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第Ⅸ篇 机动学1

第36章 机构的基本概念及分析方法1

1 基本概念1

1.1 机构1

1.2 构件及运动副1

1.3 机构简图2

1.4 机构的传动函数3

2 机构的结构分析4

2.1 平面机构的自由度4

2.2 空间机构的自由度6

2.3 平面机构中的基本杆组7

2.3.1 基本杆组的类型和分级8

2.3.2 将平面机构分解为基本杆组8

3 平面机构的运动分析9

3.1 运动分析的解析方法9

3.1.1 只包括Ⅱ级杆组机构的运动分析9

3.1.2 包括Ⅲ、Ⅳ级杆组机构的运动分析15

3.2 运动分析的图解方法17

3.2.1 图解方法所依据的原理17

3.2.2 平面四杆机构运动分析的图解方法17

4 空间机构的运动分析20

4.1 RSSR机构的运动分析21

4.2 RSSP机构的运动分析21

5 平面机构的动态静力分析22

5.1 机械工作过程中所受的力22

5.2 Ⅱ级杆组的动态静力分析22

第37章 常用机构的设计方法27

1 凸轮机构设计27

1.1 常用凸轮机构的类型和特点27

1.2 凸轮机构的闭锁装置28

1.3 凸轮机构从动件的运动规律28

1.3.1 无因次运动参数29

1.3.2 从动件运动规律的特性值及选用原则29

1.3.3 通用凸轮从动件运动曲线及其算法30

1.3.4 多项式运动规律34

1.4 凸轮机构的压力角，凸轮廓线的曲率半径及凸轮基圆半径35

1.4.1 凸轮机构的压力角35

1.4.2 凸轮廓线的曲率半径37

1.4.3 凸轮的基圆半径37

1.4.4 滚子从动件滚子半径Rr的选择41

1.5 凸轮廓线设计41

1.5.1 作图法设计凸轮廓线41

1.5.2 用计算法设计凸轮廓线42

1.5.3 圆柱凸轮和圆锥凸轮43

1.5.4 圆弧凸轮45

1.6 凸轮及滚子的结构设计、材料及热处理方法的选择47

1.6.1 凸轮及滚子的结构设计47

1.6.2 凸轮和从动件接触部位材料及热处理方法48

2 实现函数要求的连杆机构设计48

2.1 按预期主、从动件一对对应转角或位移设计四杆机构49

2.1.1 只按主、从动件同向或反向摆过预定角度的设计49

2.1.2 附加传动角控制的设计(同向摆动)49

2.1.3 附加传动角控制的设计(反向摆动)50

2.1.4 给定对应转角且从动件处于两个极限位置的设计51

2.1.5 按给定转角和从动件位移设计四杆机构52

2.1.6 给定主动件位移和从动件转角设计四杆机构52

2.1.7 按滑块两极限位置设计曲柄滑块机构53

2.2 按给定主、从动件两对对应转角或位移设计四杆机构53

2.2.1 给定两对对应转角设计铰接四杆机构53

2.2.2 按两对对应转角设计导杆机构54

2.2.3 按给定两对转角、位移设计54

2.3 按给定主、从动件三对对应转角设计四杆机构55

2.4 局部区间内近似等传动比传动机构设计56

2.4.1 扇形齿轮的替代机构56

2.4.2 串接导杆机构实现局部近似等传动比传动58

2.4.3 串接回转导杆机构驱动正弦机构59

2.4.4 串接双曲柄机构驱动曲柄滑块机构60

2.4.5 椭圆导杆机构60

2.5 带有停歇工作段的传动机构设计61

2.5.1 一个极限位置停歇的函数机构62

2.5.1.1 四杆机构极限位置串接形成的六杆机构62

2.5.1.2 四杆机构极限位置串接形成的八杆机构63

2.5.1.3 利用四杆机构连杆曲线设计停歇机构65

2.5.2 往复行程两个极限位置近似停歇机构69

2.5.2.1 三个串接的四直机构69

2.5.2.2 应用具有两段相同曲率半径的连杆曲线69

2.5.3 在往复行程中间有停歇的机构70

2.5.4 利用齿轮连杆机构设计停歇机构71

2.6 周期变速比的齿轮传动71

2.6.1 非圆齿轮的节曲线72

2.6.2 一对全等的椭圆齿轮传动73

2.6.3 卵形齿轮传动74

2.6.4 一对全等的偏心圆齿轮传动76

3 导引机构设计77

3.1 点的平面曲线导引78

3.1.1 四杆机构的连杆曲线78

3.1.2 谢尔维司特仿图仪79

3.1.3 罗伯茨--切贝舍夫定理79

3.1.4 四杆机构的对称连杆曲线80

3.1.5 行星轮系及齿轮连杆机构实现点的导引81

3.1.6 凸轮连杆曲线导引机构83

3.2 点的直线导引83

3.2.1 精确的直线导引机构83

3.2.2 点的近似直线导引机构83

3.2.2.1 “λ”型机构83

3.2.2.2 等腰梯形近似直线导引机构85

3.2.2.3 曲柄滑块近似直线导引机构86

3.2.2.4 曲柄导杆近似直线导引机构88

3.3 刚体的平行导引机构89

3.3.1 直线平行导引机构89

3.3.2 曲线平行导引机构90

3.4 刚体转动导引机构91

3.4.1 精确的转动导引机构91

3.4.2 近似的转动导引机构92

3.5 刚体的一般平面导引机构92

3.5.1 预期序列位置数n=2、3的设计92

3.5.2 预期序列位置数n=4的设计93

3.5.2.1 构件序列位置表示方法93

3.5.2.2 圆点及圆心点的求角93

