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商品簡介
作者簡介
序
目次
商品簡介
本書利用最簡單的方式，有系統地從單一自動化元件功能的學習開始，逐步地建立自動化控制系統整合的開發技術。從基本的人機介面(Human Machine Interface, HMI)裝置資訊蒐集與狀態顯示，透過可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC) 的訊號偵測、資料處理、程式設計與命令輸出，最終結合伺服驅動馬達(Servo Motor)的精確控制，建構成完整的自動化控制系統。
讀者可以依照學習過程的妥善規劃，按部就班地建立自動化控制元件設計與應用開發的能力。從人機介面裝置與人溝通的畫面與圖形元件功能作為起點，帶入巨集功能資料處理的介紹。為了進行設備狀態的感測與控制，介紹可程式邏輯器的運算架構與控制功能，得以蒐集實際的操作訊號並進行資料判斷處理後，產生控制訊號的變化。更進一步地，利用通訊介面傳遞資料將上述元件整合成基本的自動化控制裝置，得以控制外部電氣元件。最後再藉由交流伺服馬達的介紹，讓單純的控制訊號變化得以反映在電能驅動的運動元件，改變機構的動作而產生適當的加工行為。藉由本書漸進式的介紹與說明，讓讀者可以從簡單的元件應用開始學習，逐步地增加各項裝置功能的技術深度，最終得以設計複雜的自動化元件應用與系統整合。
讀者可以依照學習過程的妥善規劃，按部就班地建立自動化控制元件設計與應用開發的能力。從人機介面裝置與人溝通的畫面與圖形元件功能作為起點，帶入巨集功能資料處理的介紹。為了進行設備狀態的感測與控制，介紹可程式邏輯器的運算架構與控制功能，得以蒐集實際的操作訊號並進行資料判斷處理後，產生控制訊號的變化。更進一步地，利用通訊介面傳遞資料將上述元件整合成基本的自動化控制裝置，得以控制外部電氣元件。最後再藉由交流伺服馬達的介紹，讓單純的控制訊號變化得以反映在電能驅動的運動元件，改變機構的動作而產生適當的加工行為。藉由本書漸進式的介紹與說明，讓讀者可以從簡單的元件應用開始學習，逐步地增加各項裝置功能的技術深度，最終得以設計複雜的自動化元件應用與系統整合。
作者簡介
曾百由
現職
國立台北科技大學機械工程學系副教授
學歷
國立交通大學機械工程學士(輔系：控制工程學系)
美國壬色列理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)機械工程碩士、博士
重要經歷
美國喬治亞理工學院研究學者
波音公司技術專家
清雲技術學院助理教授
現職
國立台北科技大學機械工程學系副教授
學歷
國立交通大學機械工程學士(輔系：控制工程學系)
美國壬色列理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)機械工程碩士、博士
重要經歷
美國喬治亞理工學院研究學者
波音公司技術專家
清雲技術學院助理教授
序
“If you want to go fast, go alone. If you want to go far, go together.”
―Africa saying
自從寫過幾本微控制器相關的基礎實作教科書之後，對於撰寫教科書一事就裹足不前，一直認為是個承重的負擔。再次執筆完成《自動化控制元件設計與應用》這本書，實在是要感謝台達機電事業群及台達電子文教基金會為教育的付出，從旁協助的工程師與行政同仁，提供了許多設備資源與技術協助，讓本書得以順利完成。從台達協助個人任教的國立臺北科技大學機械系建立工業自動化教學實驗室開始，讓莘莘學子有機會接觸到最新的工業自動化控制設備，建立與產業實務技術接軌的學習課程；在這個過程中，個人也在眾人的協助下將自動化系統的相關設計應用技術逐步地整理成教材、教科書與影音課程作為教學推廣用途。幾年下來，在台達機電事業群的協助下，個人從中獲益良多，學生也藉由相關課程的學習訓練，走出學術理論的象牙塔，進入實務技術的大觀園。經年累月的學習與經驗，藉由台達電子文教基金會DeltaMOOCx網路學習平臺的數位教材製播以及這本教科書的撰寫整理，彙整成一套引領初學者學習工業自動化技術的實務教科書與教材。同時也感謝家人再一次的體貼與關懷，還有周遭同仁與同學的協助，共同完成本書的撰寫編輯與實驗練習。
