Призначений для вивчення студентами дисципліни "Мехатроніка об'єктів нафтогазової промисловості" для бакалаврів за спеціальністю 151 - "Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології" (ОПП - 151 - "Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології"). ЗМІСТ ВСТУП 6 1. ПРИСТРОЇ МЕХАТРОННИХ СИСТЕМ 13 1.1. Датчики 13 1.1.1. Класифікація датчиків 13 1.1.2. Основні характеристики датчиків 14 1.1.3. Види датчиків та принципи їх роботи 14 1.1.3.1. Електроконтактні датчики 14 1.1.3.2. Потенціометричні датчики 15 1.1.3.3. Тензометричні датчики 15 1.1.3.4. П'єзоелектричні датчики 16 1.1.3.5. Датчик Холла 16 1.1.3.6. Ємнісні датчики 17 1.1.3.7. Оптичні датчики 17 1.1.3.8. Електромагнітні датчики 19 1.1.3.9. Ультразвукові датчики 21 1.1.3.10. Датчики температури 21 1.1.3.11. Датчики вологості 22 1.1.4. Аналогова та цифрова (дискретна) форма представлення даних 22 1.1.5. "Інтелектуальні" датчики 23 1.2. Привод мехатронних систем 26 1.2.1. Вимоги до приводів 26 1.2.2. Гідравлічні і пневматичні приводи 26 1.2.3. Електропривод. Основні поняття та класифікація 27 1.2.4. Електропривод постійного струму 28 1.2.4.1. Колекторний електропривод 28 1.2.4.2. Кроковий електропривод 30 1.2.5. Електропривод змінного струму 32 1.2.5.1. Частотне скалярне керування асинхронним двигуном 33 1.2.5.2. Частотне векторне керування асинхронним двигуном 34 1.2.5.3. Будова та принцип дії частотного перетворювача 38 1.2.5.4. Основні функції частотного перетворювача 44 1.2.6. Модулі руху в мехатронних системах 49 1.2.6.1. Електромеханічні модулі руху 49 1.2.6.2. Мехатронні модулі руху 50 1.2.6.3. Інтелектуальні модулі руху 51 1.3. Контролерна та комп'ютерна техніка у мехатронних системах 53 1.3.1. Історичний розвиток мікроконтролерів та сфери їх застосування у сучасному виробництві 53 1.3.2. Програмовані логічні контролери 54 1.3.3. Архітектура мікроконтролера 57 1.3.4. Характеристики мікроконтролерів 62 1.3.5. Пристрої збору даних 65 1.3.6. Комп'ютер у мехатронних системах 68 1.3.6.1. Комп'ютер як контролер 68 1.3.6.2. Комп'ютер для спілкування з оператором 70 1.3.6.3. Промислові комп'ютери 70 1.3.7. Пристрої вводу-виводу 72 1.4. Питання та завдання для самоперевірки 74 2. СПОСОБИ ОРГАНІЗАЦІЇ ВЗАЄМОДІЇ МІЖ ЕЛЕМЕНТАМИ МЕХАТРОННОЇ СИСТЕМИ 75 2.1. Основні функції, будова та параметри системи комп'ютерного керування 75 2.2. Способи організації обчислювального пристрою системи комп'ютерного керування 77 2.3. Варіанти організації інтерфейсної частини системи комп'ютерного керування 81 2.4. Передача даних між мехатронними пристроями 85 2.4.1. Загальні відомості про промислові мережі 86 2.4.2. Провідникові мережі 90 2.4.2.1. Інтерфейси RS-485, RS -422 і RS -232 90 Інтерфейси RS-232 і RS-422 93 2.4.2.2. CAN 94 2.4.3. Безпровідні мережі 95 2.4.3.1. Області використання та переваги безпровідних мереж 95 2.4.3.2. Проблеми безпровідних мереж і шляхи їх розв'язання 96 2.4.3.3. Bluetooth 100 2.4.3.4. Wi-Fi 101 2.4.4. Методи перевірки помилок у отриманих даних 102 2.5. Питання та завдання для самоперевірки 104 3. ПРОЕКТУВАННЯ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЯ МЕХАТРОННИХ ПРИСТРОЇВ 106 3.1. Проектування мехатронних систем і пристроїв 106 3.1.1 Системний підхід до проектування 106 3.1.2. Структура процесу проектування 108 3.1.3. Стадії проектування 110 3.1.4. Концепція проектування мехатронних модулів і систем 113 3.1.5. Алгоритм проектування 114 3.1.6. Проектування мехатронної системи із мікропроцесорними пристроями 116 3.2. Мехатронні модулі - основа проектування сучасних мехатронних об'єктів 118 3.3. Розробка програмної частини мехатронного пристрою 122 3.3.1. Рівні програмування 122 3.3.2. Парадигми програмування 124 3.3.3. Методології й технології програмування 126 3.3.4. Огляд програмних засобів, що використовуються при проектуванні програмного забезпечення мікроконтролерів 127 3.3.4.1. Програмні засоби для розробки програмного забезпечення мікроконтролерів 127 3.3.4.2. Програмні засоби для налаштування і контролю програм мікроконтролерів 128 3.6. Питання та завдання для самоперевірки 129