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貝加萊公司、多所重點工科高校采用

內容簡介

　　機械裝備自動化方案的工程化設計與實現涉及的知識麵很寬，《裝備自動化工程設計與實踐》以提高工業自動化工程師的工程化設計能力及專業技能為目標，針對現代機械製造業的實際需求，以機電軟一體化為核心，結閤工程實際案例，將進行這一過程的所需知識貫穿起來，闡述機械裝備自動化方案設計的方法與步驟。《裝備自動化工程設計與實踐》內容包含係統技術構成、設計準則、關鍵技術、項目管理、模塊化設計、係統集成等，從工程實用化設計的角度齣發，完整地對係統方案設計、硬件配置、自動化方案的開發工具與現代設計方法、控製軟件工程化設計、仿真與控製係統無縫集成、控製網絡等內容進行瞭係統闡述，對多種設計方案進行比較分析，使讀者能夠在一個高的技術水平起點掌握係統設計、工程實現、項目管理的方法。
　　《裝備自動化工程設計與實踐》可作為工科院校自動化、電氣工程、機械製造專業的本科生和研究生的參考教材，也可作為機電一體化係統製造和銷售工程師的培訓教材。

作者簡介

　　肖維榮，德國卡塞爾大學工學博士，貝加萊大中華區總經理，山東大學控製科學與工程學院兼職教授，博士生導師。

　　齊蓉，工學博士，西北工業大學自動化學院，教授，博士生導師。

目錄

Preface

序

前言

第1章裝備製造與自動化集成導論

1.1製造自動化麵臨的問題

1.2裝備製造業與自動化技術的發展趨勢

1.2.1機電軟一體化

1.2.2個性化方案與大批量生産

1.2.3能效的追求

1.3工程師的使命

1.4機械自動化方案的工程化設計要點

第2章現代機電一體化係統技術構成

2.1傳感器

2.1.1傳感器的基本概念

2.1.2傳感器的基本特性

2.1.3傳感器的選型準則

2.1.4傳感器的標定與校準

2.2執行機構

2.2.1執行機構的分類與比較

2.2.2電動執行機構

2.2.3液動執行機構

2.2.4氣動執行機構

2.3PLC技術

2.3.1PLC簡介

2.3.2人機界麵

2.3.3分時多任務操作係統與I/O處理

2.3.4係統維護與管理

2.4運動控製係統

2.4.1基於PLC的運動控製係統結構組成與分類

2.4.2交流伺服驅動器

2.4.3位置檢測係統

2.4.4電動機

2.4.5減速器

2.5現場總綫與工業以太網

2.5.1現場總綫

2.5��2工業以太網

2.5��3實時以太網Powerlink

2.6集成安全技術

2.6.1集成安全係統

2.6.2貝加萊安全PLC

2.6.3安全PLC與常規PLC的區彆

2.6.4安全PLC係統的基本結構

2.6.5集成安全係統的特點與配置基本原則

2.6.6集成安全運動控製係統

第3章項目管理

3.1裝備自動化項目管理概念

3.2項目管理要點

3.2.1範圍管理

3.2.2進度管理

3.2.3人力資源管理

3.2.4成本管理

3.2.5質量管理

3.2.6風險管理

3.3項目管理過程

第4章裝備自動化的模塊化設計

4.1模塊化設計的定義與意義

4.1.1模塊的定義

4.1.2為批量定製提供實現基礎

4.1.3提升效能與降低風險

4.2裝備自動化的模塊化設計

4.2.1需求分析及模塊劃分

4.2.2係統分解

4.2.3模塊標準化設計

4.2.4定製化整閤

4.3電氣係統的模塊化設計

4.3.1電氣模塊化設計原則

4.3.2總綫是模塊之間的紐帶

4.3.3分布式控製

4.4軟件的模塊化設計

4.4.1軟件模塊化設計案例分析

4.4.2控製軟件的設計規範

4.4.3模塊測試與整閤

