.8.1 液压系统 219

9.8.2 气压系统 220

9.8.3 真空系统 221

9.8.4 静压系统 222

9.8.5 蒸汽系统 222

9.9 习题 223

第10章 温度控制 225

10.1 关于温度的基本理论 225

10.2 热控制系统 226

10.3 热传递 226

10.4.1 工业炉 227

10.4 热源 227

10.4.2 冷却系统 228

10.5 温度测量 230

10.6 温度指示装置 230

10.6.1 蜡笔 231

10.6.2 油漆 231

10.6.3 圆球 231

10.6.4 标签 231

10.6.5 液晶指示器 231

10.6.6 充液温度计 232

10.7 电子传感器 233

10.7.1 电热调节器 233

10.7.2 电阻式温度检测器 236

10.7.3 热电偶 237

10.7.4 探头组合件 242

10.7.5 辐射测温法 243

10.8 习题 246

第11章 流量控制 248

11.1 系统概念 248

11.2 流量的度量单位 250

11.2.1 体积流量 250

11.2.2 质量流量 250

11.3 固体流的测量 251

11.4 流体流的测量 252

11.4.1 管流法则 252

11.4.2 雷诺数 253

11.4.3 流体流量计的分类 253

11.5 电子传感器 258

11.51 科里奥利流量计 258

11.5.2 转子流量探测器 258

11.5.4 热式流量计 259

11.5.3 电磁流量探测器 259

11.5.5 涡流流量计 260

11.56 超声波流量计 261

11.5.7 飞行时间流量计 262

11.6 流量计的安装 262

11.7 流量计的选取 263

11.8 习题 263

第12章 物位控制系统 265

12.1 个物位控制系统 266

12.1.1 动力源 266

12.1.2 传送系统 267

12.2 测量方法 267

12.2.1 点物位测量 267

12.2.2 连续物位测量 268

12.3 物位测量方法 268

12.3.1 目测法 268

12.3.2 漂浮和排量法 269

12.4 电子传感器 274

12.4.1 电导探针 274

12.4.2 电容探针 275

12.4.3 超声波传感器 276

12.5 物位传感器的选取 276

12.6 习题 277

第13章分析仪表 279

13.1 pH值的测量和控制 279

13.1.1 pH值的测量 282

13.1.2 控制pH值 284

13.2 导电率 286

13.2.1 导电率电极探测器 287

13.2.2 导电率电感探测器 288

13.2.3 导电率应用和控制 289

13.3 燃烧分析和控制 290

13.3.1 可燃气体 290

13.3.2 烃类气体 291

13.3.3 控制燃烧 293

13.4 湿度 293

13.4.1 湿度的定量测量 293

13.4.2 绝对湿度传感器 294

13.4.3 相对湿度传感器 295

13.4.4 露点测量 297

13.4.5 湿度控制 299

13.5 采样测量系统 299

13.6 习题 300

第14章 工业过程技术与仪表 301

14.1 分批过程 302

14.1.1 控制要求 302

14.1.2 分批过程的种类 303

14.2 连续过程 304

14.3 仪器测量 307

14.4 测量装置（传感器） 308

14.4.1 动态 309

14.4.2 静态 309

14.5 反馈回路接口设备 312

14.5.1 发送器 312

14.5.2 换能器 313

14.6 控制器 316

14.6.1 气动控制器 316

14.6.2 安装式面板控制器 316

14.6.3 个人电脑 317

14.6.4 可编程逻辑控制器 318

14.6.5 离散控制系统（DCS） 318

14.7 监控设备 318

14.7.1 指示器 318

14.7.2 警报器 319

14.8 操作设备（终端控制元件） 320

14.7.3 记录器 320

14.9 仪表符号表示 328

14.9.1 通用仪器符号 328

14.9.2 标签编码 329

14.9.3 线条符号 331

14.9.4 阀门和执行器符号 332

14.9.5 解读一个回路 334

