機電傳動控制內(nèi)容簡介

《機電傳動控制》以機電傳動和電氣控制為兩條主線編寫而成，主要包括緒論、機電傳動控制系統(tǒng)中的控制電動機、繼電接觸器控制、可編程控制器、交直流電動機無級調(diào)速控制和機電傳動控制系統(tǒng)設計，書后附有實用技術資料，包括控制電動機技術數(shù)據(jù)、電氣圖用文字符號和圖形符號、常用電器元件主要技術數(shù)據(jù)、S7—200系列PLC重要信息、Micromaster 440變頻器技術規(guī)格等。

《機電傳動控制》可作為高等院 校機械設計制造及其自動化專業(yè)和機械電子工程專業(yè)的教材，也可供從事電氣控制技術工作的工程技術人員參考。

第1章 緒論

1.1 機電傳動控制的目的和任務

1.2 機電傳動控制的發(fā)展

1.2.1 機電傳動的發(fā)展

1.2.2 機電傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展

1.3 機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類

1.3.1 機電傳動控制系統(tǒng)的組成

1.3.2 機電傳動控制系統(tǒng)的分類

習題與思考題

第2章 機電傳動控制系統(tǒng)中的控制電動機

2.1 伺服電動機

2.1.1 直流伺服電動機及其控制

2.1.2 交流伺服電動機及其控制

2.2 步進電動機

2.2.1 步進電動機的分類和工作原理

2.2.2 步進電動機的特點

2.2.3 步進電動機的運行特性和性能指標

2.2.4 步進電動機的驅(qū)動與控制

習題與思考題

第3章 繼電接觸器控制

3.1 常見低壓電器

3.1.1 接觸器

3.1.2 繼電器

3.1.3 保護電器

3.1.4 信號電器

3.1.5 開關電器

3.1.6 主令電器

3.2 電氣原理圖

3.2.1 電氣原理圖的繪制原則

3.2.2 電氣原理圖中的圖形符號和文字符號

3.3 基本控制線路

3.3.1 異步電動機的啟動控制線路

3.3.2 異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路

3.3.3 異步電動機的制動控制線路

3.3.4 其他基本控制線路

3.4 繼電接觸器控制系統(tǒng)設計

3.4.1 繼電接觸器控制系統(tǒng)設計的基本原則

3.4.2 電動機的選擇

3.4.3 電器元件的選擇

3.4.4 電氣控制線路設計舉例

習題與思考題

第4章 可編程控制器

4.1 可編程控制器基礎

4.1.1 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展

4.1.2 PLC的分類

4.1.3 PLC的編程語言

4.1.4 PLC控制與繼電接觸器控制的區(qū)別

4.1.5 PLC的基本組成

4.1.6 PLC的工作過程

4.2 s7-200系列PLC

4.2.1 S7-200 PLC的模塊

4.2.2 S7-200 PLC的存儲器單元

4.2.3 S7-200 PLC的尋址方式

4.2.4 S7-200 PLC的地址分配

4.2.5 S7-200 PLC的編程軟件

4.3 S7-200 PLC指令

4.3.1 S7-200 PLC的基本指令

4.3.2 S7-200 PLC的數(shù)據(jù)處理指令

4.3.3 S7-200 PLC的數(shù)學運算指令

4.3.4 S7-200 PLC的程序控制指令

4.3.5 S7-200 PLC的高速處理指令

4.3.6 S7-200 PLC的pid回路控制指令

4.4 PLC控制系統(tǒng)設計

4.4.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本步驟

4.4.2 PLC控制系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容

4.4.3 PLC控制系統(tǒng)設計舉例

習題與思考題

第5章 交直流電動機無級調(diào)速控制

5.1 電動機調(diào)速的概念和指標

5.1.1 電動機調(diào)速的概念

5.1.2 調(diào)速的性能指標

5.2 直流電動機無級調(diào)速控制

5.2.1 直流電動機的無級調(diào)速及其調(diào)速特性

5.2.2 晶閘管-電動機直流調(diào)速系統(tǒng)

5.3 交流電動機無級調(diào)速控制

5.3.1 異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的基本類型

5.3.2 異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)

