機(jī)電傳動控制目錄

第一章 概述

1.1 機(jī)電傳動的目的和任務(wù)

1.2 機(jī)電傳動及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況

1.3 課程的性質(zhì)和任務(wù)

1.4 課程的內(nèi)容安排

第二章 機(jī)電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)

2.1 機(jī)電傳動系統(tǒng)的運動方程式

2.2 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算

2.3 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性

2.4 機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件

習(xí)題與思考題

第三章 直流電機(jī)的工作原理及特性

3.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

3.2 直流發(fā)電機(jī)

3.3 直流電動機(jī)的機(jī)械特性

3.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性

3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性

3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性

習(xí)題與思考題

第四章 機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程

4.1 研究機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的實際意義

4.2 機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的分析

4.3 機(jī)電時間常數(shù)τm

4.4 加快機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的方法

習(xí)題與思考題

第五章 交流電動機(jī)的工作原理及特性

5.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

5.2 三相異步電動機(jī)的定子電路和轉(zhuǎn)子電路

5.3 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

5.4 三相異步電動機(jī)的啟動特性

5.5 三相異步電動機(jī)的調(diào)速特性

5.6 三相異步電動機(jī)的制動特性

5.7 單相異步電動機(jī)

5.8 同步電動機(jī)的工作原理、特點及應(yīng)用

習(xí)題與思考題

第六章 控制電機(jī)

6.1 交流伺服電動機(jī)

6.2 直流伺服電動機(jī)

6.3 力矩電動機(jī)

6.4 小功率同步電動機(jī)

習(xí)題與思考題

第七章 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)中電動機(jī)的選擇

7.1 電動機(jī)容量選擇的原則

7.2 電動機(jī)的發(fā)熱與冷卻

7.3 不同工作制下電動機(jī)容量的選擇

7.4 電動機(jī)容量選擇的統(tǒng)計法和類比法

7.5 晶閘管供電對電動機(jī)的影響

7.6 電動機(jī)的種類、電壓、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)型式的選擇

習(xí)題與思考題

第八章 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)

第九章 可編程序控制器

第十章 電力電子學(xué)——晶閘管及其基本電路

第十一章 直流傳動控制系統(tǒng)

第十二章 交流傳動控制系統(tǒng)

第十三章 步進(jìn)電動機(jī)傳動控制系統(tǒng)

附錄一 電氣圖形符號

附錄二 電氣技術(shù)文字符號

附錄三 部分習(xí)題與思考題的答案或提示

參考文獻(xiàn) 2100433B

《機(jī)電傳動控制》是根據(jù)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)“機(jī)電傳動控制”課程教學(xué)大綱編寫的。全書共分十三章，內(nèi)容包括：電機(jī)，控制電器，拖動基礎(chǔ)，傳動系統(tǒng)的過渡過程，有觸點控制系統(tǒng)，可編程序控制器，晶閘管電路，直流伺服、交流伺服、步進(jìn)電動機(jī)的開、閉環(huán)控制系統(tǒng)。

《機(jī)電傳動控制》力求突出機(jī)電結(jié)合、電為機(jī)用的特點，力求理論聯(lián)系實際，元器件的介紹著重于外部特性和在拖動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。課程體系新，內(nèi)容全面、實用，由淺入深，重點突出，每章后附有習(xí)題和思考題，書末附有部分習(xí)題和思考題的答案或提示，便于自學(xué)。

《機(jī)電傳動控制》是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生的教材，并可作為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)高職、電大、函大、夜大、網(wǎng)大學(xué)生的教材和其他機(jī)械類與相近機(jī)械類專業(yè)本科生的教材，亦可供從事機(jī)電一體化工作的工程技術(shù)人員參考。

