机械工程测控实验教程_王峻峰,黄弢_9787568092999

本书主要介绍了机械类本科生和研究生在做测控及自动化方面的实验所涉及到的基本实验工具，如Matlab/Simulink、PLC、组态王、WinCC Flexible、TwinCAT、51单片机、Arduino、ARM、树莓派等，采用项目式实验，通过动手做，学会以上常用测空自动化工具软件的基本使用方法，在此基础上，完成基本和综合的测控自动化相关课程的实验任务。本书可作为高校机械类专业工程测试技术、机械工程控制基础及机电一体化系统等测试控制课程实验的指导书，也可供机电、自动化、仪器仪表等专业工程技术人员参考。

我国要加快建设制造强国、实现中华民族伟大复兴，就需要培养一大批优秀的社会主义建设者和接班人，需要一大批能够适应和支撑我国产业迈向全球价值链中高端的工程创新人才。实践教育是工程教育的重要组成部分，对创新人才的培养至关重要。实践是工程的本质，实践是创新的基础。丰富的实践活动可以促进学生将理论学习融入工程实践中，激发学生的成就感和学习热情，对提高机械专业学生的综合素质和实践能力、培养创新思维和能力具有至关重要的作用。第四次工业革命浪潮下，高校的工科教育对培养时代需要的、适应工程科技进步与创新的本科人才提出了更高的要求。传统的机械工程教育过于理论化，割裂了工程教育与工程本身的联系，对实践教学的主导性重视不够。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（20102020）》有关精神，为了提高应用型人才培养质量，高校机械工程实验教学的内容、方法、手段及实验教学模式需要改进与创新。学习是基础、思考是关键、实践是根本，工程专业的实验课程要注重理论与实践相结合，以培养学生的实践能力和创新精神为重点。实验教学是实践教学环节的一个重要组成部分，在这个背景下，本书对机械工程测控类课程实验教学的内容进行了更新，对实验教学模式的转变进行了探索。本书针对目前机械工程测控类课程实验教学中普遍存在的实验内容相对陈旧、实验方法单一、实践创新能力不足等问题，以工业领域常用的控制器为对象，讲述了它们在测控领域的应用，按照由易到难的顺序给出了相关的实验，布置了相应的实验任务，可以使读者在完成这些实验后熟悉并掌握相关控制器的使用方法，养成良好的工程实验习惯。在实验教学的方法上，采取以引导学生主动实践为主导的理论与实践相结合的实验教学模式，以学生为中心，帮助学生构建问题空间，夯实理论基础，强调实践能力，增强系统意识，引入新技术、新方法，在实验中加强对学生系统观、工程观、质量观和宏观思维等意识的培养。全书内容分为6章，以工程测试与控制技术在实际工程中的应用为中心展开。第1章介绍了MATLAB/Simulink在测控领域中的应用，并安排了相应的实验。第2章和第3章以西门子S7200系列PLC为例，介绍了传统PLC在测控领域中的应用，并强调了测控系统中的接线规范，以加强职业素养的训练；给出了若干个基础性实验和综合性设计型实验案例。第4章介绍了在当前工业领域应用越来越广泛的、基于高速工业以太网的EtherCAT总线技术，由浅到深地安排了基础性实验和面向复杂工程问题的综合性设计型实验。通过这些实验，读者可以快速地掌握基于工业以太网的测控系统的开发与设计方法。第5章和第6章从零基础开始引导读者掌握Arduino单片机和树莓派的使用与编程方法，分别介绍了Arduino单片机和树莓派在测控领域中的应用。此外，书中以二维码形式提供了大量的实验实例及相关程序代码，有利于读者举一反三，完成更为复杂的实验任务及实际工程任务。本书具有以下特点：（1）针对传统的机械专业测控实验教学内容与智能制造所需求的内容衔接不够，实验教学内容、实验手段明显滞后于行业发展的现状，增加了智能制造领域使用的先进的新技术、新设备以及更为丰富的实验内容，多学科的知识及技术在实验中得到融合应用。（2）针对现行机械专业测控实验教学专注于强调对课程知识点的理解，对实验能力和方法要求不高，以及对实验方案中所涉及的多学科知识与技术的综合应用探究不深，而忽视了对系统观、大工程观和宏观思维的培养等问题，本书增加了复杂工程问题教学情境，加强了对学生的机电测控的专业技能、综合素质和创新能力等方面的训练。（3）针对传统机械专业实验教学方式方法难以适用于多学科交叉融合的不足，以问题为导向，将新技术、多学科交叉融合的应用能力培养融入实验教学，引导研究性学习，以达成知识、能力与素养的协同培养。本书可作为机械工程控制基础实验、工程测试技术实验、机电传动控制实验、机械工程测控综合实验和机电综合训练、智能制造技术实验和实践等课程的教材或参考书，也可用于机电控制方面的实训与培训。本书由王峻峰、黄弢主编，第1章的1.5节由黄弢编写，第6章6.6节中的树莓派程序由谭波提供，其余章节由王峻峰编写。在本书编写过程中，王书亭教授、何岭松教授、陈冰副教授对本书的内容、编排给出了宝贵的建议。同时，编者还参考了德国倍福自动化有限公司、武汉德普施科技有限公司、武汉迈信电气技术有限公司的有关资料。本书的出版得到了*新工科研究与实践项目的资助，在此一并表示感谢。由于时间仓促，加之作者水平有限，书中疏漏或不足之处在所难免，恳请各位专家、学者批评指正。编者2022年9月

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