装备自动化工程设计与实践（第2版）

肖维荣，德国卡塞尔大学工学博士，贝加莱大中华区总经理，山东大学兼职教授。
齐蓉，工学博士，西北工业大学自动化学院教授、博士生导师。

《装备自动化工程设计与实践》（第2版）在第1版的基础上，增加了面向未来的工业通信架构、项目管理关卡模型、mapp组件技术、智能机器设计案例、柔性电驱输送系统设计等章节，特别是增加了智能机器典型应用实例。应用实例采用规范的工程化的设计方法与步骤，介绍其需求分析、关键技术、方案设计与比较、硬件选型、模块化软件设计、人机界面等内容，使读者能够获得更多的工程化的实用知识。
机械装备自动化方案的工程化设计与实现涉及的知识面很宽，《装备自动化工程设计与实践》（第2版）以提高工业自动化工程师的工程化设计能力及专业技能为目标，针对现代机械制造业的实际需求，以机电软一体化为核心，结合多个典型工程实际案例，将进行这一过程所需的工程知识贯穿起来，阐述机械装备自动化方案设计规范化的方法与步骤。本书内容包含系统技术构成、设计准则、关键技术、项目管理、模块化设计、系统集成等，从工程实用化设计的角度出发，完整地对系统方案设计、硬件配置、自动化方案的开发工具与现代设计方法、控制软件工程化设计、仿真与控制系统无缝集成、控制网络等内容进行了系统阐述，对多种设计方案进行比较分析，使读者能够在一个高的技术水平起点掌握系统设计、工程实现、项目管理的方法。
《装备自动化工程设计与实践》（第2版）可作为工科院校自动化、电气工程、机械制造专业的高年级本科生和研究生的教材，也可作为从事机电一体化系统制造和销售的工程师的培训教材。