第1章 概述 1

1.1 機(jī)電傳動控制的目的和任務(wù) 1

1.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展 2

1.3 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的基本要素和功能 4

1.4 控制系統(tǒng)的基本概念 6

1.5 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法 7

習(xí)題與思考題 9

第2章 機(jī)電傳動控制的數(shù)學(xué)模型 10

2.1 概述 10

2.1.1 數(shù)學(xué)模型的概念 10

2.1.2 機(jī)電控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的種類 11

2.2 機(jī)械傳動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 15

2.2.1 機(jī)械移動系統(tǒng) 15

2.2.2 機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng) 19

2.3 電氣傳動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 21

2.3.1 電路網(wǎng)絡(luò) 21

2.3.2 控制電動機(jī) 23

2.4 機(jī)電系統(tǒng)相似模型 26

2.5 機(jī)電一體化系統(tǒng)模型 30

2.5.1 直流伺服電動機(jī) 31

2.5.2 機(jī)械傳動鏈 32

小結(jié) 36

習(xí)題與思考題 37

第3章 機(jī)電傳動系統(tǒng)的驅(qū)動電動機(jī) 38

3.1 直流電動機(jī) 38

3.1.1 直流電動機(jī)的構(gòu)造 38

3.1.2 直流電動機(jī)的工作原理 39

3.1.3 直流電動機(jī)的分類 40

3.1.4 直流電動機(jī)的特性 40

3.1.5 直流電動機(jī)的運行與控制 42

3.2 三相異步電動機(jī) 43

3.2.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)動原理 43

3.2.2 三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性 47

3.2.3 三相異步電動機(jī)的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù) 49

3.2.4 三相異步電動機(jī)的選擇 50

3.3 單相異步電動機(jī) 51

3.3.1 單相異步電動機(jī)的工作原理 52

3.3.2 單相異步電動機(jī)的主要類型 53

3.3.3 單相異步電動機(jī)的應(yīng)用 55

3.4 伺服電機(jī) 55

3.4.1 直流伺服電機(jī) 56

3.4.2 交流伺服電機(jī) 59

3.5 步進(jìn)電機(jī) 61

3.5.1 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 62

3.5.2 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的特性 64

3.5.3 驅(qū)動電源 67

3.6 自整角機(jī) 68

3.6.1 自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 68

3.6.2 自整角機(jī)的誤差分析與選用時應(yīng)注意的問題 72

小結(jié) 72

習(xí)題與思考題 73

第4章 機(jī)電控制系統(tǒng)中的傳感器技術(shù) 75

4.1 傳感器的組成及分類 75

4.1.1 傳感器的組成 75

4.1.2 傳感器的分類 76

4.2 傳感器的一般特性 77

4.2.1 傳感器的靜態(tài)特性 77

4.2.2 傳感器的動態(tài)特性 79

4.3 常用傳感器及應(yīng)用 79

4.3.1 位移傳感器 79

4.3.2 速度傳感器 85

4.3.3 物位傳感器 93

4.3.4 壓力傳感器 95

4.3.5 溫度傳感器 111

小結(jié) 124

習(xí)題與思考題 124

第5章 繼電接觸控制系統(tǒng)的設(shè)計 125

5.1 常用低壓電器 125

5.1.1 電器的定義及分類 125

5.1.2 電磁式電器的工作原理與結(jié)構(gòu)特點 126

5.1.3 電弧 128

5.1.4 電器的基本特性 130

5.1.5 常用低壓電器的類型、結(jié)構(gòu)及使用 132

5.2 電氣控制系統(tǒng)圖 154

5.2.1 電氣控制系統(tǒng)圖的符號 155

5.2.2 電氣原理圖 155

5.2.3 電氣安裝圖 156

5.3 異步電動機(jī)的啟動控制線路 158

5.3.1 直接啟動控制電路 158

5.3.2 減壓啟動控制電路 161

5.4 異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路 164

5.4.1 電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路 164

