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第1章 概论1

1.1机电一体化的概念和发展概况1

1.2机电一体化的机械系统的组成2

1.3机电一体化的机械系统的评价3

1.4机械加工自动化的发展4

第2章 工业控制计算机7

2.1概述7

2.1.1工业现场计算机控制的特点和要求7

2.1.2工业控制计算机的组成及工作原理7

2.1.3工业控制计算机的总线结构8

2.1.4工业控制计算机种类及其发展13

2.2工业PC15

2.2.1工业PC的发展15

2.2.2工业PC的特点15

2.2.3工业PC产品系列16

2.2.4工业控制组态软件31

2.2.5新一代嵌入式工业控制计算机——PC/104工业PC32

2.3可编程序控制器（PLC）36

2.3.1可编程序控制器概述及工作原理36

2.3.2OMRONC200H可编程序控制器49

2.3.3OMRONCQM1可编程序控制器79

2.4单片机95

2.4.1单片机概述95

2.4.2MCS-51单片机96

2.4.3单片机系统扩展及应用112

2.4.4单片机开发系统简介119

第3章 机械参数检测与接口电路122

3.1概述122

3.2传感器定义及分类122

3.3常用的传感器124

3.3.1机械式传感器124

3.3.2电阻式传感器124

3.3.3电感式传感器126

3.3.4压电式传感器127

3.3.5磁电式传感器127

3.3.6半导体敏感元件128

3.3.7其他类型检测技术130

3.4现代传感器——集成传感器与智能传感器131

3.5对传感器的要求131

3.6机械参数检测132

3.6.1位移的测量132

3.6.2速度的测量137

3.6.3力和压力的测量139

3.6.4流量的测量141

3.6.5温度的测量143

3.6.6开关型信号及其检测145

3.7检测传感器与计算机的接口技术149

3.7.1开关量接口电路149

3.7.2数字量接口电路153

3.7.3模拟量输入输出接口电路155

第4章 驱动元件及其计算机控制166

4.1步进电机和驱动电源166

4.1.1步进电机的结构和工作原理166

4.1.2步进电机的基本特性167

4.1.3步进电机驱动电源169

4.1.4步进电机的计算机控制177

4.1.5步进电机的选择178

4.2直流伺服电机及其控制179

4.2.1伺服系统的要求179

4.2.2直流伺服电机结构和速度控制原理180

4.2.3直流伺服电机的基本特性182

4.2.4直流伺服电机的种类和主要技术参数183

4.2.5直流伺服电机的速度控制185

4.2.6直流电机位置伺服控制系统193

4.3交流伺服电机及其控制196

4.3.1交流伺服控制的发展196

4.3.2交流伺服电机的结构和工作原理197

4.3.3感应式电机的速度控制198

4.3.4感应式电机的矢量控制203

4.3.5逆变器207

4.4液压、气动阀及其控制213

4.4.1液压系统的基本原理和液压阀的分类213

4.4.2开关型电动液压阀215

4.4.3模拟量型电动液压阀216

4.4.4液压阀的计算机控制219

第5章 机械系统计算机控制的设计221

5.1计算机控制系统的组成221

5.1.1计算机控制系统的组成221

5.1.2计算机控制系统的基本要求223

5.2计算机控制系统的设计步骤224

5.3控制系统硬件设计227

5.3.1硬件设计227

5.3.2设计举例230

5.4控制系统软件设计232

5.4.1软件设计232

5.4.2设计举例237

5.5控制系统抗干扰设计238

5.6控制系统的故障检测和处理244

第6章 计算机数控加工技术249

6.1机械系统的控制方式249

6.2数控制造系统的分类249

6.3数控机床的结构251

6.4计算机数控（CNC）系统252

6.4.1概述252

6.4.2CNC装置的硬件结构252

6.4.3CNC系统软件254

6.4.4CNC装置的插补算法257

6.4.5CNC装置的工作过程257

6.4.6CNC装置的功能257

6.5数控加工的程序编制259

6.5.1CNC机床的坐标系和参考点259

6.5.2数控编程的工艺处理262

6.5.3手工编程264

6.5.4图形交互自动编程283

第7章 工业机器人288

7.1概述288

7.1.1工业机器人定义288

7.1.2工业机器人的种类288

7.1.3工业机器人的系统组成及工作过程289

7.2工业机器人的机械结构291

7.3工业机器人的驱动系统及控制系统294

7.3.1驱动系统294

7.3.2控制系统295

7.4工业机器人实例302

7.4.1Mr.AROS弧焊机器人302

7.4.2FANUC工业机器人306

第8章 多台CNC设备连线控制与管理309

8.1多台CNC设备组成生产线的控制网络结构309

8.1.1制造自动化系统的局域网结构309

8.1.2CNC设备之间的网络通信方式312

8.1.3CAN现场总线319

8.2多台CNC设备组成生产线的控制和管理330

8.2.1生产线加工过程的协调控制330

8.2.2生产线加工过程的调度和控制332

8.2.3生产线加工过程的监控和故障诊断334

8.2.4制造系统数据库336

8.2.5柔性制造系统控制实例338

8.3计算机集成制造系统339

8.3.1计算机集成制造（CIM）的概念339

8.3.2计算机集成制造系统的组成结构340

8.3.3计算机集成制造系统的信息管理343

8.3.4CIMS网络系统和数据库349

8.4虚拟制造系统351

8.4.1虚拟制造产生的背景351

8.4.2虚拟制造的概念及内涵352

8.4.3虚拟制造的分类353

8.4.4虚拟制造的体系结构354

8.4.5虚拟制造的应用实例356

8.5现代制造系统的特点和体系结构356

8.5.1现代制造系统的特点356

8.5.2现代制造系统的体系结构358

附录1C200HPLC指令系统一览表361

附录2C200HPLC指令执行时间377

附录3MCS-51系列单片机的指令表382

参考文献386