14.9.6 信息模块 335

14.10 习题 336

第15章 过程控制方法 338

15.1 开环控制 339

15.2 闭环控制 339

15.3 单变量控制回路 341

15.3.1 仪器的响应时间 341

15.3.2 被控变量的纯延迟 342

15.3.3 死区时间 343

15.4 控制器的选取 344

15.5 开关控制 344

15.6 连续控制 348

15.6.1 比例模式 348

15.6.2 积分模式 353

15.6.3 微分模式 355

15.7 控制器的整定 358

15.7.1 试错整定方法 359

15.7.2 Zieg1er-Nicho1s整定方法 360

15.7.3 Zieg1er-Nicho1s连续振荡法 361

15.7.4 Zieg1er-Nicho1s反应曲线整定法 366

15.7.5 直接合成法 370

15.7.6 控制器自整定 374

15.8 先进控制技术 374

15.8.1 串级控制 374

15.8.2 前馈控制 377

15.8.3 比值控制 379

15.8.4 自适应控制 380

15.9 习题 381

第6篇 检测传感器 389

第16章 工业检测传感器及接口技术 389

16.1 限位开关 390

16.2 接近检测器 390

16.3 电感式接近开关 391

16.3.1 电感式接近开关的组件 391

16.3.2 电感式接近开关的操作 393

16.4 电容式接近开关 397

16.5 霍耳效应传感器 401

16.5.1 线性霍耳效应传感器 402

16.5.2 数字式霍耳效应传感器 403

16.5.4 应用 404

16.5.3 运作模式 404

16.6 光电传感器 405

16.6.1 光源 405

16.6.2 光敏元件 406

16.6.3 感应电路 406

16.7 检测方式 408

16.7.1 对置感应方式 408

16.7.2 回射感应方式 409

16.7.3 散射感应法 411

16.7.4 聚焦感应方式 411

16.7.5 镜面感应法 412

16.7.6 色彩标记感应法 412

16.8 光电传感器封装形式 414

16.9 操作说明 416

16.9.1 灵敏度 416

16.9.2 额外增益 417

16.9.3 对比度 418

16.9.4 视角 418

16.9.5 传感器响应 419

16.10　传感器接口技术 420

16.10.1 开关信号 421

16.10.2 模拟信号 428

16.11 习题 429

第7篇 可编程控制器 435

第17章 可编程控制器概述 435

17.1 工业电机控制电路 435

17.1.1 连线 436

17.1.2 机械连接 436

17.1.3 可作为输入设备的元件 437

17.1.4 可作为输出设备的元件 439

17.2.2 “或”逻辑 442

17.2.1 “与”逻辑 442

17.2 分段传递式梯形逻辑图 442

17.2.3 “非”逻辑 443

17.2.4 “与非”逻辑 443

17.2.5 “或非”逻辑 443

17.2.6 启动／停止联锁电路 444

17.3 创建一张梯形图 444

17.3.1 修改一 445

17.3.2 修改二 445

17.3.3 修改三 446

17.3.4 修改四 446

17.3.5 多水平连接控制 446

17.3.6 梯形电路中各个元件的标注及连接 447

17.4 电机控制启动器电路 448

17.4.1 控制电路部分 450

17.4.2 PLC元件概述 452

17.5 集成框架 453

17.6 电源 454

17.7 PLC编程单元 454

17.7.1 掌上编程器 455

17.7.2 专用终端 455

17.7.3 微型计算机 455

17.8 输入／输出部分 456

17.8.1 输入模块 456

17.8.2 输出模块 458

17.8.3 模块终端 458

17.9 处理器单元 459

17.9.1 中央处理单元 460

17.9.2 算术逻辑单元 460

17.9.3 存储器 460

17.10 编址 463

17.10.1 字地址 464

17.10.2 单元地址 465

17.10.3 位地址 465

17.10.4 输入／输出地址 466

17.11 数据存储器地址与I/O模块之间的关系 467