3.5.2.3 保证顺序性和位置状态一致性95

4 步进传动机构设计98

4.1 棘轮机构98

4.2 摩擦自锁式步进机构100

4.3 槽轮机构101

4.3.1 典型槽轮机构101

4.3.2 多锁槽轮机构102

4.3.3 改进动力学性能的槽轮机构102

4.3.3.1 外槽轮机构102

4.3.3.2 内槽轮机构103

4.4 蜗杆凸轮步进传动机构104

4.5 齿轮-连杆步进机构107

4.5.1 对心曲柄滑块机构控制差动轮系107

4.5.2 用行星轮驱动铰接四杆机构或导杆机构108

4.5.3 三齿轮连杆机构108

4.6 不完全齿轮机构109

第38章 机械系统动力学分析与设计113

1 机械系统的等效模型113

2 等效参量的求法113

3 等效构件的运动方程式及其求解115

4 飞轮设计118

4.1 飞轮转动惯量的计算118

4.1.1 运动方程式迭代求解法118

4.1.2 盈亏功方法119

4.2 飞轮的结构尺寸设计120

4.3 飞轮在传动系统中安装位置121

5.刚性转子的平衡122

5.1 刚性转子的平衡要求和平衡方法122

5.2 动平衡机的选择123

5.3 转子的许用不平衡度123

6 平面机构的平衡123

6.1 对称机构法123

6.2 配重平衡法124

第39章 机构图例126

1 等传动比传动机构126

1.1 传动效率高的增、减速机构126

1.2 具有很大传动比的减速机构126

1.3 传动比等于1的传动机构129

1.4 机器人操作手的手腕机构131

2 周期变传动比传动机构131

2.1 连杆机构131

2.2 非圆齿轮机构和不完全齿轮机构133

2.3 齿轮连杆机构和齿轮凸轮机构135

3 变速和调速机构136

3.1 有级变速机构136

3.2 无级变速装置136

4 往复运动机构138

4.1 连续转动变换为往复移动138

4.2 连续转动变换为往复摆动140

5 行程放大和可调节机构142

5.1 行程放大机构142

5.2 运动参数可调节机构143

6 增力及夹持机构145

6.1 斜面及螺旋式增力机构145

6.2 利用连杆机构极限位置附近增力、夹持机构146

7 步进运动机构147

8 轨迹机构149

9 可变结构机构151

10 差动机构152

10.1 差动螺旋机构152

10.2 差速齿轮机构152

10.3 连杆或柔性构件组成差速机构153

11 换向机构154

12 伸缩机构155

13 定位及联锁机构156

第Ⅹ篇 生产机械的电力传动与控制158

第40章 电力传动控制系统基础资料158

1 电气技术中常用文字符号和图形符号158

1.1 电气技术中常用文字符号(摘自GB/T5094-1985，GB/T7159-1987)158

1.2 电气图中常用图形符号(摘自GB/T4728.2、GB/T4728.3-1984)160

2 电气制图一般规则(摘自GB/T6988.2-1986)166

3 电工常用计算公式及定理、定律169

4 常用电路性质174

4.1 基本电路性质174

4.2 三相电源和三相负载电路性质176

4.3 晶体管基本电路性质177

4.4 运算放大器理想性能及其基本电路性质178

第41章 电力传动系统古典控制理论基础180

1 控制系统概述180

1.1 自动控制系统基本概念180

1.1.1 响应特性180

1.1.2 控制指标180

1.1.3 控制系统中常用术语181

1.2 自动控制系统分类181

1.2.1 前馈控制系统和反馈控制系统181

1.2.2 线性系统和非线性系统181

1.2.3 随动系统(伺服系统)181

1.3 古典控制理论主要问题181

1.3.1 系统研究问题181

1.3.2 系统设计方法(线性系统数学模型)182

2 控制系统数学模型182

2.1 控制系统数学模型的建立182

2.2 控制系统建模举例182

2.3 拉普拉斯变换184

2.3.1 拉普拉斯变换概念184

2.3.2 常见函数的拉普拉斯变换184

2.3.3 拉普拉斯变换基本定理185

2.3.4 拉普拉斯反变换185

2.3.5 用拉普拉斯变换方法解线性微分方程186

2.4 传递函数与方框图187

2.4.1 传递函数基本概念187

2.4.2 控制系统典型环节的传递函数187

2.4.3 方框图188

2.4.4 方框图变换法则188

2.4.5 系统方框图的变换和简化189

2.5 线性系统传递函数数学模型举例191

3 控制系统时域分析法192

3.1 系统典型输入函数192

3.1.1 阶跃函数192

3.1.2 斜坡函数192

3.1.3 加速度函数193

3.1.4 脉冲函数193

3.1.5 正弦函数193

3.2 线性定常系统的时域响应193

3.2.1 线性定常高阶微分方程的解193

3.2.2 线性控制系统的时域响应193

3.2.3 用拉普拉斯变换法求解高阶微分方程193

3.3 一阶系统响应194

3.3.1 一阶系统的过渡过程194

3.3.2 一阶系统的特征参量对过渡过程的影响194

3.3.3 一阶系统特征参量的实验确定194

3.4 二阶系统响应194

3.4.1 二阶系统过渡过程194

