自动化设备与技术应用实践教程

前    言

职业教育的特点是专业教育，不可脱离生产实践活动的实验与实训过程，因此其专业课教材应具有“基础理论够用”“自学效果好”“工程指导性强”的“手册”特点。从目录到内容应对学科进行结构划分和知识点分类，以便学生对相关内容进行了解和总结，并在课程设计、毕业设计、顶岗实习的过程中进行相关知识点的查阅。
本教材可以作为机电控制等自动化大类专业的教学教材，也可以作为同专业工程技术人员的参考用书。编写本教材的主要目的是为毕业班学生项目教学的综合课程提供基础支持，包括顶岗实习和毕业设计，因此本教材以工业技术的应用为基础内容，并对前期课程按设备结构进行总结、归类和补充，弥补项目教学过程中的实训指导书和实训设备说明书中基础知识欠缺和操作说明不详细的缺点。在本教材的编写过程中，一方面对生产实践过程中涉及的基础理论进行介绍；另一方面从市场主流经济产品出发，根据产品形成的工艺过程及控制形式介绍一个完整的自动控制系统的典型电路结构，使学生了解并熟悉典型自动控制系统的控制方式和工艺控制过程。
本教材主要从控制系统的通用结构形式出发，注重对系统的工艺控制操作方法、操作手段、操作过程的介绍；强调系统的组成结构、系统元件的控制结构、机械的传动机构、电气传动的调速结构。部分以控制系统的基本结构和基本元件组成为内容，并以要点形式对自动控制系统的结构、控制系统的典型功能元件（包括检测元件、控制元件、执行元件、检测信号转换电路）的控制特点、控制设备的动力源结构、安全接地常识、集散控制系统及总线控制形式等进行了说明，属于设备操作的基础知识部分。第二部分以YL-221柔性生产线的安装与调试为主要内容，对设备控制各单元的硬件结构、工作流程（流程图）、主回路（电、气、液等执行元件）、控制回路（PLC外部接线图）、设备选型、顺序功能图、程序编写等以任务的形式进行了详细描述，属于项目教学过程中的操作实训部分。第三部分的项目一主要以YL-JXS机械手控制系统为内容，从应用的角度进行项目教学，并按照选型步骤总结性地给出了该系统的执行元件、控制元件、检测元件、主控单元的设备参数计算与选型表；项目二主要从设备工作环境的要求、维护与保养的方法、运行管理的制度、措施及条例等方面，做了系统性的说明。
本教材内容可使自动化类专业的学生尽快了解相关产业的生产控制过程；掌握模仿、革新、创新、发明的循序渐进的工作思路，以便毕业后能很快进入工作角色并熟悉相关设备，适应工作环境，并具有一定的分析问题和解决问题的能力。希望学生通过对本教材的学习可以了解一个行业、认识一个职业、定位一个岗位、建立一个就业理想并做好就业前的准备。
本教材由冷更新、孙达明任主编，王震生、曾艳、郑宏亮、张雨新任副主编。

本教材共三篇，主要从控制系统的通用结构形式出发，注重系统的工艺控制操作方法、操作手段、操作过程。*篇以控制系统的基本结构和基本元件组成为内容，并以要点形式说明，主要介绍自动控制系统的结构、常用电路元件、逻辑电路、控制系统的典型功能元件（包括检测元件、控制元件、执行元件、检测信号转换电路）、控制设备的动力源结构、接地常识、DCS系统及总线控制形式等。属于应知应会基础知识点的查询篇。第二篇主要以YL-221亚龙柔性生产线的安装与调试为主要内容，通过对每个站的硬件结构、工作流程（流程图）、主回路（电、气、液等执行元件）、控制回路（PLC外部接线图）、顺序功能图、程序编写等过程，以任务的形式进行了详细的描述。属于项目教学过程中的实践篇。第三篇主要从工业应用的角度介绍了电梯、机械手、除尘器系统以及工业企业节能控制的主要方面等。属于技术应用的知识扩展篇。

本教材共三篇，主要从控制系统的通用结构形式出发，注重系统的工艺控制操作方法、操作手段、操作过程。*篇以控制系统的基本结构和基本元件组成为内容，并以要点形式说明，主要介绍自动控制系统的结构、常用电路元件、逻辑电路、控制系统的典型功能元件（包括检测元件、控制元件、执行元件、检测信号转换电路）、控制设备的动力源结构、接地常识、DCS系统及总线控制形式等。属于应知应会基础知识点的查询篇。第二篇主要以YL-221亚龙柔性生产线的安装与调试为主要内容，通过对每个站的硬件结构、工作流程（流程图）、主回路（电、气、液等执行元件）、控制回路（PLC外部接线图）、顺序功能图、程序编写等过程，以任务的形式进行了详细的描述。属于项目教学过程中的实践篇。第三篇主要从工业应用的角度介绍了电梯、机械手、除尘器系统以及工业企业节能控制的主要方面等。属于技术应用的知识扩展篇。