Preface
序
前言
第1章 装备制造与自动化集成导论
1.1制造自动化面临的问题
1.2装备制造业与自动化技术的发展趋势
1.2.1机电软一体化
1.2.2个性化方案与大批量生产
1.2.3能效的追求
1.3工程师的使命
1.4机械自动化方案的工程化设计要点
第2章 现代机电一体化系统技术构成
2.1传感器
2.1.1传感器的基本概念
2.1.2传感器的基本特性
2.1.3传感器的选型准则
2.1.4传感器的标定与校准
2.2执行机构
2.2.1执行机构的分类与比较
2.2.2电动执行机构
2.2.3液动执行机构
2.2.4气动执行机构
2.3PLC技术
2.3.1PLC简介
2.3.2人机界面
2.3.3分时多任务操作系统与I/O处理
2.3.4系统维护与管理
2.4运动控制系统
2.4.1基于PLC的运动控制系统结构组成与分类
2.4.2交流伺服驱动器
2.4.3位置检测系统
2.4.4电动机
2.4.5减速器
2.5现场总线与工业以太网
2.5.1现场总线
2.5.2工业以太网
2.5.3实时以太网Powerlink
2.6集成安全技术
2.6.1集成安全系统
2.6.2贝加莱安全PLC
2.6.3安全PLC与常规PLC的区别
2.6.4安全PLC系统的基本结构
2.6.5集成安全系统的特点与配置基本原则
2.6.6集成安全运动控制系统
2.7面向未来的工业通信架构
2.7.1智能制造对机器连接能力的挑战
2.7.2OPC UA协议
2.7.3OPC UA的应用实现
2.7.4TSN技术应用
2.7.5OPC UA over TSN全架构
第3章 项目管理
3.1装备自动化项目管理概念
3.2项目管理要点
3.2.1范围管理
3.2.2进度管理
3.2.3人力资源管理
3.2.4成本管理
3.2.5质量管理
3.2.6风险管理
3.3项目管理过程
3.4项目管理关卡模型
3.4.1装备自动化项目的阶段和关卡
3.4.2项目工作流程
3.5项目实施方法——看板
3.5.1看板的定义
3.5.2看板卡的定义
3.5.3使用计划任务
3.5.4任务问题分类——史诗、用户故事和任务
3.5.5发布
第4章装备自动化的模块化设计
4.1模块化设计的定义与意义
4.1.1模块的定义
4.1.2为批量定制提供实现基础
4.1.3提升效能与降低风险
4.2装备自动化的模块化设计
4.2.1需求分析及模块划分
4.2.2系统分解1
4.2.3模块标准化设计
4.2.4定制化整合
4.3电气系统的模块化设计
4.3.1电气模块化设计原则
4.3.2总线是模块之间的纽带
4.3.3分布式控制
4.4软件的模块化设计
4.4.1软件模块化设计案例分析
4.4.2控制软件的设计规范
4.4.3模块测试与整合
4.5模块化设计案例分析
4.5.1电气组件模块化
4.5.2软件功能模块化
4.6mapp组件技术
4.6.1mapp开发步骤
4.6.2mapp为设计方案升级提供便捷
第5章 机电一体化系统硬件的精准配置
5.1机电一体化系统的配置准则
5.1.1最佳传动比
5.1.2最佳惯量匹配
5.2机电一体化硬件选型设计
5.2.1系统选型流程及注意事项
5.2.2驱动机构的转动惯量
5.2.3运动曲线
5.2.4减速器选型
5.2.5电动机选型
5.2.6驱动器选型
5.2.7外部制动电阻选型
5.2.8SERVOsoft选型案例
第6章 系统仿真与算法设计
6.1自动化方案的仿真工具
6.1.1与控制软件平台实现无缝对接的MATLAB/Simulink
6.1.2Simulink自动代码生成
6.2滤波器设计
6.2.1一阶惯性滤波器
6.2.2高阶巴特沃斯滤波器
6.3设计案例1——多温区系统温度控制
6.3.1系统概述
6.3.2建模与仿真
6.3.3控制策略设计
6.3.4自动代码生成与系统调试
6.3.5控制效果分析
6.4设计案例2——多质量体扭转控制系统
6.4.1系统概述
6.4.2建模与仿真
6.4.3控制策略设计
6.4.4自动代码生成与系统调试
6.4.5控制效果分析
第7章 凹版印刷机控制系统设计实例
7.1凹版印刷机
7.1.1无轴与有轴机组式凹版印刷机比较
7.1.2无轴与传统长轴印刷机比较
7.2凹版印刷机控制需求分析
7.3凹版印刷机控制系统的硬件配置
7.3.1主控制器及I/O模块选型设计
7.3.2电动机、减速器、编码器及驱动器选型设计
7.4集成套色系统
7.4.1套色系统硬件组成
7.4.2膜料张力控制
7.4.3解耦测试
7.5收料系统控制方案设计
7.5.1卷绕控制系统
7.5.2张力控制系统的设计
7.5.3收卷控制策略
7.6凹版印刷机的软件设计
7.6.1模块化软件设计的需求分析
7.6.2用户界面和程序框架设计
7.6.3模块化的程序编制
7.6.4套色信号处理任务描述文档
7.6.5人机界面设计
7.6.6软件整合测试
第8章 智能机器设计案例
8.1智能机器与智能制造
8.1.1智能制造定义
8.1.2智能制造内涵
8.1.3控制对象及任务的变迁
8.2岸桥防摇系统
8.2.1岸桥防摇
8.2.2防摇系统类型
8.2.3基于建模的岸桥电子防摇系统
8.2.4建模仿真开发的优势
8.3多线切割机
8.3.1多线切割机的简介
8.3.2基于常见信号的智能预诊断
8.3.3基于振动信号的智能预诊断
8.4烫金机
8.4.1烫金机工作过程
8.4.2基于物理模型的自适应温度控制
8.4.3烫金温度控制实测效果
第9章 柔性电驱输送系统设计
9.1柔性制造
9.1.1个性化需求
9.1.2制造柔性及分类
9.1.3柔性制造类型
9.1.4柔性制造系统
9.1.5柔性制造中的精益生产
9.1.6柔性生产线需要解决的问题
9.2柔性电驱输送系统
9.2.1柔性电驱工作原理
9.2.2机械结构设计
9.2.3柔性电驱中的数字孪生技术
9.2.4基于柔性电驱输送的生产线设计优势
9.3基于ACOPOStrak的柔性生产线设计
9.3.1需求分析
9.3.2选型设计
9.3.3仿真与项目开发
9.3.4安装调试
9.3.5系统验收