3.4.2 二阶系统特征参量对过渡过程的影响195

3.4.3 二阶系统特征参量的实验确定196

3.5 高阶系统响应196

3.6 线性系统的稳定性197

3.6.1 稳定的基本概念197

3.6.2 线性定常系统稳定的充分必要条件197

3.6.3 赫尔维茨稳定判据197

4 控制系统复域分析法198

4.1 根轨迹的基本概念198

4.2 绘制根轨迹的基本法则198

4.3 利用根轨迹法分析系统的暂态响应202

5 控制系统频域分析法203

5.1 频率特性的基本概念204

5.2 频率特性的几种表示方法204

5.2.1 幅频特性和相频特性204

5.2.2 幅相频率特性204

5.2.3 实频特性和虚频特性204

5.2.4 对数频率特性(又称伯德图)205

5.3 典型环节频率特性205

5.3.1 比例环节(放大环节)205

5.3.2 积分环节206

5.3.3 微分环节206

5.3.4 惯性环节(非周期环节)207

5.3.5 一阶微分环节(比例微分环节)208

5.3.6 振荡环节(二阶环节)209

5.3.7 二阶微分环节213

5.3.8 延迟环节(滞后环节，也称纯时滞环节)213

5.4 系统开环对数频率特性绘制215

5.5 系统闭环对数频率特性绘制216

5.5.1 单位反馈的闭环系统217

5.5.2 非单位反馈的闭环系统219

5.6 稳定性的频率特性判据及稳定性分析219

5.6.1 奈魁斯特稳定判据219

5.6.2 对数频率特性稳定判据220

5.7 频域响应与时域响应的关系221

5.7.1 频域性能指标221

5.7.2 频域性能指标与时域性能指标的关系221

5.7.3 开环对数频率特性与时域响应的关系222

6.控制系统静态误差222

6.1 静态误差的概念222

6.2 静态误差的计算222

6.3 静态误差计算举例223

7 控制系统设计与校正223

7.1 控制系统设计问题224

7.2 校正装置及其特性224

7.2.1 串联校正224

7.2.2 反馈校正226

7.3 依照根轨迹法计算校正装置233

7.3.1 串联超前校正233

7.3.2 串联滞后校正234

7.4 依照频率特性计算校正装置235

7.4.1 串联超前校正235

7.4.2 串联滞后校正236

7.4.3 串联滞后一超前校正237

8 控制系统设计举例238

8.1 方案制定238

8.2 静态计算238

8.3 动态计算238

8.4 校正装置选择239

8.5 反馈校正装置计算239

第42章 继电接触控制系统设计240

1 继电接触控制系统设计步骤及要求240

2 继电接触控制系统基本电路240

2.1 电动机起动控制电路240

2.1.1 电动机的直接起动240

2.1.2 电动机的降压起动241

2.2 电动机正反转控制电路244

2.3 电动机制动控制电路246

2.4 双速电机控制电路247

2.5 行程控制电路247

2.6 控制系统的保护250

2.6.1 人身安全保护250

2.6.2 电路的短路保护和过电流保护250

2.6.3 电动机过载保护251

2.6.4 电路的失电压与欠电压保护251

2.6.5 电动机断相保护251

3 继电接触控制系统设计实例253

第43章 电力传动控制系统设计256

1 电力传动控制方案选择256

1.1 风机、水泵类256

1.2 简单调速类256

1.3 稳速运转类256

1.4 宽调速类256

1.5 快速正反转类256

1.6 位置控制类256

1.7 位能负载类256

2 直流电力传动控制系统方案选择257

2.1 直流传动不可逆调速系统257

2.1.1 直流传动调压控制系统257

2.1.2 直流传动调压、调磁控制系统258

2.2 直流传动可逆调速系统259

2.2.1 电枢用切换开关反向可逆调速系统259

2.2.2 电枢不反向，而磁场反向的可逆调速系统259

2.2.3 有环流可逆调速系统259

2.2.4 给定环流可逆系统260

2.2.5 可控环流的可逆调速系统260

2.2.6 无环流可逆调速系统260

2.3 直流传动位置随动系统263

2.3.1 位置随动系统结构263

2.3.2 自整角机位置随动系统263

2.3.3 数字式位置随动系统264

2.4 直流传动计算机控制系统264

2.4.1 晶闸管整流器供电计算机设定值控制264

2.4.2 晶闸管整流器供电计算机状态反馈闭环控制265

3 直流电力传动控制系统电路元器件计算与选择265

3.1 晶闸管整流电路与有源逆变电路选择及参数计算265

3.1.1 晶闸管常用整流电路方案选择265

3.1.2 晶闸管常用整流电路及常用计算参数266

3.1.3 重叠角计算266

3.1.4 换相电抗压降△Ux267

3.1.5 最小超前角βmin和最小滞后角αmin267

3.2 整流变压器计算及选择268

3.2.1 整流器输出电压方程268

3.2.2 整流变压器二次相电压Uvφ268

3.2.3 整流变压器二次和一次相电流269

3.2.4 整流变压器的容量计算269

3.3 交流进线电抗器计算269