從起筆開始，就希望藉由這本書的規劃，讓有志者可以用最簡單的方式，有系統地從單一自動化元件功能的學習一點一滴地累積成自動化控制系統整合的開發技術。從基本的人機介面資訊蒐集與狀態顯示，透過可程式邏輯控制裝置的資料判斷與程式處理後輸出命令，最終利用伺服馬達驅動元件的精確控制，建構成完整的自動化控制系統。讀者可以依照學習過程的妥善規劃，按部就班地建立自動化控制元件設計與應用開發的能力。
實務課程除了利用文字與圖片傳達知識之外，更重要的是透過實際應用範例教導學習者適當的操作觀念與程序；有幸的是，除了這本書的文字整理之外，線上影音課程蒐集了大量實作範例影片，可以藉由軟體模擬了解各個元件操作的特性，並讓讀者有機會藉由觀看影像學習實際元件操作的過程。時代的進步讓讀者可以變身為觀眾，除了文字的傳遞，更結合影片的示範， 形成有效率的快速學習途徑。即便讀者身邊沒有實體教具，這本教科書大部分的內容也都可以由讀者在家自我學習。當然，系統整合技術的學習最終還是要進入實驗室，利用實際自動化控制元件的操作練習才得以完成。
著書寫作的目的在於讓知識、經驗與技術的傳播最大化，讓無法親身接觸的讀者也可以一同分享，讓更多人可以快速而有效地學習。感謝眾多貢獻時間、知識、經驗與資源的同好參與，藉由眾人的奉獻與分享完成了這本著作，傳承大家的奉獻讓有志者承襲學習並散播知識技術、愛與關懷。
國立臺北科技大學機械系 曾百由
―Africa saying
自從寫過幾本微控制器相關的基礎實作教科書之後，對於撰寫教科書一事就裹足不前，一直認為是個承重的負擔。再次執筆完成《自動化控制元件設計與應用》這本書，實在是要感謝台達機電事業群及台達電子文教基金會為教育的付出，從旁協助的工程師與行政同仁，提供了許多設備資源與技術協助，讓本書得以順利完成。從台達協助個人任教的國立臺北科技大學機械系建立工業自動化教學實驗室開始，讓莘莘學子有機會接觸到最新的工業自動化控制設備，建立與產業實務技術接軌的學習課程；在這個過程中，個人也在眾人的協助下將自動化系統的相關設計應用技術逐步地整理成教材、教科書與影音課程作為教學推廣用途。幾年下來，在台達機電事業群的協助下，個人從中獲益良多，學生也藉由相關課程的學習訓練，走出學術理論的象牙塔，進入實務技術的大觀園。經年累月的學習與經驗，藉由台達電子文教基金會DeltaMOOCx網路學習平臺的數位教材製播以及這本教科書的撰寫整理，彙整成一套引領初學者學習工業自動化技術的實務教科書與教材。同時也感謝家人再一次的體貼與關懷，還有周遭同仁與同學的協助，共同完成本書的撰寫編輯與實驗練習。
從起筆開始，就希望藉由這本書的規劃，讓有志者可以用最簡單的方式，有系統地從單一自動化元件功能的學習一點一滴地累積成自動化控制系統整合的開發技術。從基本的人機介面資訊蒐集與狀態顯示，透過可程式邏輯控制裝置的資料判斷與程式處理後輸出命令，最終利用伺服馬達驅動元件的精確控制，建構成完整的自動化控制系統。讀者可以依照學習過程的妥善規劃，按部就班地建立自動化控制元件設計與應用開發的能力。
實務課程除了利用文字與圖片傳達知識之外，更重要的是透過實際應用範例教導學習者適當的操作觀念與程序；有幸的是，除了這本書的文字整理之外，線上影音課程蒐集了大量實作範例影片，可以藉由軟體模擬了解各個元件操作的特性，並讓讀者有機會藉由觀看影像學習實際元件操作的過程。時代的進步讓讀者可以變身為觀眾，除了文字的傳遞，更結合影片的示範， 形成有效率的快速學習途徑。即便讀者身邊沒有實體教具，這本教科書大部分的內容也都可以由讀者在家自我學習。當然，系統整合技術的學習最終還是要進入實驗室，利用實際自動化控制元件的操作練習才得以完成。