5.3.3 繞線式異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)

5.3.4 鼠籠式異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)

5.3.5 變頻器的使用與選擇

習題與思考題

第6章 機電傳動控制系統(tǒng)設計

6.1 機電傳動控制系統(tǒng)設計的基本原則

6.2 機電傳動控制系統(tǒng)設計的一般步驟和主要內(nèi)容

6.3 機電傳動控制系統(tǒng)設計要點

6.4 機電傳動控制系統(tǒng)設計實例

習題與思考題

附錄a 控制電動機技術數(shù)據(jù)

附錄b 電氣圖用文字符號和圖形符號

附錄c 常用電器元件主要技術數(shù)據(jù)

附錄d s7-200系列PLC重要信息

附錄e Micromaster 440變頻器技術規(guī)格

參考文獻

第1章 概述 1

1.1 機電傳動控制的目的和任務 1

1.2 機電傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展 2

1.3 機電傳動控制系統(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 機電傳動控制系統(tǒng)的設計方法 7

習題與思考題 9

第2章 機電傳動控制的數(shù)學模型 10

2.1 概述 10

2.1.1 數(shù)學模型的概念 10

2.1.2 機電控制系統(tǒng)數(shù)學模型的種類 11

2.2 機械傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型 15

2.2.1 機械移動系統(tǒng) 15

2.2.2 機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng) 19

2.3 電氣傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型 21

2.3.1 電路網(wǎng)絡 21

2.3.2 控制電動機 23

2.4 機電系統(tǒng)相似模型 26

2.5 機電一體化系統(tǒng)模型 30

2.5.1 直流伺服電動機 31

2.5.2 機械傳動鏈 32

小結(jié) 36

習題與思考題 37

第3章 機電傳動系統(tǒng)的驅(qū)動電動機 38

3.1 直流電動機 38

3.1.1 直流電動機的構造 38

3.1.2 直流電動機的工作原理 39

3.1.3 直流電動機的分類 40

3.1.4 直流電動機的特性 40

3.1.5 直流電動機的運行與控制 42

3.2 三相異步電動機 43

3.2.1 三相異步電動機的結(jié)構與轉(zhuǎn)動原理 43

3.2.2 三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性 47

3.2.3 三相異步電動機的銘牌和技術數(shù)據(jù) 49

3.2.4 三相異步電動機的選擇 50

3.3 單相異步電動機 51

3.3.1 單相異步電動機的工作原理 52

3.3.2 單相異步電動機的主要類型 53

3.3.3 單相異步電動機的應用 55

3.4 伺服電機 55

3.4.1 直流伺服電機 56

3.4.2 交流伺服電機 59

3.5 步進電機 61

3.5.1 步進電機的結(jié)構與工作原理 62

3.5.2 反應式步進電機的特性 64

3.5.3 驅(qū)動電源 67

3.6 自整角機 68

3.6.1 自整角機的結(jié)構與工作原理 68

3.6.2 自整角機的誤差分析與選用時應注意的問題 72

小結(jié) 72

習題與思考題 73

第4章 機電控制系統(tǒng)中的傳感器技術 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

習題與思考題 124

第5章 繼電接觸控制系統(tǒng)的設計 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 異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路 164

5.4.1 電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路 164

5.4.2 自動往復行程控制線路 165

5.5 異步電動機的調(diào)速控制線路 167

5.5.1 異步電動機的調(diào)速方法 167

5.5.2 異步電動機的變極調(diào)速 167

5.6 異步電動機的制動控制線路 170

5.6.1 異步電動機的機械制動 170

5.6.2 異步電動機的電氣制動 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 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 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)的設計 243

6.7.1 概述 243

6.7.2 PLC的編程方法及程序設計注意事項 251

小結(jié) 259

習題與思考題 259

第7章 機電傳動控制系統(tǒng) 262

7.1 機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類 262

7.1.1 機電傳動控制系統(tǒng)的組成 262

7.1.2 機電傳動控制系統(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 直流電動機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 267

7.2.3 直流電動機脈寬調(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 異步電動機的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 286