3.4 晶闸管的容量、电流和电压计算与选择269

3.4.1 晶闸管额定电压URRM的选择269

3.4.2 晶闸管额定电流IFAV的选择270

3.4.3 晶闸管额定电流IFAV选择举例271

3.5 直流电路电抗器的选择与计算271

3.5.1 电动机电枢电感LM和变压器漏感LT271

3.5.2 限制直流电流脉动率的电感值272

3.5.3 使电枢电流连续的电感值272

3.5.4 限制均衡电流的电感值274

3.6 晶闸管整流装置的保护及参数整定274

3.6.1 交流阻容式保护回路275

3.6.2 交流侧整流阻容保护回路275

3.6.3 压敏电阻保护电路275

3.6.4 变压器静电感应过电压保护回路276

3.6.5 晶闸管换相过电压保护回路276

3.6.6 整流回路直流侧过电压保护回路276

3.6.7 桥臂电感参数选择277

3.6.8 过电流保护277

3.6.9 晶闸管控制系统谐波干扰及防止办法277

4 直流电力传动控制系统动态参数工程设计方法278

4.1 工程设计方法与控制系统性能指标278

4.1.1 工程设计方法278

4.1.2 控制系统性能指标278

4.2 二阶典型系统279

4.2.1 二阶典型系统跟随性能分析279

4.2.2 二阶典型系统抗扰性能分析280

4.2.3 二阶典型系统计算举例280

4.3 三阶典型系统281

4.3.1 三阶典型系统跟随性能分析281

4.3.2 三阶典型系统抗扰性能分析282

4.3.3 三阶典型系统计算举例282

4.4 电力传动控制系统工程设计方法步骤283

4.4.1 典型系统结构的选择283

4.4.2 系统调节器类型选择283

4.4.3 系统工程最佳参数选择(依4.2及4.3节分析结果)285

4.4.4 控制系统调节器元件参数计算(具体计算请见4.6节双闭环调速系统设计举例)285

4.5 电力传动双闭环系统最佳工程设计285

4.5.1 电流环的工程设计285

4.5.2 转速环的工程设计286

4.6 电力传动双闭环调速系统设计举例286

4.6.1 电流环设计287

4.6.2 速度环设计287

5 直流电力传动最优控制规律287

5.1 时间最小最优控制规律288

5.1.1 电流受限，转速不受限时间最小最优控制规律288

5.1.2 电流、转速同时受限时间最小最优控制规律289

5.2 电流变化率受限条件下时间最小最优控制规律290

5.2.1 电枢电流和角速度均不受限时平稳快速最优控制规律291

5.2.2 电流变化率及电流、角速度同时受限、平稳快速最优控制规律292

5.3 能量消耗最小最优控制293

5.3.1 系统参数不受限能耗最小最优控制规律293

5.3.2 电流单独受限能耗最小最优控制规律295

5.3.3 速度(状态量)单独受限能耗最小最优控制规律295

5.3.4 正反向电流同时受限能耗最小最优控制规律296

5.3.5 正向电流与转速同时受限能耗最小最优控制规律297

5.3.6 速度和电流正反向均受限情况能耗最小最优控制298

5.4 平稳快速准确定位控制规律299

5.4.1 平稳快速准确定位的意义299

5.4.2 最优准确定位控制规律299

5.5 最优控制工程应用举例300

5.5.1 系统原始参量与电机及机械系统数据300

5.5.2 压下装置最优控制规律及中间变量计算301

5.5.3 几种不同工艺参数情况的最优控制规律303

5.5.4 微型机状态反馈闭环控制系统304

5.5.5 压下装置晶闸管供电微机最优控制直流传动系统传递函数框图306

6 直流电力传动晶闸管调速装置307

6.1 ZC1系列0.4～200kW直流电动机晶闸管调速装置307

6.1.1 产品系列及技术参数307

6.1.2 装置基本性能说明309

6.1.3 装置设计选用说明309

6.1.4 系统操作和保护309

6.1.5 外形尺寸及安装尺寸309

6.1.6 调速装置使用环境条件309

6.1.7 ZC1系列调速装置原理线路图310

6.2 TZS1系列88--1050kW直流电动机晶闸管调速装置320

6.2.1 产品系列及技术参数320

6.2.2 装置基本性能说明320

6.2.3 装置设计选用说明320

6.2.4 系统操作和保护321

6.2.5 外形尺寸及安装尺寸321

6.2.6 TZS1系列调速装置原理线路图322

6.3 A系列直流电动机晶闸管调速装置326

6.3.1 产品系列及技术参数326

6.3.2 A系列装置规格数据326

6.3.3 A系列变流装置使用条件327

6.3.4 外型尺寸及安装尺寸327

6.3.5 A系列装置原理线路框图327

6.4 SZ系列直流电动机晶闸管调速装置330

6.4.1 产品系列及技术参数330

6.4.2 SZ系列变流装置规格数据333

6.4.3 SZ系列变流装置使用条件333

6.4.4 外型尺寸及安装尺寸334

6.4.5 SZ系列调速装置原理线路框图334

6.5 直流电力传动调速装置的控制单元337

6.5.1 通用控制单元品种与规格337

6.5.2 型号说明337

6.5.3 控制单元结构及尺寸337

6.5.4 控制单元使用条件338

6.5.5 ZWY-1～3稳压电源控制单元338

