机电一体化技术（王辉）

机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成并发展起来的一门新兴的综合性技术学科，正日益得到普遍重视和广泛应用。机电一体化技术几乎涉及社会的各个方面，它的产品包括数控机床、自动化生产线、工业机器人、汽车电子化产品、航空航天器、自动仓库、自动化办公设备（如打印机、复印机、扫描仪）、医疗产品（如核磁共振扫描仪）、家用产品（如数码相机、自动洗衣机）等，与传统机电产品相比，它具有小型化、多功能、高精度、高可靠性、柔性化、智能化等特点。

本书以德国AHK机电一体化考核实训系统为载体，以机电一体化共性关键技术为基础，围绕各种技术的实际应用编写知识框架，可使读者了解和熟悉机电一体化的基本概念、关键技术、设计方法以及机电一体化技术发展，特别是对机电一体化系统设计、安装与调试中所涉及的关键技术，如PLC、传感器技术、变频器技术、气动技术、现场总线及工业组态技术等的实际应用进行了系统介绍，为后续专业课打下理论基础。

本书可以作为高职高专及中职院校的机械、电气、信息类等相关专业的教师和学生的教材和参考书，也可以作为相关科技人员、工程技术人员的学习和参考资料。

本书由盘锦职业技术学院王辉、盘锦高级技工学校王晗、盘锦职业技术学院于文强担任主编，盘锦职业技术学院陈金阳、王敏也参与了编写工作。此外，在编写过程中，本书还得到了辽宁省信息技术职业教育集团的大力支持，在此表示真诚的谢意。

由于编者水平有限，书中难免有不当之处，恳请广大读者批评指正。

编者

2020年6月

    《机电一体化技术》从工程实际应用角度出发，系统地对机电一体化系统设计、安装与调试中所涉及到的PLC、传感器、伺服驱动、现场总线及工业组态等相关技术的应用进行认知性介绍。书中内容采用项目、任务的形式编排，与实际工作紧密结合。配套大量习题，便于学生对照练习检查学习效果。

    《机电一体化技术》可以作为高职高专及中职院校的机械、电气、信息类等相关专业的教师和学生的教材和参考书，也可以作为相关科技人员、工程技术人员的学习和参考资料。

项目1 机电一体化认知

任务1.1了解机电一体化基本概念1

1.1.1任务目标1

1.1.2知识技术准备2

1.1.2.1机电一体化定义2

1.1.2.2机电一体化系统的组成与功能2

1.1.2.3机电一体化系统设计方法4

1.1.2.4机电一体化发展方向6

1.1.3任务实施9

任务1.2初识机电一体化系统10

1.2.1任务目标10

1.2.2知识技术准备11

1.2.2.1机械技术11

1.2.2.2自动控制技术11

1.2.2.3控制及计算机信息处理技术14

1.2.2.4传感器与检测技术17

1.2.2.5驱动技术18

1.2.2.6系统总体技术20

1.2.3任务实施21

习题25

项目2 机电一体化关键技术的应用认知

任务2.1机械技术在机电一体化系统中的应用认知29

2.1.1任务目标29

2.1.2知识技术准备30

2.1.2.1机械传动机构31

2.1.2.2机械导向机构39

2.1.2.3机械支承机构43

2.1.2.4机械执行机构48

2.1.3任务实施53

2.1.3.1滚动导轨应用案例的认知53

2.1.3.2滚珠丝杠副应用案例的认知54

2.1.3.3轴承应用案例的认知55

2.1.3.4自动供料机构的认知56

任务2.2PLC在机电一体化系统中的应用认知57

2.2.1任务目标57

2.2.2知识技术准备58

2.2.2.1PLC的产生58

2.2.2.2PLC基本组成62

2.2.2.3PLC工作原理64

2.2.2.4电气控制与PLC技术65

2.2.2.5PLC程序设计语言67

2.2.3任务实施69

2.2.3.1PLC基本结构与使用认知69

2.2.3.2PLC应用编程实例认知72

2.2.3.3PLC网络通信的应用认知75

任务2.3传感器在机电一体化系统中的应用认知80

2.3.1任务目标80

2.3.2知识技术准备81

2.3.2.1传感器的定义及组成81

2.3.2.2接近传感器82

2.3.2.3温度传感器83

2.3.2.4位移传感器84

2.3.2.5速度与加速度传感器86

2.3.2.6力、压力和扭矩传感器87

2.3.2.7视觉、触觉及味觉等感知传感器87

2.3.3任务实施88

2.3.3.1磁性开关的应用认知88

2.3.3.2光电传感器的应用认知89

2.3.3.3光纤式光电传感器的应用认知90

2.3.3.4电感式接近开关的应用认知91

2.3.3.5电容式接近开关的应用认知91

2.3.3.6光电编码器的应用认知92

2.3.3.7温度传感器及其变送器的应用认知93

2.3.3.8压力传感器及其变送器的应用认知94

任务2.4电气驱动技术在机电一体化系统中的应用认知94

2.4.1任务目标94

2.4.2知识技术准备95

2.4.2.1步进电动机及其驱动技术的认知95

2.4.2.2伺服电动机及其驱动技术的认知96

2.4.2.3三相异步电动机及其驱动技术的认知97

2.4.3任务实施100

2.4.3.1变频器结构的认知100

2.4.3.2变频器调速应用案例的认知102

任务2.5气动技术在机电一体化系统中的应用认知105

2.5.1任务目标105

2.5.2知识技术准备105

2.5.2.1气压传动工作原理及系统组成105

2.5.2.2气动执行元件107

2.5.2.3气动控制元件108

2.5.2.4气动系统中的基本控制回路111

2.5.3任务实施113

2.5.3.1气泵的认知113

2.5.3.2气动执行元件的认知113

2.5.3.3气动控制元件的认知115

任务2.6人机界面在机电一体化系统中的应用认知116

2.6.1任务目标116

2.6.2知识技术准备117

2.6.2.1工业组态软件117

2.6.2.2人机界面（HMI）119

2.6.3任务实施120

2.6.3.1人机界面的总体认知120

2.6.3.2人机界面的工程案例认知120

习题125

参考文献132

    《机电一体化技术》从工程实际应用角度出发，系统地对机电一体化系统设计、安装与调试中所涉及到的PLC、传感器、伺服驱动、现场总线及工业组态等相关技术的应用进行认知性介绍。书中内容采用项目、任务的形式编排，与实际工作紧密结合。配套大量习题，便于学生对照练习检查学习效果。

    《机电一体化技术》可以作为高职高专及中职院校的机械、电气、信息类等相关专业的教师和学生的教材和参考书，也可以作为相关科技人员、工程技术人员的学习和参考资料。

《机电一体化技术》以机电一体化共性关键技术为基础，图文对照讲解。