目　录

导论　1
一、机电一体化概论　1
二、机电一体化系统分析　4
三、机电一体化技术　6
思考与练习　9
学习领域一　控制技术基础　11

项目1　交流逆变技术　13
任务1　熟悉电力电子器件　13
能力目标　13
工作内容　13
相关知识　13
一、交流逆变概述　14
二、电力电子器件　15
任务2　掌握整流电路的分析方法　18
能力目标　18
工作内容　18
相关知识　18
一、整流电路　19
二、单相桥式整流　19
三、三相桥式整流　20
任务3　熟悉PWM逆变原理　22
能力目标　22
工作内容　22
相关知识　22
一、逆变的基本形式　22
二、PWM逆变原理　25

项目2　位置检测技术　30
任务1　熟悉检测开关　30
能力目标　30
工作内容　30
相关知识　31
一、传感器特点与分类　31
二、接近开关　31
三、霍尔开关　33
实践指导　34
一、接近开关产品简介　34
二、接近开关主要参数　35
任务2　熟悉光栅与光电编码器　36
能力目标　36
工作内容　36
相关知识　36
一、光栅　　36
二、光电编码器　39
实践指导　41
一、常用的光栅产品　41
二、常用的光电编码器　42
任务3　熟悉磁栅与磁编码器　43
能力目标　43
工作内容　43
相关知识　43
一、磁栅　　44
二、磁编码器　45
实践指导　46
一、常用的磁栅产品　46
二、常用的磁编码器　47
学习领域二　自动控制系统　49

项目3　PLC控制系统　51
任务１　熟悉PLC控制系统　51
能力目标　51
工作内容　51
相关知识　52
一、PLC的特点与功能　52
二、系统组成与PLC结构　53
三、PLC的工作原理　56
实践指导　57
一、FX系列PLC简介　57
二、FX系列PLC的规格与型号　59
任务2　掌握PLC连接技术　60
能力目标　60
工作内容　60
相关知识　60
一、PLC硬件　60
二、PLC连接　61
实践指导　65
一、FX系列PLC的I/O连接　65
二、PLC与接近开关的连接　66
任务3　掌握梯形图编程技术　68
能力目标　68
工作内容　68
相关知识　68
一、指令与编程元件　68
二、梯形图程序的编制　71
实践指导　75
一、FX系列PLC的编程元件　75
二、典型梯形图程序　76
任务4　PLC的应用与实践　78
能力目标　78
工作内容　78
资讯&计划　80
实践指导　80
一、控制系统设计原则　80
二、控制系统设计步骤　81
决策&实施　81
实践指导　81
一、系统规划　82
二、原理图设计　84
三、程序编制　88
检查&评价　89
训练&提高　90

项目4　CNC控制系统　91
任务1　熟悉CNC控制系统　91
能力目标　91
工作内容　91
相关知识　92
一、CNC控制系统　92
二、组成与原理　93
三、CNC功能　94
实践指导　96
一、KND100系列CNC简介　97
二、FANUC-0i系列CNC简介　98
任务2　掌握CNC连接技术　99
能力目标　99
工作内容　99
相关知识　100
一、开环CNC的连接　100
二、闭环CNC的连接　101
实践指导　103
一、KND100的伺服、主轴连接　103
二、KND100的I/O连接　104
任务3　CNC的应用与实践　107
能力目标　107
工作内容　107
资讯&计划　108
实践指导　108
一、了解系统组成部件　108
二、熟悉KND100操作面板　109
决策&实施　110
实践指导　110
一、伺服控制电路设计　110
二、主轴控制电路设计　111
检查&评价　111
一、强电回路识读　118
二、CNC控制回路识读　118
训练&提高　119
学习领域三　运动控制系统　121

项目5　步进驱动系统　123
任务1　熟悉步进电机工作原理　123
能力目标　123
工作内容　123
相关知识　124
一、三相单三拍运行原理　124
二、三相六拍运行原理　125
三、小步距角电机运行原理　126
四、混合式步进电机　126
实践指导　127
一、步进电机的静态特性　127
二、步进电机的动态特性　128
任务2　了解步进驱动器原理　128
能力目标　128
工作内容　129
相关知识　129
一、步进驱动器的功能　129
二、驱动电源的工作原理　130
实践指导　130
一、双电压驱动电源　130
二、PWM调压驱动电源　131
任务3　步进驱动的应用与实践　132
能力目标　132
工作内容　132
资讯&计划　132
实践指导　133
一、SIEMENS步进驱动产品　133
二、步进驱动器的选择　134
决策&实施　135
实践指导　135
一、SIEMENS步进驱动器的连接　135
二、驱动器的设定与调整　137
检查&评价　137
实践指导　138