6.5.6 Y(W)G-1给定指令控制单元338

6.5.7 LT-1～4电流调节器运算单元340

6.5.8 ST-1～3速度调节器运算单元342

6.5.9 YT-1电压调节器运算单元343

6.5.10 LLT-1励磁电流调节器343

6.5.11 CSR-1，CSR-2触发装置输入及保护单元344

6.5.12 CF1～CF4触发脉冲单元344

6.5.13 GJ-1，GJ-2给定积分器347

7 交流电力传动控制系统方案选择348

7.1 交流电力传动串级调速系统348

7.1.1 低同步串级调速控制系统348

7.1.2 超同步串级调速控制系统348

7.2 交流传动变频调速系统中的变频器选择350

7.2.1 变频器的分类及特点分析350

7.2.2 正弦交-交电压型变频器351

7.2.3 方波交-交电流型变频器352

7.2.4 交-直-交电压型三相串联电感式逆变器352

7.2.5 交-直-交电压型电感储能式逆变器352

7.2.6 交-直-交电压型辅助晶闸管式逆变器352

7.2.7 交-直-交电流型串联整流器式逆变器353

7.3 交流电力传动变频调速系统选择353

7.3.1 交流电力传动变频调速控制方式353

7.3.2 交-直-交电压型变频调速控制系统353

7.3.3 交-直-交电流型变频调速控制系统354

7.3.4 交-直-交电流型转差频率控制变频调速系统354

7.4 异步电动机脉宽调制(PWM)交流变频控制系统354

7.4.1 正弦波脉宽调制(SPWM)逆变器354

7.4.2 脉宽调制(PWM)变频调速控制系统355

7.5 矢量变换控制的变频调速控制系统355

7.6 无换向器电动机变频调速控制系统356

7.6.1 无换向器电动机356

7.6.2 无换向器电动机调速控制特点356

7.6.3 交-直-交电流型逆变器无换向器电动机调速控制系统356

7.6.4 交-交电压型变频器无换向器电动机调速控制系统357

7.6.5 无换向器电动机调速控制的优缺点及应用范围358

8 交流电力传动控制系统部件选择及参数计算358

8.1 串级调速装置主要参数计算与部件选择358

8.1.1 串级调速装置容量计算358

8.1.2 逆变变压器计算358

8.1.3 直流滤波电抗器的选择358

8.1.4 串级调速用变流器元件选择359

8.2 交-直-交电压型逆变换流线路部件选择与参数计算359

8.2.1 串联电感式换流线路的主要参数计算359

8.2.2 串联整流器式换流线路主要参数计算360

8.2.3 电感储能式换流线路主要参数计算360

8.2.4 电压型变频器中间滤波环节的参数计算361

8.2.5 交-直-交电压型逆变器换流线路选择的一般原则361

8.3 交-直-交电流型逆变器换流线路主要参数计算361

8.3.1 串联整流器式电流型逆变器参数计算362

8.3.2 滤波电抗器的选择与参数计算362

8.4 交-交变频器主回路参数计算362

8.4.1 整流变压器参数362

8.4.2 晶闸管电压裕量检验363

8.5 无换向器电动机变频调速系统主电路参数计算363

8.5.1 交-直-交电流型无换向器电机主电路参数计算363

8.5.2 交-交电流型无换向器电机主回路参数计算364

第44章 单片机应用系统365

1 单片机应用系统概述365

1.1 单片机应用系统365

1.2 单片机种类及性能简介366

1.3 单片机应用系统的开发方式及步骤370

1.3.1 单片机应用系统的开发方式370

1.3.2 单片机应用系统的开发步骤370

2 单片机硬件及指令系统370

2.1 MCS--51单片机371

2.1.1 MCS--51单片机总体结构371

2.1.2 MCS--51单片机存储器及特殊功能寄存器371

2.1.3 MCS--51单片机定时/计数器375

2.1.4 MCS--51单片机串行口376

2.1.5 MCS--51单片机中断系统377

2.1.6 MCS--51CHMOS单片机特点378

2.1.7 MCS--51单片机指令系统379

2.2 8XC552单片机383

2.2.1 8XC552单片机总体结构384

2.2.2 8XC552存储器及特殊功能寄存器387

2.2.3 8XC552模数转换及脉宽调制输出388

2.2.4 8XC552定时/计数器390

2.2.4.1 定时器T2和捕捉比较逻辑390

2.2.4.2 监视定时器T3392

2.2.5 8XC552I2C总路线接口392

2.2.6 8XC552中断系统400

2.3 其他常用单片机400

2.3.1 8098单片机400

2.3.2 MC68HC11单片机407

2.3.3 μPD7811单片机简介421

2.3.4 Z8系列单片机简介422

3 单片机系统扩展423

3.1 复位电路及地址译码方法424

3.1.1 复位电路424

3.1.2 地址译码方法425

3.2 程序存储器的扩展426

3.2.1 程序存储器扩展基本方法426

3.2.2 EPROM扩展427

3.2.3 EEPROM扩展429

3.3 数据存储器扩展431

3.3.1 数据存储器扩展基本方法431

3.3.2 数据存储器扩展432

