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内容简介

本书被评为浙江省“十四五”首批“四新”重点教材，是国家级自动化一流本科专业和浙江省一流本科课程“自动控制理论”的建设成果。本书从智能制造技术的发展出发，系统地介绍工业现场智能制造应用中的常用技术，包括控制器、传感器、人机接口、工业网络，以及机器视觉、工业机器人和其他先进控制技术。本书侧重介绍智能制造技术的工程应用，重点分析智能制造常用技术在工业生产中的应用。在介绍智能制造系统核心知识的基础上，本书通过分析智能制造的实际案例，培养读者的工业控制系统设计、开发和应用能力，具有实用性、新颖性和完整性。同时，本书结合台达的相关智能制造产品和各类应用案例，分析智能制造系统架构和技术应用方法。本书可以作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、智能制造相关专业的教材，也可供有关科技人员参考。

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ISBN：9787121490750

开本：16(185*260)

页数：232

字数：344

本书目录

目    录

第1章  绪论	1
1.1  智能制造发展历程	1
1.1.1  制造业发展史	2
1.1.2  国内外智能制造装备发展现状	4
1.2  智能制造的内涵、特征与目标	7
1.3  智能制造技术体系结构	8
1.3.1  支撑技术	8
1.3.2  智能制造系统关键技术	10
1.4  智能制造典型应用案例	11
1.4.1  上汽大通汽车有限公司	11
1.4.2  海尔互联工厂	12
1.4.3  中国石化智能工厂	13
第2章  智能控制技术	15
2.1  智能制造中的常用控制器	16
2.2  PLC控制技术	19
2.2.1  PLC控制技术概论	19
2.2.2  PLC的组成原理	24
2.2.3  台达DVP系列PLC控制器	27
2.3  控制器案例分析	36
2.3.1  问题描述	36
2.3.2  系统主要设备及连接线路介绍	36
2.3.3  程序设计分析	37
2.4  电动机的变频控制	38
2.4.1  变频器简介	38
2.4.2  三相交流异步电动机概述	39
2.4.3  三相交流异步电动机的变频控制	41
2.4.4  变频器与三相交流异步电动机的接线	44
2.5  变频器与电机控制案例	45
2.5.1  问题描述	45
2.5.2  项目实施及代码设置	46
2.5.3  硬件连接	48
2.6  伺服系统	49
2.6.1  伺服系统组成和工作原理	49
2.6.2  伺服驱动器模式控制及应用	53
2.7  伺服电机案例	57
2.7.1  问题描述	57
2.7.2  参数设置	58
2.7.3  代码编程	59
第3章  智能传感器技术	61
3.1  工业中的常用传感器	61
3.2  传感器的工作原理与应用案例	63
3.2.1  温度传感器	63
3.2.2  压力传感器	66
3.2.3  流量传感器	67
3.2.4  光电式传感器	69
3.2.5  激光位移传感器	69
3.2.6  光栅传感器	71
3.2.7  编码器	72
3.2.8  格雷母线	73
3.2.9  加速度传感器	74
3.3  案例分析	75
3.3.1  问题描述	75
3.3.2  主要设备介绍及分析	76
3.3.3  06XA模块读/写程序设计及分析	78
第4章  人机接口	81
4.1  人机接口简介	81
4.1.1  触摸屏工作原理	82
4.2  触摸屏的控制与使用	86
4.2.1  触摸屏的控制原则	88
4.2.2  触摸屏的内部参数	88
4.2.3  台达触摸屏软件开发	89
4.3  触摸屏程序案例	93
4.3.1  问题描述	93
4.3.2  系统结构与设备	93
4.3.3  项目实施	94
4.3.4  代码编程	95
第5章  工业网络	97
5.1  工业网络简介	97
5.1.1  工业网络的发展	97
5.1.2  工业以太网技术	99
5.2  通信参考模型	100
5.2.1  协议的必要性	100
5.2.2  OSI参考模型	101
5.2.3  TCP/IP参考模型	102
5.2.4  交换机通信原理	105
5.2.5  IP地址	108
5.2.6  TCP	110
5.2.7  UDP	111
5.2.8  ICMP	111
5.3  组网案例	111
5.3.1  PC与PLC通信	111
5.3.2  PC与HMI的通信	115
5.3.3  机器人与PLC的通信设置	116
第6章  工业机器人技术	118
6.1  工业机器人概述	118
6.1.1  工业机器人的定义与发展	118
6.1.2  工业机器人的特点	120
6.2  工业机器人的分类与应用	120
6.2.1  工业机器人的分类	120
6.2.2  工业机器人的应用	123
6.3  工业机器人的组成与技术参数	126
6.3.1  工业机器人的组成	126
6.3.2  工业机器人的技术参数	128
6.4  台达工业机器人	129
6.4.1  操作工业机器人的注意事项	129
6.4.2  台达工业机器人型号和规格	130
6.4.3  台达工业机器人控制器	131
6.4.4  台达工业机器人示教器	138
6.4.5  台达工业机器人编程软件	139
6.5  台达工业机器人应用案例	144
6.5.1  问题描述	144
6.5.2  台达工业机器人系统硬件设计	144
6.5.3  台达工业机器人系统软件设计	145
第7章  机器视觉技术	148
7.1  机器视觉概述	149
7.1.1  机器视觉的定义	149
7.1.2  机器视觉的特点	149
7.1.3  机器视觉的应用	150
7.2  机器视觉硬件系统	152
7.2.1  光源	153
7.2.2  镜头	154
7.2.3  相机	156
7.2.4  机器视觉图像处理平台	157
7.3  机器视觉软件系统	158
7.3.1  数字图像处理	158
7.3.2  图像处理软件	159
7.4  台达机器视觉设备	160
7.4.1  台达DMV系列机器视觉系统的组成	161
7.4.2  台达DMV系统机器视觉控制器	163
7.4.3  台达机器视觉控制器基本操作	169
7.5  台达机器视觉检测流程与检测设定	177
7.5.1  台达机器视觉检测流程	177
7.5.2  台达机器视觉检测设计	178
第8章  智能制造先进控制技术	183
8.1  大数据	184
8.1.1  大数据的概念与术语	184
8.1.2  大数据主要特征	186
8.1.3  大数据的类型	187
8.1.4  大数据应用及发展趋势	188
8.1.5  工业大数据应用现状	189
8.2  云计算	190
8.2.1  云计算的概念与特点	190
8.2.2  云计算关键技术	191
8.2.3  云计算与大数据	193
8.2.4  云计算在制造行业的应用	196
8.3  机器学习	196
8.3.1  机器学习概述	196
8.3.2  机器学习的分类	199
8.3.3  机器学习在不同行业中的应用	200
第9章  智能制造系统实验案例	204
9.1  模块化生产教学实验系统	204
9.1.1  应用背景	204
9.1.2  系统主要设备介绍及分析	205
9.1.3  系统功能配合设计及分析	210
9.2  名片盒激光雕刻系统	213
9.2.1  应用背景	213
9.2.2  系统主要设备介绍及功能分析	213
9.2.3  系统模块功能配合设计与分析	218
参考文献	221

