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第1章 绪论1

1.1 计算机控制技术在材料成型设备中的应用1

1.1.1 焊接设备计算机控制技术1

1.1.2 冲压设备计算机控制技术5

1.1.3 铸造设备计算机控制技术6

1.2 材料成型设备常用的控制器7

1.2.1 单片机7

1.2.2 可编程控制器8

1.3 学习本课程的目的与要求9

1.3.1 学习本课程目的9

1.3.2 课程要求9

1.3.3 本课程与其他课程的联系和分工9

第2章 微计算机控制系统设计基础10

2.1 自动控制基础10

2.1.1 自动控制系统基本概念10

2.1.2 开环控制和闭环控制13

2.1.3 自动控制系统的分类17

2.1.4 自动控制系统的基本组成21

2.1.5 对控制系统的性能要求22

2.2 微计算机控制基本原理24

2.2.1 单片机内部结构及应用系统24

2.2.2 MCS-51微处理器25

2.2.3 存储器28

2.2.4 微计算机最小应用系统设计实例34

2.3 微计算机A/D与D/A接口技术37

2.3.1 集成D/A转换器DAC 083238

2.3.2 集成A/D转换器ADC 080942

2.4 微计算机通信接口技术47

2.4.1 上位机串行接口技术47

2.4.2 下位机串行接口技术49

2.4.3 RS-485接口技术59

2.4.4 USB接口设计62

习题69

第3章 电气控制及PLC技术70

3.1 常用低压电器70

3.1.1 低压电器的基本知识70

3.1.2 低压电器的电磁执行机构71

3.1.3 接触器72

3.1.4 继电器74

3.1.5 其他常用电器78

3.2 继电器-接触器控制系统的基本控制电路80

3.2.1 三相异步电动机的基本控制电路81

3.2.2 三相异步电动机的正反转控制线路83

3.2.3 电气控制线路表示及设计原则86

3.3 可编程控制器基础知识88

3.3.1 PLC的功能及应用89

3.3.2 PLC的基本组成90

3.3.3 PLC通信方式93

3.3.4 PLC的工作原理94

3.4 S7-200的PLC的编程基础97

3.4.1 PLC编程语言形式97

3.4.2 PLC编程的基本概念97

3.4.3 S7-200的地址格式97

3.4.4 S7-200的地址分配98

3.4.5 梯形图的基本指令100

3.4.6 梯形图的基本电路105

3.5 PLC程序设计方法106

3.5.1 基于继电器电路图设计方法106

3.5.2 顺序控制设计法与顺序功能图108

3.6 PLC控制系统的应用设计111

3.6.1 PLC控制系统的总体设计111

3.6.2 PLC控制系统的设计细则112

3.6.3 PLC控制系统硬件设计113

3.6.4 PLC控制系统软件设计115

3.7 PLC应用实例116

3.7.1 运货小车的PLC控制116

3.7.2 加热炉自动上料PLC控制118

3.7.3 焊缝自动跟踪PLC控制120

3.7.4 S7-200的P1D闭环控制程序设计132

习题134

第4章 PID微机控制136

4.1 PID控制器数字化136

4.1.1 模拟P1D控制器136

4.1.2 PID控制算法的数字实现136

4.2 PID算法优化138

4.2.1 PID积分分离控制138

4.2.2 可变增量PID控制139

4.2.3 时间最优的PID控制140

4.2.4 智能PID控制141

4.3 PID参数整定方法145

4.3.1 工程整定法145

4.3.2 经验法146

4.3.3 凑试法147

4.4 PID控制系统实例147

4.4.1 厚壁管全位置焊接变增益PID弧长调节的必要性147

4.4.2 弧长调节系统的硬件组成148

4.4.3 弧长调节可变增益PID控制器的设计149

习题152

第5章 材料成型设备计算机控制系统设计153

5.1 材料成型设备计算机控制系统设计的基本要求及步骤153