著書寫作的目的在於讓知識、經驗與技術的傳播最大化，讓無法親身接觸的讀者也可以一同分享，讓更多人可以快速而有效地學習。感謝眾多貢獻時間、知識、經驗與資源的同好參與，藉由眾人的奉獻與分享完成了這本著作，傳承大家的奉獻讓有志者承襲學習並散播知識技術、愛與關懷。
國立臺北科技大學機械系 曾百由
目次
第1章 自動化設備與元件
1.1 工業自動化設備
1.2 可程式邏輯控制器簡介
1.3 人機介面控制裝置簡介
1.4 交流同步伺服馬達簡介
第1篇 人機介面控制裝置HMI篇
第2章 人機介面控制裝置功能與編輯軟體簡介
2.1 硬體架構
2.2 畫面與圖形元件
2.3 DOPSoft編輯軟體
第3章 人機介面控制裝置內部記憶體
3.1 內部記憶體簡介功能與種類
3.2 狀態與事件的寫入與讀取
3.3 數值資料的輸入與顯示
3.4 儀表顯示
3.5 內部系統參數
3.6 命令區與狀態區記憶體
3.7 元件記憶體位址檢查
第4章 人機介面的巨集
4.1 傳統式的圖形元件應用
4.2 巨集種類
4.3 巨集編輯視窗
4.4 ON巨集／OFF巨集
4.5 執行前巨集
4.6 執行後巨集
4.7 畫面開啟巨集
4.8 畫面關閉巨集
4.9 畫面Cycle巨集
4.10 子巨集
4.11 Initial（初始化）巨集
4.12 Background（背景）巨集
4.13 Clock巨集
4.14 巨集指令簡介
第2篇 可程式邏輯控制器PLC篇
第5章 PLC各種裝置與記憶體功能
5.1 PLC各種裝置功能簡介
5.2 內部暫存器與裝置功能
5.3 PLC裝置通訊位址
第6章 PLC程式的編輯環境
6.1 PLC程式書寫器
6.2 WPLSoft
6.3 程式編譯
6.4 PLC各種程式的轉換
6.5 程式執行、模擬與除錯
第7章 PLC階梯圖原理與基本指令
7.1 階梯圖發展歷史
7.2 PLC階梯圖邏輯
7.3 PLC階梯圖的執行
7.4 PLC階梯圖的編輯
7.5 PLC階梯圖各項基本指令介紹
7.6 PLC階梯圖製作概念
7.7 常用基本程式設計範例
7.8 實作範例
第8章 PLC應用指令簡介
8.1 應用指令分類與型式
8.2 傳送比較
8.3 四則算術與邏輯運算
8.4 旋轉位移
8.5 資料處理
8.6 實作範例
第9章 PLC步進階梯指令
9.1 順序功能圖
9.2 步進階梯指令
9.3 步進點移轉方法
9.4 功能元件的重複使用
9.5 流程分類
9.6 實作範例
第3篇 HMI與PLC整合篇
第10章 自動化元件間的通訊
10.1 工業通訊協定
10.2 Modbus通訊協定
10.3 人機介面裝置及可程式邏輯控制器的通訊
10.4 DirectLink USB方式下載PLC程式
10.5 以PLC為主動通訊裝置的方法
第11章 人機介面裝置的配方功能
11.1 人機介面裝置的配方簡介
11.2 配方表的建立
11.3 設定控制命令的配方控制旗標
11.4 使用配方參數的PLC程式設計
第4篇 交流伺服馬達篇
第12章 伺服馬達基本原理
12.1 伺服與位置控制的觀念
12.2 馬達工作原理
12.3 交流同步伺服馬達控制
12.4 交流同步伺服馬達控制模式
12.5 速度與位置感測估算
第13章 伺服馬達的基本操作與調校
13.1 安裝與配線
13.2 面板顯示及操作
13.3 試轉操作與調機步驟
13.4 ASDASoft操作軟體
第14章 伺服馬達的基本控制機能
14.1 伺服馬達操作模式選擇
14.2 扭矩控制模式
14.3 速度控制模式
14.4 PT位置控制模式
14.5 可程式控制器的運動控制應用指令
14.6 定位控制相關的特殊暫存器
14.7 人機介面裝置、可程式控制器與伺服馬達的整合
14.8 實作範例
第15章 伺服馬達的PR控制模式
15.1 PR控制模式介紹
15.2 PR模式命令觸發方式
15.3 PR模式的程序編輯