5.4.2 自動往復(fù)行程控制線路 165

5.5 異步電動機(jī)的調(diào)速控制線路 167

5.5.1 異步電動機(jī)的調(diào)速方法 167

5.5.2 異步電動機(jī)的變極調(diào)速 167

5.6 異步電動機(jī)的制動控制線路 170

5.6.1 異步電動機(jī)的機(jī)械制動 170

5.6.2 異步電動機(jī)的電氣制動 171

5.7 液壓控制 176

5.8 其他基本控制線路 177

5.8.1 多地聯(lián)鎖控制 177

5.8.2 順序控制環(huán)節(jié) 178

小結(jié) 179

習(xí)題與思考題 179

第6章 可編程控制器原理 182

6.1 概述 182

6.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展 182

6.1.2 可編程控制器的用途與特點 184

6.2 可編程控制器的基本構(gòu)成 186

6.2.1 PLC的控制功能 186

6.2.2 PLC系統(tǒng)的組成及功能 187

6.2.3 PLC的分類 191

6.2.4 PLC的性能指標(biāo) 192

6.2.5 PLC的發(fā)展趨勢及對工業(yè)發(fā)展的影響 193

6.3 可編程控制器的工作原理及編程語言 195

6.3.1 可編程控制器的等效電路 195

6.3.2 PLC的掃描技術(shù) 197

6.3.3 PLC的編程語言 201

6.4 FX2N系列可編程控制器的編程器件及基本指令 205

6.4.1 PLC內(nèi)部的編程器件 205

6.4.2 PLC的基本指令 216

6.5 FX2N系列步進(jìn)指令 226

6.5.1 狀態(tài)流程圖的編制方法 226

6.5.2 狀態(tài)的詳細(xì)動作說明 230

6.6 FX2N功能指令的使用 232

6.6.1 功能指令形式 232

6.6.2 程序流程指令 233

6.6.3 算術(shù)運算指令 234

6.6.4 比較指令 237

6.6.5 特殊功能指令——傳送指令MOV 239

6.6.6 數(shù)制轉(zhuǎn)換指令 239

6.6.7 解碼和編碼指令 241

6.6.8 數(shù)據(jù)輸入、輸出指令——七段譯碼指令SEGD 242

6.7 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 243

6.7.1 概述 243

6.7.2 PLC的編程方法及程序設(shè)計注意事項 251

小結(jié) 259

習(xí)題與思考題 259

第7章 機(jī)電傳動控制系統(tǒng) 262

7.1 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類 262

7.1.1 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的組成 262

7.1.2 機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的分類 262

7.2 直流傳動控制系統(tǒng) 264

7.2.1 概述 264

7.2.2 直流電動機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 267

7.2.3 直流電動機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng) 277

7.3 交流傳動控制系統(tǒng) 285

7.3.1 概述 285

7.3.2 異步電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 286

7.3.3 異步電動機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng) 291

7.4 步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動與控制系統(tǒng) 300

7.4.1 步進(jìn)電動機(jī)的控制系統(tǒng)及功率驅(qū)動電源 300

7.4.2 步進(jìn)電動機(jī)的運行特性及影響因素 305

7.5 單片機(jī)在機(jī)電傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用 306

7.5.1 組成高分辨率的數(shù)字觸發(fā)器 307

7.5.2 數(shù)字測速的實現(xiàn) 310

7.5.3 單片機(jī)在交、直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 312

小結(jié) 317

習(xí)題與思考題 317

第8章 機(jī)電傳動控制設(shè)計范例 320

8.1 概述 320

8.1.1 問題提出 320

8.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 320

8.1.3 PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計 322

8.1.4 PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計 323