3.4 外部I/O扩展434

3.4.1 通用TTL电路扩展I/O口434

3.4.2 8255可编程并行接口435

3.4.3 8155可编程RAM/IO接口438

3.4.4 8279可编程键盘/显示接口441

3.4.5 8253可编程定时/计数器445

3.4.6 MC146818实时时钟/RAM接口447

3.5 通用扩展芯片PSD311450

4 单片机系统配置458

4.1 单片机人机及通讯接口458

4.1.1 按键、开关和拨盘接口458

4.1.2 LED显示接口463

4.1.3 LCD显示接口473

4.1.4 打印机接口479

4.1.5 串行通讯接口483

4.2 模拟量输入通道接口502

4.2.1 信号调理、多路开关及采样保持电路503

4.2.2 A/D转换器505

4.2.3 A/D转换器接口508

4.3 模拟量输出通道接口516

4.3.1 D/A转换器516

4.3.2 D/A转换器接口517

4.4 开关量输入输出及功放接口519

4.4.1 电平转换520

4.4.2 信号隔离521

4.4.3 输出功放接口524

5 单片机应用软件设计530

5.1 系统资源分配530

5.2 软件整体设计531

5.2.1 自检和初始化531

5.2.2 监控程序结构533

5.3 数据处理及计算软件设计535

5.4 可靠性设计539

6 单片机在工业过程控制及智能化仪器中的应用541

6.1 单片机在顺序控制中的应用541

6.1.1 自动剪板机工作原理541

6.1.2 硬件接口电路542

6.1.3 软件设计544

6.2 单片机多功能转速表546

6.2.1 单片机功能转速表系统组成及工作原理546

6.2.2 转速的测量548

6.2.3 串行显示接口及程序549

6.2.4 其它软件的设计549

第45章 总线工业控制机应用系统552

1 总线工业控制机概述552

2 工业控制机常用总线553

2.1 常用总线553

2.2 STD总线标准553

2.3 PC/XT总线规范555

2.4 PC/AT总线规范559

3 STD总线工业控制机562

3.1 STD总线工业控制机概述562

3.2 STD总线工业控制机系统组合563

3.2.1 系统模式563

3.2.2 输入/输出子系统564

3.3 康拓STD总线工业控制机564

3.4 沈阳计算所STD总线工业控制机568

3.5 方圆STD总线工业控制机573

4 PC/XT/AT/104总线工业控制机574

4.1 PC总线工业控制机概述574

4.2 PC总线工业控制机系统组合575

4.3 研华PC总线工业控制机575

4.4 艾讯PC总线工业控制机584

4.5 方圆PC总线工业控制机586

4.6 RTD PC/104总线工业控制机587

4.7 AMPRO PC/104总线工业控制机588

4.8 励源PC/104总线模块589

第46章 可编程序控制器应用设计590

1 可编程序控制器概述590

1.1 可编程序控制器主要功能及特点590

1.2 可编程序控制器的发展590

2 可编程序控制器硬件结构及工作原理591

2.1 中央处理机单元(CPU及存储器)591

2.2 输入/输出(I/O)接口592

2.2.1 输入模块592

2.2.2 输出模块592

2.3 PC电源及外部设备(编程器)593

2.4 可编程序控制器工作原理593

3 可编程序控制器编程语言594

3.1 可编程序控制器编程语言概述594

3.2 西门子STEP-5编程语言594

3.2.1 STEP-5编程语言三种基本方式594

3.2.2 STEP-5编程语言程序594

3.2.3 STEP-5编程语言的语句(指令)595

3.3 STEP-5编程语言基本功能符号一览表595

3.3.1 流程图(CSF)基本功能符号595

3.3.2 梯形图(LAD)基本功能符号596

3.3.3 流程图和梯形图共同(相同)的基本功能符号596

3.3.4 语句表语言表示的操作指令基本功能符号598

3.3.5 补充操作指令基本功能符号600

3.4 STEP-5语言CRT编程显示603

3.4.1 梯形图语言的屏幕编制方法603

3.4.2 流程图语言屏幕编制方法603

3.4.3 语句表语言屏幕编制方法603

4 可编程序控制器编程语言基本操作功能603

4.1 二进制逻辑操作功能603

4.1.1 “与”功能操作A604

4.1.2 “或”功能操作O605

4.1.3 程序块(控制多个输出)606

4.1.4 先“与”后“或”功能操作O607

4.1.5 带有括号表达式的“与”功能操作A(，)608

4.1.6 带有括号表达式的“与”功能操作O(，)609

4.1.7 “与非”AN、“或非”ON语句功能操作609

4.1.8 输入设备传感器的编程问题610

4.1.9 传统逻辑控制电路(TLC)与梯形图语言编程(LAD)的区别612

4.2 存储(记忆)操作功能613

4.2.1 R--S存储器编程613

4.2.2 自保持(自锁)存储器614

4.2.3 二进制逻辑操作中间结果的存储功能615

4.2.4 信号边沿的脉冲标志618