17.12 习题 469

第18章 PLC的基本设计原理 472

18.1 PLC的程序执行 472

18.2 梯形图编程语言 474

18.3 梯形图编程 474

18.4 分段逻辑指令 475

18.5 定时器指令 478

18.6 计数器指令 483

18.7 数据处理指令 486

18.7.1 数据传送 486

18.7.2 数据转换 488

18.7.3 数据比较 490

18.8 算术运算 491

18.9 编写程序 495

18.10 习题 496

第19章 高级编程，PLC接口连接和故障检修 499

19.1 jump（跳转）指令 499

19.2　数据处理 501

19.2.1　移位寄存器 502

19.2.2　序列发生器 507

19.2.3 可编程控制器接口 510

19.3 离散I/O模块 510

19.3.1 离散输入模块 511

19.3.2　离散输出模块 514

19.4 I/O端口的故障检修 517

19.5 模拟输入和输出信号 519

19.5.1 模拟输入模块 519

19.5.2 模拟输出模块 521

19.6 特殊用途的模块 524

19.6.1 条形码模块 524

19.6.2 射频模块 526

19.6.3 可视化系统模块 526

19.6.4 PID控制模块 527

19.6.5 模糊逻辑模块 527

19.6.6 步进电机模块 527

19.6.7 热电偶模块 527

19.7 可编程控制器的故障检修 528

19.8 习题 529

第8篇 运动控制 533

第20章 运动控制反馈装置 533

20.1 角速度反馈装置 533

20.2 角位移反馈装置 534

20.2.1 电位计 534

20.2.2 光学编码器 535

20.2.3 分解器 542

20.3 线性位移反馈装置 546

20.3.1 感应式传感器 546

20.3.2 线性差动变压器 547

20.3.3 线性位移转换器 549

20.4 习题 550

第21章 运动控制单元 552

21.1 运动控制参数 552

21.1.1 位置控制 552

21.1.2 速度控制 553

21.1.3 加速／减速控制 553

21.1.4 转矩控制 553

21.2 运动控制单元 553

21.2.1 操作员界面 553

21.2.5　反馈 554

21.3 术语 554

21.2.2　控制器 554

21.2.4　执行器 554

21.2.3　放大器 554

21.4　操作员界面模块 555

21.5　控制器模块 555

21.6　放大器模块 557

21.7　执行器模块 558

21.7.1　电动机 558

21.7.2 传动系统 561

21.7.3　定位 563

21.8 反馈传送模块 565

21.8.1 存在指示器 565

21.8.2 位置传送器 565

21.9 习题 566

22.1 闭环速度伺服系统 568

第22章 伺服装置的基本原理 568

22.2 bang-bang位置伺服系统 570

22.3 比例位置伺服系统 570

22.3.1 模拟位置伺服系统 571

22.3.2 电动液压线性位置伺服系统 571

22.4 伺服装置特性 573

22.5 设计位置伺服系统 574

22.5.1 点到点位置控制 574

22.5.2 曲线位置控制 577

22.6 数字控制器 577

226.1 电流环 577

22.6.2 速度环 578

22.6.3 位置环 579

22.7 伺服装置的调整 581

22.8 主从式伺服系统 581

22.9 习题 584

第23章 功能性工业系统 586

23.1 数字位置控制 586

23.2 润滑钻床 589

23.3 包装分类机 590

23.4 热压铸成形机 593

23.5 列式灌瓶机 595

23.6 批量油漆灌装机 598

23.7 X.Y轴向注药器 600

23.8 塑料模压机 603

23.8.1 漏斗物位控制电路 605

23.8.2 圆筒温度控制电路 606

23.83 压强控制环电路 608

23.8.4 模具温度控制电路 610

23.9 习题 610

附录A 奇数题号的习题答案 612

附录B 术语表 624

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