8.1.5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的注意事項 324

8.2 PLC在機(jī)械手搬運控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 325

8.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制要求 325

8.2.2 PLC的I/O分配 326

8.2.3 PLC程序設(shè)計 327

8.3 用PLC技術(shù)改造普通車床的電氣控制系統(tǒng) 331

8.3.1 C650普通車床的電氣控制要求 331

8.3.2 PLC控制電路 332

8.4 皮帶運輸機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 335

8.4.1 皮帶運輸機(jī)的控制要求 335

8.4.2 PLC程序設(shè)計 336

小結(jié) 338

習(xí)題與思考題 339

參考文獻(xiàn) 342 2100433B

前言

第1章常用低壓電器1

11概述1

111常用低壓電器的分類1

112我國低壓電器發(fā)展概況2

113國內(nèi)外低壓電器發(fā)展趨勢2

12刀開關(guān)5

121開啟式刀開關(guān)5

122開啟式負(fù)荷開關(guān)5

123封閉式負(fù)荷開關(guān)6

124組合開關(guān)7

125刀開關(guān)的圖形符號和文字符號8

13熔斷器8

131熔斷器的結(jié)構(gòu)及工作原理8

132常用低壓熔斷器9

133熔斷器的圖形符號和文字符號12

134熔斷器的選用12

14斷路器13

141斷路器的分類13

142斷路器的結(jié)構(gòu)及工作原理13

143斷路器的保護(hù)特性14

144常用典型斷路器15

145斷路器的圖形符號和文字符號15

146斷路器的選用16

15電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)16

151電磁機(jī)構(gòu)16

152電磁鐵20

153電磁閥21

154電磁制動器23

16接觸器23

161交流接觸器23

162直流接觸器25

163接觸器的圖形符號和文字符號27

164接觸器的選用27

17繼電器28

171電磁式電流、電壓和中間繼

電器28

172熱繼電器31

173速度繼電器35

174時間繼電器35

175干簧繼電器39

176固態(tài)繼電器40

18主令電器42

181控制按鈕42

182行程開關(guān)43

183接近開關(guān)44

184主令控制器44

185萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)45

186光電開關(guān)46

187指示燈46

19常用低壓電器故障及排除47

191觸點系統(tǒng)的故障及排除47

192電磁機(jī)構(gòu)的故障及排除48

110練習(xí)題48

第2章電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)50

21控制線路的原理圖、安裝圖與互

連圖50

211控制線路的圖形符號和文字

符號50

212電氣線路圖的分類與作用52

22三相異步電動機(jī)的全壓起動控制

線路54

221刀開關(guān)控制線路54

222點動控制線路55

223自鎖(長動)控制線路55

224正反轉(zhuǎn)控制線路56

225順序控制與多地控制線路58

23三相籠型異步電動機(jī)的減壓起動控制

線路59

231定子電路串電阻減壓起動控制

線路59

232星形-三角形減壓起動控制線路61

233自耦變壓器減壓起動控制線路62

234延邊三角形減壓起動控制線路64

235軟起動器控制線路65

24三相異步電動機(jī)的調(diào)速控制線路67

241籠型異步電動機(jī)多速控制線路67

242電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速電動機(jī)控制

線路70

25三相異步電動機(jī)的制動控制線路73

251籠型異步電動機(jī)能耗制動控制

線路73

252籠型異步電動機(jī)反接制動控制

線路76

26行程控制線路77

261可逆行程控制線路77

262行程控制線路應(yīng)用舉例78

27電動機(jī)的綜合保護(hù)81

28練習(xí)題82

第3章典型機(jī)械設(shè)備電氣控制線路84

31繪制和閱讀機(jī)械設(shè)備電氣原理圖的基

本知識84

32臥式車床的電氣控制線路85

321CA6140型臥式車床的主要結(jié)構(gòu)及

運動形式85

322CA6140型臥式車床的電氣控制

線路分析86

33平面磨床的電氣控制線路87

331M7120A型平面磨床的主要結(jié)構(gòu)及

運動形式87

332M7120A型平面磨床的電氣控制線

路分析87

34鉆床的電氣控制線路90

341Z37型搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動

形式90

342Z37型搖臂鉆床的電氣控制線路

分析91

343Z37型搖臂鉆床的電氣故障

分析94

35萬能銑床的電氣控制線路94

351X6132型臥式萬能銑床的主要結(jié)