5.1.1 设计要求153

5.1.2 设计步骤154

5.2 材料成型设备控制单元硬件设计原则158

5.2.1 控制单元电子元器件选择原则158

5.2.2 控制单元的可靠性与可预测性设计原则161

5.2.3 控制单元的抗干扰设计原则163

5.2.4 控制单元的热设计165

5.2.5 控制单元的接地原则165

5.3 材料成型设备计算机控制系统硬件抗干扰技术166

5.3.1 接地技术166

5.3.2 屏蔽技术170

5.3.3 硬件“看门狗”技术176

5.3.4 电源的抗干扰技术179

5.3.5 计算机接口电路隔离技术184

5.4 材料成型设备计算机控制系统软件设计186

5.4.1 计算机控制系统软件设计原则186

5.4.2 计算机软件模块化设计187

5.4.3 软件可靠性设计192

5.4.4 计算机软件的系统工程方法设计197

5.5 材料成型设备计算机控制系统软件抗干扰技术198

5.5.1 软件冗余技术199

5.5.2 软件陷阱技术200

5.5.3 软件“看门狗”技术203

5.5.4 无扰动重恢复技术206

5.5.5 数字滤波209

5.6 材料成型设备计算机控制系统设计概述215

5.6.1 主机选择的原则217

5.6.2 微机控制系统的组成方式217

5.6.3 硬件的设计218

5.6.4 软件和硬件的协调与分配222

习题222

第6章 焊接与铸造设备及其计算机控制技术223

6.1 弧焊电源223

6.1.1 弧焊电源的分类、特点和用途224

6.1.2 弧焊电源外特性的种类225

6.1.3 弧焊电源调节特性与动特性225

6.1.4 闸流晶体管式弧焊整流器226

6.2 弧焊电源的计算机控制技术238

6.2.1 微机控制弧焊电源239

6.2.2 数字化弧焊电源244

6.3 焊接机器人251

6.3.1 机器人基础251

6.3.2 弧焊机器人267

6.4 管道全位置焊接机器人计算机控制系统设计275

6.4.1 控制系统总体方案的选择276

6.4.2 主机计算机控制系统277

6.4.3 电弧强干扰下的计算机多机通信278

6.5 铸造设备计算机控制技术281

6.5.1 差压铸造系统282

6.5.2 差压铸造控制原理及控制系统的构成283

6.5.3 铸造设备抗干扰电路设计286

6.5.4 PLC在铸造生产线上的应用296

6.5.5 板坯连铸机自动控制297

6.5.6 铸造行业微机控制发展趋势303

习题304

第7章 冲压与塑压设备及其计算机控制技术305

7.1 通用压力机305

7.1.1 通用压力机的工作原理和结构组成305

7.1.2 通用压力机的技术参数307

7.2 液压机311

7.2.1 液压机的工作原理311

7.2.2 液压机的液压系统312

7.2.3 液压机的特点314

7.2.4 液压机的基本参数314

7.3 冲压加工自动化315

7.3.1 冲压加工自动化的分类316

7.3.2 冲压加工自动化发展方向316

7.3.3 冲压自动化程度的确定317

7.3.4 冲压自动化系统的设计317

7.3.5 冲压自动化系统的构成318

7.3.6 冲压加工自动化的方式320

7.4 塑料注射成型机321

7.4.1 注射成型机的组成321

7.4.2 注射成型机的分类322

7.4.3 注射成型机型号规格的表示法324

7.4.4 注射成型机的工作过程325

7.4.5 注射成型机的技术参数328

7.4.6 液压传动系统331

7.5 全自动螺杆式注射成型机335

7.5.1 注射装置335

7.5.2 合模装置335

7.5.3 工艺参数的调整336

7.5.4 模具注射参数的存储338

7.6 塑料注射成型机计算机控制系统设计338

7.6.1 注射过程控制策略338

7.6.2 智能控制器的设计339

7.6.3 注射过程控制原理339

7.6.4 典型注射成型机计算机控制应用340

习题342

参考文献343