15.4 PR模式程序的種類
15.5 前後程序的執行關係
15.6 程序整合實作範例
15.7 人機介面裝置與伺服馬達控制系統整合
參考資料
1.1 工業自動化設備
1.2 可程式邏輯控制器簡介
1.3 人機介面控制裝置簡介
1.4 交流同步伺服馬達簡介
第1篇 人機介面控制裝置HMI篇
第2章 人機介面控制裝置功能與編輯軟體簡介
2.1 硬體架構
2.2 畫面與圖形元件
2.3 DOPSoft編輯軟體
第3章 人機介面控制裝置內部記憶體
3.1 內部記憶體簡介功能與種類
3.2 狀態與事件的寫入與讀取
3.3 數值資料的輸入與顯示
3.4 儀表顯示
3.5 內部系統參數
3.6 命令區與狀態區記憶體
3.7 元件記憶體位址檢查
第4章 人機介面的巨集
4.1 傳統式的圖形元件應用
4.2 巨集種類
4.3 巨集編輯視窗
4.4 ON巨集／OFF巨集
4.5 執行前巨集
4.6 執行後巨集
4.7 畫面開啟巨集
4.8 畫面關閉巨集
4.9 畫面Cycle巨集
4.10 子巨集
4.11 Initial（初始化）巨集
4.12 Background（背景）巨集
4.13 Clock巨集
4.14 巨集指令簡介
第2篇 可程式邏輯控制器PLC篇
第5章 PLC各種裝置與記憶體功能
5.1 PLC各種裝置功能簡介
5.2 內部暫存器與裝置功能
5.3 PLC裝置通訊位址
第6章 PLC程式的編輯環境
6.1 PLC程式書寫器
6.2 WPLSoft
6.3 程式編譯
6.4 PLC各種程式的轉換
6.5 程式執行、模擬與除錯
第7章 PLC階梯圖原理與基本指令
7.1 階梯圖發展歷史
7.2 PLC階梯圖邏輯
7.3 PLC階梯圖的執行
7.4 PLC階梯圖的編輯
7.5 PLC階梯圖各項基本指令介紹
7.6 PLC階梯圖製作概念
7.7 常用基本程式設計範例
7.8 實作範例
第8章 PLC應用指令簡介
8.1 應用指令分類與型式
8.2 傳送比較
8.3 四則算術與邏輯運算
8.4 旋轉位移
8.5 資料處理
8.6 實作範例
第9章 PLC步進階梯指令
9.1 順序功能圖
9.2 步進階梯指令
9.3 步進點移轉方法
9.4 功能元件的重複使用
9.5 流程分類
9.6 實作範例
第3篇 HMI與PLC整合篇
第10章 自動化元件間的通訊
10.1 工業通訊協定
10.2 Modbus通訊協定
10.3 人機介面裝置及可程式邏輯控制器的通訊
10.4 DirectLink USB方式下載PLC程式
10.5 以PLC為主動通訊裝置的方法
第11章 人機介面裝置的配方功能
11.1 人機介面裝置的配方簡介
11.2 配方表的建立
11.3 設定控制命令的配方控制旗標
11.4 使用配方參數的PLC程式設計
第4篇 交流伺服馬達篇
第12章 伺服馬達基本原理
12.1 伺服與位置控制的觀念
12.2 馬達工作原理
12.3 交流同步伺服馬達控制
12.4 交流同步伺服馬達控制模式
12.5 速度與位置感測估算
第13章 伺服馬達的基本操作與調校
13.1 安裝與配線
13.2 面板顯示及操作
13.3 試轉操作與調機步驟
13.4 ASDASoft操作軟體
第14章 伺服馬達的基本控制機能
14.1 伺服馬達操作模式選擇
14.2 扭矩控制模式
14.3 速度控制模式
14.4 PT位置控制模式
14.5 可程式控制器的運動控制應用指令
14.6 定位控制相關的特殊暫存器
14.7 人機介面裝置、可程式控制器與伺服馬達的整合
14.8 實作範例
第15章 伺服馬達的PR控制模式
15.1 PR控制模式介紹
15.2 PR模式命令觸發方式
15.3 PR模式的程序編輯
15.4 PR模式程序的種類
15.5 前後程序的執行關係
15.6 程序整合實作範例
15.7 人機介面裝置與伺服馬達控制系統整合
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