项目6　交流伺服驱动系统　139
任务1　熟悉交流伺服系统　139
能力目标　139
工作内容　139
相关知识　140
一、伺服电机运行原理　140
二、伺服电机的输出特性　141
三、交流伺服驱动器　142
实践指导　144
一、ΣⅡ系列交流伺服简介　144
二、ΣⅡ系列伺服电机　145
三、ΣⅡ系列驱动器　146
任务2　掌握交流伺服连接技术　147
能力目标　147
工作内容　148
相关知识　148
一、硬件组成　148
二、主回路连接　149
三、控制回路连接　151
实践指导　153
一、ΣⅡ系列驱动器连接总图　153
二、控制信号规格　156
三、电机的连接　156
任务3　掌握驱动器功能与参数　157
能力目标　157
工作内容　158
相关知识　158
一、驱动器结构与控制方式　158
二、指令输入的形式　160
三、位置测量系统的匹配　161
四、其他功能与参数　162
实践指导　163
一、ΣⅡ驱动器的基本参数　163
二、参数的设定与计算　164
任务4　交流伺服的应用与实践　165
能力目标　165
工作内容　165
资讯&计划　166
实践指导　166
一、操作单元说明　166
二、驱动器试运行与快速调试　169
三、驱动器的在线自动调整　172
决策&实施　173
实践指导　174
一、驱动器参数的设定　174
二、点动与回参考点试运行　176
三、速度控制快速调试　178
四、位置控制快速调试　179
五、驱动器在线自动调整　180
检查&评价　181
实践指导　181
一、用操作单元检查驱动器状态　181
二、根据报警显示排除故障　184

项目7　变频调速系统　189
任务1　熟悉变频调速系统　189
能力目标　189
工作内容　189
相关知识　189
一、感应电机运行原理　190
二、V/f变频控制原理　192
三、变频器　192
实践指导　194
一、FR-700系列变频器简介　194
二、FR-A700变频器性能　195
任务2　掌握变频器连接技术　196
能力目标　196
工作内容　196
相关知识　197
一、硬件组成　197
二、主回路连接　198
三、控制回路连接　199
实践指导　202
一、FR-A700变频器连接总图　202
二、信号规格　205
任务3　掌握变频器功能与参数　206
能力目标　206
工作内容　206
相关知识　206
一、变频器的操作模式　206
二、变频器运行与控制　209
三、变频器的基本设定　210
实践指导　211
一、操作模式与运行方式选择　211
二、模拟量输入选择与调整　212
三、DI/DO功能定义　214
四、电机参数的设定　216
五、变频控制参数设定　218
任务4　变频器的应用与实践　222
能力目标　222
工作内容　222
资讯&计划　222
实践指导　223
一、变频器的操作　223
二、变频器的快速调试　225
决策&实施　226
实践指导　226
一、变频器连接与检查　226
二、参数的初始化与设定　227
三、参数保护　228
检查&评价　228
实践指导　229
一、变频器的状态检查　229
二、报警显示　230
三、故障诊断　236
学习领域四　机械部件与气/液控制技术　239

项目8　机械部件　241
任务1　齿轮传动的结构、原理与实践　241
能力目标　241
工作内容　241
资讯&计划　241
实践指导　242
一、认识机械系统　242
二、齿轮传动设计　243
三、齿轮间隙消除　247
决策&实施　250
实践指导　250
检查&评价　252
任务2　熟悉滚珠丝杠螺母副　253
能力目标　253
工作内容　253
相关知识　253
一、认识滚珠丝杠螺母副　253
二、轴向间隙的调整与预紧　255
三、基本选型及防护　257
任务3　导向支承部件的结构与原理　259
能力目标　259
工作内容　259
相关知识　259
一、直线滑动导轨认知　260
二、直线滚动导轨使用　261
三、支承的选用　269
实践指导　269
任务4　定位控制机构的结构与原理　272
能力目标　272
工作内容　272
相关知识　272
一、回转刀架原理分析　272
二、刀库与机械手认识　276
三、转塔刀架故障分析与维护　278

项目9　液压与气动控制技术　282
任务1　机械手液压系统分析　282
能力目标　282
工作内容　282
相关知识　283
一、工业机械手认识　283
二、液压控制原理分析　283
三、液压系统特点及推广　287
实践指导　288
一、液压系统安装　288
二、液压系统调试　290
任务2　电液伺服系统应用　291
能力目标　291
工作内容　291
相关知识　291
一、电液伺服机构认识　291
二、喷漆机器人系统设计　294
三、液压系统维护　297
任务3　气动机械手控制系统分析　298
能力目标　298
工作内容　298
相关知识　298
一、气压传动常用元件及基本回路　298
二、气动机械手的调试　303

参考文献　308