7.3.3 異步電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng) 291

7.4 步進電動機的驅(qū)動與控制系統(tǒng) 300

7.4.1 步進電動機的控制系統(tǒng)及功率驅(qū)動電源 300

7.4.2 步進電動機的運行特性及影響因素 305

7.5 單片機在機電傳動系統(tǒng)中的應用 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 單片機在交、直流調(diào)速系統(tǒng)中的應用 312

小結(jié) 317

習題與思考題 317

第8章 機電傳動控制設計范例 320

8.1 概述 320

8.1.1 問題提出 320

8.1.2 PLC控制系統(tǒng)設計的基本步驟 320

8.1.3 PLC硬件系統(tǒng)設計 322

8.1.4 PLC軟件系統(tǒng)設計 323

8.1.5 PLC控制系統(tǒng)設計的注意事項 324

8.2 PLC在機械手搬運控制系統(tǒng)中的應用 325

8.2.1 機械結(jié)構和控制要求 325

8.2.2 PLC的I/O分配 326

8.2.3 PLC程序設計 327

8.3 用PLC技術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 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)設計 335

8.4.1 皮帶運輸機的控制要求 335

8.4.2 PLC程序設計 336

小結(jié) 338

習題與思考題 339

參考文獻 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5

121開啟式刀開關5

122開啟式負荷開關5

123封閉式負荷開關6

124組合開關7

125刀開關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)構及工作原理13

143斷路器的保護特性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)行機構16

151電磁機構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43

183接近開關44

184主令控制器44

185萬能轉(zhuǎn)換開關45

186光電開關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電磁機構的故障及排除48

110練習題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2三相異步電動機的全壓起動控制

線路54

221刀開關控制線路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4三相異步電動機的調(diào)速控制線路67

241籠型異步電動機多速控制線路67

242電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速電動機控制

線路70

25三相異步電動機的制動控制線路73

251籠型異步電動機能耗制動控制

線路73

252籠型異步電動機反接制動控制

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行程控制線路應用舉例78

27電動機的綜合保護81

28練習題82

第3章典型機械設備電氣控制線路84

31繪制和閱讀機械設備電氣原理圖的基

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101

362電動葫蘆的控制線路分析102

37練習題102

第4章可編程控制器的結(jié)構及特點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的功能和應用105

414PLC的發(fā)展趨勢106

415PLC的組成與基本結(jié)構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練習題126

第5章PLC基本指令的應用127

51PLC的編程語言與程序結(jié)構127

52基本位邏輯指令及應用129

521基本位邏輯指令129

522基本位邏輯指令應用舉例136

53定時器指令的應用140

531定時器指令140

532定時器指令應用舉例142

54計數(shù)器指令的應用146

541計數(shù)器指令146

542計數(shù)器指令應用舉例147

55梯形圖的編輯方法149

56練習題150

第6章PLC的功能指令及其應用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160

624順序控制系統(tǒng)的編程應用舉例161

63功能指令171

64PLC應用的若干問題179

641控制系統(tǒng)的設計與調(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182

65PLC的通信與自動化通信網(wǎng)絡183

66S7-200 PLC的通信功能185

67S7-200 PLC的串行通信網(wǎng)絡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與PLC

的通信190

610練習題193

第7章伺服電動機及變頻器原理與

應用196

71步進電動機196

711步進電動機概述196

712步進電動機結(jié)構和工作原理197

713步進電動機驅(qū)動201

714三相步進電動機的使用注意

事項207

72交流伺服電動機207

721交流伺服電動機概述207

722交流伺服電動機結(jié)構和工作

原理209

723交流伺服電動機的驅(qū)動215

724交流伺服電動機的使用注意

事項235

73變頻器原理及應用235

731變頻器概述235

732變頻器的基本結(jié)構組成和原理237

733變頻器的應用241

734變頻器的使用注意事項260

74練習題261

第8章數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)262

81機床數(shù)控系統(tǒng)基本結(jié)構及概述262

811機床數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構262

812計算機數(shù)控系統(tǒng)的總體結(jié)構及

各部分功能266

813伺服電動機的特性及選型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應用程序的設計與調(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）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358