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前言

前     言


制造业是立国之本，是打造国家竞争力和竞争优势的主要支撑。智能制造是我国制造业创新发展的主要抓手，是我国制造业转型升级的主要路径，是我国加快建设制造强国的主攻方向。党的二十大报告中明确指出“坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国”。
21世纪以来，智能制造在技术、产业政策、市场需求等多方面的支持下有了飞速发展。新一代人工智能技术与先进制造技术的深度融合形成的新一代智能制造技术，推动了智能制造产业的快速发展和广泛应用并能够提高生产效率和生产质量，降低成本，提高企业竞争力，实现制造业的转型升级。“新工科建设”作为当下高校学科发展的重要内容，强调跨学科合作、创新思维和实践综合能力的培养。通过融入新工科理念，我们能够更好地应对智能制造领域的挑战和机遇，培养出适应未来工业需求的智能制造人才。
本书侧重介绍智能制造技术的工程应用，重点分析智能制造常用技术的软硬件系统机器在工业生产中的应用。本书从智能制造技术的发展出发，系统地介绍工业现场智能制造应用中的常用技术，包括控制器、传感器、人机接口、工业网络，以及机器视觉、工业机器人和其他先进控制技术。在对智能制造系统核心知识介绍的基础上，通过分析智能制造的实际案例，培养读者的工业控制系统设计、开发和应用能力，具有实用性、新颖性和完整性。同时，本书结合台达的相关智能制造产品和各类应用案例，分析智能制造系统架构和技术应用方法。本书在介绍理论内容的同时，每个章节均提供前沿技术发展案例作为导入，将智能制造与国家发展战略和社会发展的紧密关联，激发学生对的中国道路自信、科技报国的家国情怀和使命担当，培养团队协作精神，树立科技自强的责任感与使命感。
本书共分为9章。其中第1章概述性地介绍智能制造的发展历程、内涵以及智能制造技术体系架构，并给出典型的智能制造工业应用案例。第2章~第8章介绍多种智能制造常用技术。其中第2章介绍工业控制系统中常用的控制器，包括PLC、变频器和伺服的控制器；第3章介绍智能制造应用中常用的传感器及其应用方法；第4章介绍人机接口技术；第5章介绍常用的工业网络类型及应用；第6章~第8章介绍智能制造中的先进技术。其中第6章介绍机器视觉技术和第9章介绍工业机器人技术，第8章还简要地介绍包括大数据、云计算、机器学习以及其他先进控制技术。第9章基于两个实际应用案例，对智能制造系统的应用进行分析。
本书由浙大城市学院的杜鹏英、陈慧、江皓、周维钧，以及中国地质大学的何王勇和哈尔滨华德学院的王振力共同编写。浙大城市学院的学生宋晓雪参与了教材内容的修订和校对。台达集团中达电通有限公司为本书提供了部分技术资料，在此一并表示感谢。在本书的编写过程中还参考了不少书籍和资料，在此也向有关作者表示感谢。
为便于教学，凡采用本书作为教材的学校，作者免费提供电子教案，下载网址为http://www.hxedu.com.cn/。
由于时间和编者的水平所限，疏漏在所难免，恳请读者提出批评建议，以便进一步修订完善，编者的E-mail是chenh@hzcu.edu.cn。

编者 
2024.3

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作者简介

杜鹏英，女，硕士，浙大城市学院信息与电气工程学院教授，教务处副处长。参加的学术组织及任职：浙江省自动化类教学指导委员会委员。著作方向：人工智能、智能制造。所承担过的重点科研或教研项目：主持浙江省自动控制理论线上一流课程；主持教育部产学合作协同育人项目3项：递进型"智能制造2025”工业控制系统实训平台构建研究与探索，新工科背景下的Proteus仿真平台可视化体系探索与实践，台达智能制造师资培训。主持浙江省首批课程思政教学改革项目：应用型本科院校的全课程思政育人体系构建与实施路径研究。所从事的主要科研与教学工作及获奖情况：2019.12获浙江省首届互联网+教学优秀案例特等奖。2016.7获全国首届自动化专业青年教师实验设备设计"创客大赛”铜奖。主要出版著作情况：《自动控制理论》，科学出版社，2020.5。《电力电子技术》，科学出版社，2018.6。

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