構(gòu)及運動形式94

352X6132型臥式萬能銑床的電氣控

制線路分析95

353X6132型臥式萬能銑床的電

氣故障分析100

36電動葫蘆的電氣控制線路101

361電動葫蘆的結(jié)構(gòu)101

362電動葫蘆的控制線路分析102

37練習(xí)題102

第4章可編程控制器的結(jié)構(gòu)及特點103

41可編程控制器概述103

411PLC的由來103

412PLC的定義、分類及特點104

413PLC的功能和應(yīng)用105

414PLC的發(fā)展趨勢106

415PLC的組成與基本結(jié)構(gòu)106

42S7-200系列PLC介紹110

421S7-200系列PLC系統(tǒng)110

422S7-200系列PLC的工作原理112

43S7-200 PLC的內(nèi)部元件113

431數(shù)據(jù)類型113

432尋址方式114

433元件功能及地址分配115

44STEP7-Micro/WIN V40編程軟件的

使用118

441STEP7-Micro/WIN V40編程

軟件介紹118

442STEP7-Micro/WIN V40主要

編程功能119

45練習(xí)題126

第5章PLC基本指令的應(yīng)用127

51PLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu)127

52基本位邏輯指令及應(yīng)用129

521基本位邏輯指令129

522基本位邏輯指令應(yīng)用舉例136

53定時器指令的應(yīng)用140

531定時器指令140

532定時器指令應(yīng)用舉例142

54計數(shù)器指令的應(yīng)用146

541計數(shù)器指令146

542計數(shù)器指令應(yīng)用舉例147

55梯形圖的編輯方法149

56練習(xí)題150

第6章PLC的功能指令及其應(yīng)用153

61程序控制類指令153

611有條件結(jié)束（END）指令153

612暫停（STOP）指令153

613跳轉(zhuǎn)（JMP）與標(biāo)號（LBL）

指令154

614循環(huán)指令（FOR、NEXT)154

615子程序指令155

62步進(jìn)順序控制指令159

621功能流程圖簡介159

622順序控制指令159

623順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)160

624順序控制系統(tǒng)的編程應(yīng)用舉例161

63功能指令171

64PLC應(yīng)用的若干問題179

641控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試步驟179

642節(jié)省PLC輸入輸出點的方法180

643控制系統(tǒng)抗干擾措施181

644PLC的安全保護(hù)182

65PLC的通信與自動化通信網(wǎng)絡(luò)183

66S7-200 PLC的通信功能185

67S7-200 PLC的串行通信網(wǎng)絡(luò)188

68S7-200 PLC的通信指令189

69使用自由端口模式的計算機(jī)與PLC

的通信190

610練習(xí)題193

第7章伺服電動機(jī)及變頻器原理與

應(yīng)用196

71步進(jìn)電動機(jī)196

711步進(jìn)電動機(jī)概述196

712步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理197

713步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動201

714三相步進(jìn)電動機(jī)的使用注意

事項207

72交流伺服電動機(jī)207

721交流伺服電動機(jī)概述207

722交流伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)和工作

原理209

723交流伺服電動機(jī)的驅(qū)動215

724交流伺服電動機(jī)的使用注意

事項235

73變頻器原理及應(yīng)用235

731變頻器概述235

732變頻器的基本結(jié)構(gòu)組成和原理237

733變頻器的應(yīng)用241

734變頻器的使用注意事項260

74練習(xí)題261

第8章數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)262

81機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及概述262

811機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)262

812計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及

各部分功能266

813伺服電動機(jī)的特性及選型269

814數(shù)控系統(tǒng)的部件連接271

82數(shù)控系統(tǒng)基本參數(shù)的調(diào)試285

821調(diào)試前的準(zhǔn)備工作285

822數(shù)控系統(tǒng)的初次通電287

823系統(tǒng)初始化288

824PLC應(yīng)用程序的設(shè)計與調(diào)試291

825驅(qū)動器的調(diào)試297

826NC調(diào)試304

83數(shù)控系統(tǒng)舉例：碳電極自動加工系統(tǒng)

（車外圓專機(jī)）328

831碳電極自動加工系統(tǒng)328

832系統(tǒng)調(diào)試333

833伺服控制系統(tǒng)特殊功能調(diào)試336

84練習(xí)題339

附錄341

附錄A電氣圖中常用圖形符號和文字符號

新舊對照表341

附錄B西門子S7-200系列PLC指

令表348

參考文獻(xiàn)358