4.2.5 二进制分频器619

4.2.6 断电后具有记忆特性的存储器620

4.3 计时功能620

4.3.1 延时闭合时间功能621

4.3.2 延时断开(压缩)时间功能621

4.4 计数功能622

4.4.1 计数操作功能622

4.4.2 计数器的程序表示622

4.5 装入和传送功能623

4.5.1 装入指令L624

4.5.2 传送指令T625

4.5.3 计数值从计数器往累加器装入626

4.5.4 时间值从计时器往累加器装入627

4.5.5 编程举例627

4.6 转移功能628

4.7 数字的表示法628

4.7.1 16位定点数628

4.7.2 32位定点数628

4.7.3 浮点数628

4.8 比较功能629

4.8.1 比较“相等”629

4.8.2 比较“不等”629

4.8.3 比较“大于”630

4.8.4 比较“大于等于”630

4.8.5 比较“小于”630

4.8.6 比较“小于-等于”631

4.8.7 编程举例631

4.9 二进制数值计算功能631

4.9.1 加法功能632

4.9.2 减法功能632

4.9.3 乘法功能632

4.9.4 除法功能632

4.9.5 组合计算功能举例632

4.10 STEP-5编程语言操作指令633

5 可编程序控制器用户程序635

5.1 用户程序结构635

5.2 用户程序执行635

5.3 用户程序模块636

5.3.1 功能模块FB636

5.3.2 步进模块SB637

5.3.3 组织模块OB637

5.3.4 数据模块DB637

5.4 用户程序模块参数表638

6 可编程序控制器数据通信638

6.1 通信系统配置638

6.1.1 点对点通信系统638

6.1.2 多点通信系统639

6.1.3 局部网络639

6.2 串行接口通信协议639

6.2.1 对等协议639

6.2.2 主从协议639

6.2.3 RTU(Remote Terminal Unit)协议639

6.3 主从通信示例639

7 可编程序控制器类型及选择641

7.1 PC机的类型641

7.2 PC机的选择条件641

7.3 PC机选型示例641

7.3.1 西门子公司PC机642

7.3.2 哥德公司PC机643

7.3.3 立石(OMRON)公司PC644

8 可编程序控制器应用举例644

8.1 断电接触控制线路PC编程644

8.1.1 语句表语言编程645

8.1.2 梯形图语言编程645

8.1.3 流程图语言编程645

8.2 煤码头装卸设备PC控制645

8.2.1 控制系统的控制、监视和管理功能645

8.2.2 系统的操作方式645

8.2.3 PC控制系统组成645

8.3 轧钢厂PC控制646

8.4 PC工程整体流程框图647

9 可编程序控制器产品技术数据648

9.1 日本OMRON公司C系列(P型)可编程序控制器648

9.2 西门子SIMATIC S5-115U可编程序控制器651

第47章 控制系统常用器件659

1 低压电器659

1.1 控制电路保护器件659

1.1.1 熔断器659

1.1.2 热继电器660

1.1.3 自动开关661

1.2 控制电路的开关器件662

1.2.1 转换开关和组合开关662

1.2.2 按钮664

1.2.3 行程开关666

1.3 控制继电器676

1.4 接触器、磁力起动器679

1.5 控制变压器682

1.6 电磁铁684

1.7 辅助元器件及常用材料685

1.7.1 信号灯685

1.7.2 接线座687

1.7.3 电线688

1.7.4 电缆689

2 常用集成电路690

2.1 TTL集成电路690

2.1.1 TTL集成电路参数690

2.1.2 逻辑门691

2.1.3 缓冲器及线驱动器693

2.1.4 单稳态触发器694

2.1.5 锁存器696

2.1.6 D触发器698

2.1.7 J-K触发器700

2.1.8 译码器703

2.1.9 编码器706

2.1.10 数据选择器707

2.1.11 计数器710

2.1.12 移位寄存器714

2.2 CMOS集成电路718

2.2.1 CMOS集成电路参数718

2.2.2 逻辑门718

2.2.3 单稳态触发器721

2.2.4 触发器721

2.2.5 译码器及编码器722

2.2.6 数据选择器726

2.2.7 计数器727

2.3 集成运算放大器及电压比较器732

2.3.1 通用型集成运算放大器732

2.3.2 高精度集成运算放大器732

2.3.3 低功耗集成运算放大器735

2.3.4 集成电压比较器737

第48章 常用检测方法及传感器739

1 常用检测方法739

2 传感器的分类及主要性能指标739

2.1 传感器的分类739

2.2 传感器的主要性能指标739

2.2.1 基本特性指标739

2.2.2 稳定性、可靠性指标739

2.2.3 环境参数指标740

3 电阻应变片和电阻应变仪740

3.1 金属丝式应变片740

3.2 箔式应变片740

3.3 半导体应变片741

3.4 电阻应变仪742