冷更新，男，唐山工业职业技术学院机电及自动化类专业骨干教师，具备企业工作经历和多年的教学实践经验，其编写的《液压与气动控制技术》一书出版后，获得了广大院校的认可。

目　　录 

部分 基础知识篇 
章 系统 1 
1.1 自动控制系统的组成 1 
1.2 自动控制系统的分类 4 
1.3 自动控制系统的基本性能要求 12 
1.4 自动控制系统的发展 14 
1.5 电气控制系统 14 
思考题 14 
第二章 自动控制元件 16 
2.1 系统执行元件 16 
2.2 系统控制元件 30 
2.3 常用检测元件 49 
思考题 56 
第三章 动力源 58 
3.1 气源与液压源 58 
3.2 电源 59 
3.3 机电设备接地 65 
3.4 化工设备接地 65 
3.5 电气与电子设备的接地 65 
3.6 电线电缆走线与防护 65 
思考题 65 
第四章 集散控制系统和现场总线控制系统 66 
4.1 集散控制系统 66 
4.2 组态技术 69 
4.3 现场总线控制技术 72 
4.4 自动控制系统的特点分析 79 
思考题 81 
第五章 结构化综合布线技术 82 
5.1 结构化综合布线技术的发展 82 
5.2 结构化综合布线系统的构成 87 
思考题 91 
第二部分 YL-221柔性生产线实训操作篇 
项目一 落料单元的原理结构与安装调试 93 
6.1 单元简介 93 
6.2 任务一：设备选型 96 
6.3 任务二：硬件的安装与调试 115 
6.4 任务三：软件编程与调试 116 
思考题 120 
项目二 涂装烘干单元的安装与调试 121 
7.1 单元简介 121 
7.2 任务一：设备选型 125 
7.3 任务二：硬件的安装与调试 133 
7.4 任务三：软件编程与调试 135 
思考题 138 
项目三 加盖单元的安装与调试 139 
8.1 单元简介 139 
8.2 任务一：设备选型 142 
8.3 任务二：硬件的安装与调试 147 
8.4 任务三：软件编程与调试 149 
思考题 151 
项目四 顶销单元的安装与调试 152 
9.1 单元简介 152 
9.2 任务一：设备选型 154 
9.3 任务二：硬件的安装与调试 161 
9.4 任务三：软件编程与调试 163 
思考题 165 
项目五 检测及链条传送单元的安装与调试 166 
10.1 单元简介 166 
10.2 任务一：设备选型 170 
10.3 任务二：硬件的安装与调试 175 
10.4 任务三：软件编程与调试 176 
思考题 178 
项目六 分拣单元的安装与调试 179 
11.1 单元简介 179 
11.2 任务一：设备选型 189 
11.3 任务二：硬件的安装与调试 196 
11.4 任务三：软件编程与调试 197 
思考题 200 
项目七 入库单元的安装与调试 201 
12.1 单元简介 201 
12.2 任务一：设备选型 204 
12.3 任务二：硬件的安装与调试 219 
12.4 任务三：软件编程与调试 221 
思考题 221 
项目八 系统上位机（总站）的安装与调试 223 
13.1 单元简介 223 
13.2 系统总站 228 
13.3 西门子控制技术的发展与应用 234 
思考题 235 
第三部分 总结应用篇 
项目一 YL-JXS机械手的设计与应用 236 
14.1 概述 236 
14.2 任务一：机械手的选型与设计 238 
14.3 任务二：硬件的安装与调试 261 
14.4 任务三：软件编程与调试 264 
思考题 272 
项目二 自动化设备的维护与保养 273 
15.1 概述 273 
15.2 任务一：了解自动化设备及生产线的工作环境 273 
15.3 任务二：学习如何维护与保养自动化设备及生产线 276 
15.4 任务三：自动化设备及生产线维护与保养的运行管理 283 
思考题 286 
参考文献 287

本教材共三篇，主要从控制系统的通用结构形式出发，注重系统的工艺控制操作方法、操作手段、操作过程。*篇以控制系统的基本结构和基本元件组成为内容，并以要点形式说明，主要介绍自动控制系统的结构、常用电路元件、逻辑电路、控制系统的典型功能元件（包括检测元件、控制元件、执行元件、检测信号转换电路）、控制设备的动力源结构、接地常识、DCS系统及总线控制形式等。属于应知应会基础知识点的查询篇。第二篇主要以YL-221亚龙柔性生产线的安装与调试为主要内容，通过对每个站的硬件结构、工作流程（流程图）、主回路（电、气、液等执行元件）、控制回路（PLC外部接线图）、顺序功能图、程序编写等过程，以任务的形式进行了详细的描述。属于项目教学过程中的实践篇。第三篇主要从工业应用的角度介绍了电梯、机械手、除尘器系统以及工业企业节能控制的主要方面等。属于技术应用的知识扩展篇。

冷更新，男，唐山工业职业技术学院机电及自动化类专业骨干教师，具备企业工作经历和多年的教学实践经验，其编写的《液压与气动控制技术》一书出版后，获得了广大院校的认可。