項目1 機電一體化認知

任務1.1了解機電一體化基本概念1

1.1.1任務目標1

1.1.2知識技術準備2

1.1.2.1機電一體化定義2

1.1.2.2機電一體化繫統的組成與功能2

1.1.2.3機電一體化繫統設計方法4

1.1.2.4機電一體化發展方向6

1.1.3任務實施9

任務1.2初識機電一體化繫統10

1.2.1任務目標10

1.2.2知識技術準備11

1.2.2.1機械技術11

1.2.2.2自動控制技術11

1.2.2.3控制及計算機信息處理技術14

1.2.2.4傳感器與檢測技術17

1.2.2.5驅動技術18

1.2.2.6繫統總體技術20

1.2.3任務實施21

習題25



項目2 機電一體化關鍵技術的應用認知

任務2.1機械技術在機電一體化繫統中的應用認知29

2.1.1任務目標29

2.1.2知識技術準備30

2.1.2.1機械傳動機構31

2.1.2.2機械導向機構39

2.1.2.3機械支承機構43

2.1.2.4機械執行機構48

2.1.3任務實施53

2.1.3.1滾動導軌應用案例的認知53

2.1.3.2滾珠絲杠副應用案例的認知54

2.1.3.3軸承應用案例的認知55

2.1.3.4自動供料機構的認知56

任務2.2PLC在機電一體化繫統中的應用認知57

2.2.1任務目標57

2.2.2知識技術準備58

2.2.2.1PLC的產生58

2.2.2.2PLC基本組成62

2.2.2.3PLC工作原理64

2.2.2.4電氣控制與PLC技術65

2.2.2.5PLC程序設計語言67

2.2.3任務實施69

2.2.3.1PLC基本結構與使用認知69

2.2.3.2PLC應用編程實例認知72

2.2.3.3PLC網絡通信的應用認知75

任務2.3傳感器在機電一體化繫統中的應用認知80

2.3.1任務目標80

2.3.2知識技術準備81

2.3.2.1傳感器的定義及組成81

2.3.2.2接近傳感器82

2.3.2.3溫度傳感器83

2.3.2.4位移傳感器84

2.3.2.5速度與加速度傳感器86

2.3.2.6力、壓力和扭矩傳感器87

2.3.2.7視覺、觸覺及味覺等感知傳感器87

2.3.3任務實施88

2.3.3.1磁性開關的應用認知88

2.3.3.2光電傳感器的應用認知89

2.3.3.3光纖式光電傳感器的應用認知90

2.3.3.4電感式接近開關的應用認知91

2.3.3.5電容式接近開關的應用認知91

2.3.3.6光電編碼器的應用認知92

2.3.3.7溫度傳感器及其變送器的應用認知93

2.3.3.8壓力傳感器及其變送器的應用認知94

任務2.4電氣驅動技術在機電一體化繫統中的應用認知94

2.4.1任務目標94

2.4.2知識技術準備95

2.4.2.1步進電動機及其驅動技術的認知95

2.4.2.2伺服電動機及其驅動技術的認知96

2.4.2.3三相異步電動機及其驅動技術的認知97

2.4.3任務實施100

2.4.3.1變頻器結構的認知100

2.4.3.2變頻器調速應用案例的認知102

任務2.5氣動技術在機電一體化繫統中的應用認知105

2.5.1任務目標105

2.5.2知識技術準備105

2.5.2.1氣壓傳動工作原理及繫統組成105

2.5.2.2氣件107

2.5.2.3氣件108

2.5.2.4氣動繫統中的基本控制回路111

2.5.3任務實施113

2.5.3.1氣泵的認知113

2.5.3.2氣件的認知113

2.5.3.3氣件的認知115

任務2.6人機界面在機電一體化繫統中的應用認知116

2.6.1任務目標116

2.6.2知識技術準備117

2.6.2.1工業組態軟件117

2.6.2.2人機界面（HMI）119

2.6.3任務實施120

2.6.3.1人機界面的總體認知120

2.6.3.2人機界面的工程案例認知120

習題125



參考文獻132

機電一體化是微電子技術向機械工業滲透過程中逐漸形成並發展起來的一門新興的綜合性技術學科，正日益得到普遍重視和廣泛應用。機電一體化技術幾乎涉及社會的各個方面，它的產品包括數控機床、自動化生產線、工業機器人、汽車電子化產品、航空航天器、自動倉庫、自動化辦公設備（如打印機、復印機、掃描儀）、醫療產品（如核磁共振掃描儀）、家用產品（如數碼相機、自動洗衣機）等，與傳統機電產品相比，它具有小型化、多功能、高精度、高可靠性、柔性化、智能化等特點。

本書以德國AHK機電一體化考核實訓繫統為載體，以機電一體化共性關鍵技術為基礎，圍繞各種技術的實際應用編寫知識框架，可使讀者了解和熟悉機電一體化的基本概念、關鍵技術、設計方法以及機電一體化技術發展，特別是對機電一體化繫統設計、安裝與調試中所涉及的關鍵技術，如PLC、傳感器技術、變頻器技術、氣動技術、現場總線及工業組態技術等的實際應用進行了繫統介紹，為後續專業課打下理論基礎。

本書可以作為高職高專及中職院校的機械、電氣、信息類等相關專業的教師和學生的教材和參考書，也可以作為相關科技人員、工程技術人員的學習和參考資料。

本書由盤錦職業技術學院王輝、盤錦高級技工學校王晗、盤錦職業技術學院於文強擔任主編，盤錦職業技術學院陳金陽、王敏也參與了編寫工作。此外，在編寫過程中，本書還得到了遼寧省信息技術職業教育集團的大力支持，在此表示真誠的謝意。

由於編者水平有限，書中難免有不當之處，懇請廣大讀者批評指正。



編者

2020年6月