以机电软一体化为核心,结合工程实际案例,教您如何完成装...

一、《装备自动化工程设计与实践》

机械装备自动化方案的工程化设计与实现涉及的知识面很宽，《装备自动化工程设计与实践》以提高工业自动化工程师的工程化设计能力及专业技能为目标，针对现代机械制造业的实际需求，以机电软一体化为核心，结合工程实际案例，将进行这一过程的所需知识贯穿起来，阐述机械装备自动化方案设计的方法与步骤。《装备自动化工程设计与实践》内容包含系统技术构成、设计准则、关键技术、项目管理、模块化设计、系统集成等，从工程实用化设计的角度出发，完整地对系统方案设计、硬件配置、自动化方案的开发工具与现代设计方法、控制软件工程化设计、仿真与控制系统无缝集成、控制网络等内容进行了系统阐述，对多种设计方案进行比较分析，使读者能够在一个高的技术水平起点掌握系统设计、工程实现、项目管理的方法。

　　《装备自动化工程设计与实践》可作为工科院校自动化、电气工程、机械制造专业的本科生和研究生的参考教材，也可作为机电一体化系统制造和销售工程师的培训教材。



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Preface

序

前言

第1章装备制造与自动化集成导论

1.1制造自动化面临的问题

1.2装备制造业与自动化技术的发展趋势

1.2.1机电软一体化

1.2.2个性化方案与大批量生产

1.2.3能效的追求

1.3工程师的使命

1.4机械自动化方案的工程化设计要点

第2章现代机电一体化系统技术构成

2.1传感器

2.1.1传感器的基本概念

2.1.2传感器的基本特性

2.1.3传感器的选型准则

2.1.4传感器的标定与校准

2.2执行机构

2.2.1执行机构的分类与比较

2.2.2电动执行机构

2.2.3液动执行机构

2.2.4气动执行机构

2.3PLC技术

2.3.1PLC简介

2.3.2人机界面

2.3.3分时多任务操作系统与I/O处理

2.3.4系统维护与管理

2.4运动控制系统

2.4.1基于PLC的运动控制系统结构组成与分类

2.4.2交流伺服驱动器

2.4.3位置检测系统

2.4.4电动机

2.4.5减速器

2.5现场总线与工业以太网

2.5.1现场总线

2.52工业以太网

2.53实时以太网Powerlink

2.6集成安全技术

2.6.1集成安全系统

2.6.2贝加莱安全PLC

2.6.3安全PLC与常规PLC的区别

2.6.4安全PLC系统的基本结构

2.6.5集成安全系统的特点与配置基本原则

2.6.6集成安全运动控制系统

第3章项目管理

3.1装备自动化项目管理概念

3.2项目管理要点

3.2.1范围管理

3.2.2进度管理

3.2.3人力资源管理

3.2.4成本管理

3.2.5质量管理

3.2.6风险管理

3.3项目管理过程

第4章装备自动化的模块化设计

4.1模块化设计的定义与意义

4.1.1模块的定义

4.1.2为批量定制提供实现基础

4.1.3提升效能与降低风险

4.2装备自动化的模块化设计

4.2.1需求分析及模块划分

4.2.2系统分解

4.2.3模块标准化设计

4.2.4定制化整合

4.3电气系统的模块化设计

4.3.1电气模块化设计原则

4.3.2总线是模块之间的纽带

4.3.3分布式控制

4.4软件的模块化设计

4.4.1软件模块化设计案例分析

4.4.2控制软件的设计规范

4.4.3模块测试与整合

4.5模块化设计案例分析

4.5.1电气组件模块化

4.5.2软件功能模块化

第5章机电一体化系统硬件的精准配置

5.1机电一体化系统的配置准则

5.1.1最佳传动比

5.1.2最佳惯量匹配

5.2机电一体化硬件选型设计

5.2.1系统选型流程及注意事项

5.2.2驱动机构的转动惯量

5.2.3运动曲线

5.2.4减速器选型

5.2.5电动机选型

5.2.6驱动器选型

5.2.7外部制动电阻选型

5.2.8SERVOsoft选型案例

第6章系统仿真与算法设计

6.1自动化方案的仿真工具

6.1.1与控制软件平台实现无缝对接的MATLAB/Simulink

6.1.2Simulink自动代码生成

6.2滤波器设计

6.2.1一阶惯性滤波器

6.2.2高阶巴特沃斯滤波器

6.3设计案例1——多温区系统温度控制

6.3.1系统概述

6.3.2建模与仿真

6.3.3控制策略设计

6.3.4自动代码生成与系统调试

6.3.5控制效果分析

6.4设计案例2——多质量体扭转控制系统

6.4.1系统概述

6.4.2建模与仿真

6.4.3控制策略设计

6.4.4自动代码生成与系统调试

6.4.5控制效果分析

第7章凹版印刷机控制系统设计实例

7.1凹版印刷机系统

7.2凹版印刷机控制需求分析

7.3凹版印刷机控制系统的硬件配置

7.4集成套色系统

7.5收料系统控制方案设计

7.6凹版印刷机的软件设计

7.6.1模块化软件设计的需求分析

7.6.2用户界面和程序框架设计

7.6.3模块化的程序编制

7.6.4套色信号处理任务描述文档

7.6.5人机界面

7.6.6软件整合测试

二、《自动化生产线安装与调试》

《自动化生产线安装与调试》是国家骨干高职院校哈尔滨职业技术学院重点建设项目电气自动化技术专业教材，应CDIO项目课程改革的需要而编写的，与企业共同研究开发，以自动化生产线实训考核装置为教学项目，展开工程实践项目训练。本书将自动化生产线上所涉及的传感器技术、可编程控制技术、电机与电气控制技术、气动与液压技术、工业机械手技术、计算机通信技术和触摸屏组态技术等内容融合为一体，进行基于工程项目的设计与运行，突出职业能力的培养。