4.5模塊化設計案例分析

4.5.1電氣組件模塊化

4.5.2軟件功能模塊化

第5章機電一體化係統硬件的精準配置

5.1機電一體化係統的配置準則

5.1.1最佳傳動比

5.1.2最佳慣量匹配

5.2機電一體化硬件選型設計

5.2.1係統選型流程及注意事項

5.2.2驅動機構的轉動慣量

5.2.3運動麯綫

5.2.4減速器選型

5.2.5電動機選型

5.2.6驅動器選型

5.2.7外部製動電阻選型

5.2.8SERVOsoft選型案例

第6章係統仿真與算法設計

6.1自動化方案的仿真工具

6.1.1與控製軟件平颱實現無縫對接的MATLAB/Simulink

6.1.2Simulink自動代碼生成

6.2濾波器設計

6.2.1一階慣性濾波器

6.2.2高階巴特沃斯濾波器

6.3設計案例1——多溫區係統溫度控製

6.3.1係統概述

6.3.2建模與仿真

6.3.3控製策略設計

6.3.4自動代碼生成與係統調試

6.3.5控製效果分析

6.4設計案例2——多質量體扭轉控製係統

6.4.1係統概述

6.4.2建模與仿真

6.4.3控製策略設計

6.4.4自動代碼生成與係統調試

6.4.5控製效果分析

第7章凹版印刷機控製係統設計實例

7.1凹版印刷機係統

7.2凹版印刷機控製需求分析

7.3凹版印刷機控製係統的硬件配置

7.4集成套色係統

7.5收料係統控製方案設計

7.6凹版印刷機的軟件設計

7.6.1模塊化軟件設計的需求分析

7.6.2用戶界麵和程序框架設計

7.6.3模塊化的程序編製

7.6.4套色信號處理任務描述文檔

7.6.5人機界麵

7.6.6軟件整閤測試

前言/序言

　　自動化是大型裝備的靈魂，工程化設計是實現的根本。我國自動化理論研究碩果纍纍，在工業自動化及製造領域對許多大型設備都有相當強的製造能力，但更需要的是在高端製造設備領域工程化設計能力的提高，使産品更具高可靠性、高穩定性、高環境適應性，嚮著數字化、精密化、智能化、集成化、網絡化、柔性化等方麵發展，使我國從製造大國邁嚮製造強國及設計強國。

　　現代製造業的發展促進瞭多學科的相互融閤，各種工程技術飛速進步，自動化設備越來越復雜，設計者必須在不斷變化的環境中應對越來越復雜的工程技術問題，如何創建高效而且富有競爭力的機械自動化設計方案，工程師們麵臨的挑戰是要通過不斷地再學習來擴充自己在各個領域的知識。在校的學生們也需要學習控製係統工程化設計的理論與實用方法，瞭解並掌握這一領域先進的設計理念、方法、技術、工具、手段，提高機電軟一體化係統工程化設計素質。

　　本書力求將以歐洲為代錶的當今最先進的製造設計技術傳遞給讀者，使讀者能夠全麵、係統地掌握現代裝備自動化工程設計的理論與方法，瞭解最先進的技術水平現狀並掌握它，建立完整的知識體係，擁有現代化的設計理念，能夠擔當起係統開發、設計和項目管理的任務。

　　作為高校與企業閤作的結晶，本書由貝加萊公司的肖維榮博士和西北工業大學的齊蓉教授主持並撰寫完成。參與本書寫作的還有貝加萊公司的工程師團隊，成員是宋華振、樊惠芳、陳誌平、穆姍姍、周靖、劉柏嚴、鄧後剛。他們多年工作在科研、教學、工業設計與産品銷售的一綫，瞭解工業界的實際需求和技術發展水平，為本書付齣瞭智慧與辛勤的勞動。我們願見更多的校企聯閤成果麵世，為我國工業自動化的産業升級和技術進步貢獻力量。

　　本書的寫作參考瞭大量的書籍、論文及文獻資料，這使我們的視野更加開闊，避免瞭觀點的偏頗，在這裏一並嚮這些作者們緻謝。

　　書中內容不當或錯誤之處，望讀者們批評指正。

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