4 直线位移和角位移传感器742

4.1 电感型直线位移传感器742

4.2 电位计型直线位移传感器742

4.3 霍尔效应直线位移传感器747

4.4 直线感应同步器748

4.5 光栅传感器749

4.6 旋转变压器750

4.7 自整角机753

4.8 电位计型角位移传感器755

4.9 圆感应同步器756

4.10 旋转编码器756

5 直线速度和转速传感器757

5.1 直线速度传感器757

5.2 测速发电机757

5.2.1 直流测速发电机757

5.2.2 交流测速发电机760

5.3 数字式转速传感器761

6 测力传感器及转矩传感器762

6.1 弹性式力传感器762

6.2 压电式力传感器762

6.3 应变式转矩传感器762

6.4 相位差式转矩传感器763

7 振动传感器764

7.1 惯性式加速度传感器764

7.2 惯性式速度传感器765

7.3 激振器766

8 压力传感器766

8.1 应变式压力传感器766

8.2 压阻式压力传感器768

8.3 压电式压力传感器768

9 流量传感器768

9.1 涡轮流量计768

9.2 椭圆齿轮流量计769

9.3 电磁流量计770

10 温度传感器772

10.1 电阻式温度计772

10.1.1 热电阻温度计772

10.1.2 热敏电阻温度计774

10.2 热电偶传感器774

10.3 幅射高温计778

11 湿度传感器780

12 光纤传感器781

12.1 调相光纤传感器781

12.2 强度调制光纤传感器782

12.3 光纤线性加速度计782

第49章 电动机783

1 控制电动机783

1.1 直流伺服电动机783

1.1.1 SZ系列直流伺服电动机783

1.1.2 SY系列永磁式直流伺服电动机788

1.2 交流伺服电动机790

1.2.1 SL系列交流伺服电动机791

1.2.2 SD型交流伺服电动机794

1.2.3 SA型交流伺服电动机795

1.3 步进电动机795

1.4 力矩电动机797

1.4.1 直流力矩电动机797

1.4.2 交流力矩电动机798

2 驱动电动机798

2.1 电机的工作制，安装型式和外壳防护的代号798

2.1.1 电机的定额及工作制798

2.1.2 电机结构及安装型式代号(摘自GB/T997-1981 neq IEC34-8-1979)800

2.2.3 电机外壳防护分级的选择802

2.2 电动机类型的选择802

2.2.1 根据工作环境802

2.2.2 根据工作机负载情况802

2.2.3 电压的选择803

2.2.4 电动机转速的选择803

2.3 电动机容量选择806

2.3.1 常用机械电动机功率的计算806

2.3.2 电动机容量的确定、散热、过载的验算806

2.3.3 电动机容量选择例题808

2.4 一般异步电动机的规格811

2.4.1 Y系列(IP44)三相异步电动机(摘自ZB/T K22 007-1988、JB/T 5274-1991)811

2.4.2 Y系列(IP23)三相异步电动机(摘自JB/T5271-1991，JB/T5272-1991)816

2.4.3 YH系列高转差率三相异步电动机(摘自JB/T6449-1992)819

2.4.4 YEJ系列电磁制动三相异步电动机(摘自JB/T6456-1992)820

2.4.5 YEP系列旁磁制动三相异步电动机(摘自JB/T6448-1992)822

2.5 变速和减速异步电动机822

2.5.1 YD系列(IP44)变极多速三相异步电动机(摘自JB/T7127-1993)822

2.5.2 YCTD系列电磁调速电动机(摘自JB/T6450-1992)828

2.5.3 YCJ系列齿轮减速三相异步电动机(摘自JB/T6447-1992)829

2.6 YZ、YZR系列起重及冶金用三相异步电动机833

2.6.1 YZ系列起重及冶金用三相异步电动机(摘自ZB/T K26 007-1989)833

2.6.2 YZR系列起重及冶金用绕线转子三相异步电动机(摘自ZB/T K26 008-1989)836

2.7 YB系列隔爆型三相异步电动机(摘自ZB/T K25002-1989)837

2.8 微型电动机(摘自JB/T1009～1012-1991)840

2.9 Z4系列直流电动机(摘自JB/T6316-1992)844

第50章 调节器849

1 自力式调节器849

2 气动基地式调节仪表850

3 电动调节仪表850

3.1 DDZ-Ⅱ系列仪表调节器850

3.2 DDZ-Ⅲ系列仪表调节器854

3.3 EK系列仪表调节器855

3.4 其它类型电动调节器856

4 动圈式指示调节仪857

5 温度控制器860

6 简易电子调节器860

参考文献862

补充篇866

1 平面二次包络环面蜗杆传动精度(摘自GB/T199445-1996)866

1.1 蜗杆、蜗轮及传动误差的定义及代号866

1.2 精度等级869

1.3 齿坯要求869

1.4 蜗杆、蜗轮及蜗杆副的检验870

1.4.1 蜗杆的检验870

1.4.2 蜗轮的检验870

1.4.3 蜗杆副的检验870

1.5 蜗杆传动的侧隙规定870

1.6 图样标注870