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专业教材编写说明
前言
项目一自动供料机设计与运行1
【项目构思】1
一、自动线的认知3
（一）自动机的通用结构3
（二）自动机的控制系统4
（三）自动线的定义、特点及应用5
（四）自动线的组成及类型5
（五）自动线的控制系统6
（六）自动生产线实例7（七）自动机的生产率分析8
（八）自动线的生产率分析10
（九）提高自动机与自动线生产率的途径10
（十）自动机与自动线的工艺方案选择10
（十一）几种典型生产线在轻工业生产中的应用13
二、自动供料机的结构14
三、自动供料机的气动控制系统15
（一）气源装置15
（二）空气净化处理装置21
（三）标准双作用直线气缸22
（四）单电控电磁换向阀、电磁阀组23
四、传感器25
（一）磁性开关26
（二）电感式接近开关26
（三）漫射式光电接近开关27
（四）接近开关的图形符号29
五、常用低压电器元件29
【项目设计】30
一、自动供料机零部件结构测绘设计30
二、气动控制回路设计31
三、电气控制回路设计33
四、PLC程序设计35
【项目实现】35
一、机械结构安装35
二、气路连接和调试38
三、电气接线38
四、自动供料机单站控制38
【项目运行】38
【工程训练】40
〖1〗目录〖1〗自动化生产线安装与调试项目二自动分拣系统设计与运行43
【项目构思】44
一、自动分拣系统的结构和工作过程45
（一）传送和分拣机构46
（二）传动带驱动机构46
二、旋转编码器概述46
三、西门子MM420 变频器简介48
（一）MM420 变频器的安装和接线49
（二）MM420变频器的BOP操作面板50
（三）MM420变频器的参数50
（四）MM420变频器的参数访问53
（五）常用参数设置举例54
【项目设计】58
一、自动分拣系统零部件结构测绘设计58
二、气动控制回路设计58
三、电气控制回路设计59
四、PLC程序设计61
【项目实现】62
一、机械结构安装62
二、气路连接和调试63
三、电气接线63
四、自动分拣系统单站控制63
（一）高速计数器的编程63
（二）程序结构68
【项目运行】68
【工程训练】70
一、测量不同组合工件的高度70
二、S18UIA超声波传感器在传送带上的安装71
三、超声波传感器的接线71
四、用S7224XP PLC作控制器72
（一）工件高度测量方法简介72
（二）编程思路72
项目三装配生产线设计与运行75
【项目构思】76
一、项目分析76
二、项目实施条件76
【项目设计】77
一、装配生产线辅助装置输送机械手装置的设计78
（一）了解输送装置的结构与工作过程78
（二）认知伺服电动机及伺服驱动器80
（三）松下MINAS A5系列AC伺服电动机驱动器82
（四）S7200 PLC 的脉冲输出功能及位控编程87
（五）输送机械手安装96
（六）编写和调试PLC控制程序105
二、装配线工艺过程设计108
【项目实现】110
一、硬件实现110
（一）元件的检查112
（二）输送机械手装置侧的安装112
（三）自动供料机装置侧的装配及定位安装113
（四）自动冲压机装置侧的装配及定位安装114
（五）组装机装置侧的装配及定位安装116
（六）自动分拣系统装置侧的装配及定位安装117
（七）装配生产线主气路连接119
（八）装配生产线电源电路连接121
二、软件实现122
【项目运行】138
一、手动工作模式测试运行139
（一）自动供料机的手动工作模式测试139
（二）自动冲压机的手动工作模式测试139
（三）组装机的手动工作模式测试139
（四）自动分拣系统手动工作模式测试139
（五）输送机械手的手动工作模式测试139
二、全线运行模式测试140
（一）复位过程140
（二）自动供料机的运行140
（三）输送机械手运行1140
（四）自动冲压机运行140
（五）输送机械手运行2140
（六）组装机运行140
（七）输送机械手运行3141
（八）自动分拣系统运行141
（九）停止指令的处理141
【工程训练】148
附录149
附录A“自动化生产线安装与调试”训练题A149
附录B“自动化生产线安装与调试”训练题B163
附录CCDIO课程项目报告书177
参考文献179

     1）根据电气自动化技术专业所必须具备的综合职业能力，按照“以能力为本位、以职业实践为主线，以实际工程项目为载体”的总体设计要求，以培养自动化生产线安装与调试所需要的技能和相关职业岗位能力为基本目标，采用CDIO工程教育理念编写，将知识、技能、素质的培养有机地融合在每个项目中。

　　2）本书在编写过程中坚持将自动化生产线的核心知识点融入典型的项目中，打破了传统的气动与液压技术、电机与电气控制技术、传感器技术、可编程序控制技术、计算机通信技术课程体系，不以知识的系统性串联课程体系，而以完成工程项目为目标串联课程体系，并且以小组合作学习的方式在完成任务的过程中达到核心知识点与核心技能点的独立学习，培养自主学习能力。

　　3）与企业专家共同设计并开发了教学项目，项目的选择具有典型性、实用性、职业性、开放性和可拓展性。

　　4）利用本书，在教学过程中可采用项目驱动式教学模式。学生在完成项目的过程中通过构思、设计、实现、运行四部分完成项目。与本书配套的还有教学课件等教学资源。