《机电传动控制》2013版图书

第1章 概述 1

1.1 机电传动控制的目的和任务 1

1.2 机电传动控制系统的发展 2

1.3 机电传动控制系统的基本要素和功能 4

1.4 控制系统的基本概念 6

1.5 机电传动控制系统的设计方法 7

习题与思考题 9

第2章 机电传动控制的数学模型 10

2.1 概述 10

2.1.1 数学模型的概念 10

2.1.2 机电控制系统数学模型的种类 11

2.2 机械传动系统的数学模型 15

2.2.1 机械移动系统 15

2.2.2 机械转动系统 19

2.3 电气传动系统的数学模型 21

2.3.1 电路网络 21

2.3.2 控制电动机 23

2.4 机电系统相似模型 26

2.5 机电一体化系统模型 30

2.5.1 直流伺服电动机 31

2.5.2 机械传动链 32

小结 36

习题与思考题 37

第3章 机电传动系统的驱动电动机 38

3.1 直流电动机 38

3.1.1 直流电动机的构造 38

3.1.2 直流电动机的工作原理 39

3.1.3 直流电动机的分类 40

3.1.4 直流电动机的特性 40

3.1.5 直流电动机的运行与控制 42

3.2 三相异步电动机 43

3.2.1 三相异步电动机的结构与转动原理 43

3.2.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 47

3.2.3 三相异步电动机的铭牌和技术数据 49

3.2.4 三相异步电动机的选择 50

3.3 单相异步电动机 51

3.3.1 单相异步电动机的工作原理 52

3.3.2 单相异步电动机的主要类型 53

3.3.3 单相异步电动机的应用 55

3.4 伺服电机 55

3.4.1 直流伺服电机 56

3.4.2 交流伺服电机 59

3.5 步进电机 61

3.5.1 步进电机的结构与工作原理 62

3.5.2 反应式步进电机的特性 64

3.5.3 驱动电源 67

3.6 自整角机 68

3.6.1 自整角机的结构与工作原理 68

3.6.2 自整角机的误差分析与选用时应注意的问题 72

小结 72

习题与思考题 73

第4章 机电控制系统中的传感器技术 75

4.1 传感器的组成及分类 75

4.1.1 传感器的组成 75

4.1.2 传感器的分类 76

4.2 传感器的一般特性 77

4.2.1 传感器的静态特性 77

4.2.2 传感器的动态特性 79

4.3 常用传感器及应用 79

4.3.1 位移传感器 79

4.3.2 速度传感器 85

4.3.3 物位传感器 93

4.3.4 压力传感器 95

4.3.5 温度传感器 111

小结 124

习题与思考题 124

第5章 继电接触控制系统的设计 125

5.1 常用低压电器 125

5.1.1 电器的定义及分类 125

5.1.2 电磁式电器的工作原理与结构特点 126

5.1.3 电弧 128

5.1.4 电器的基本特性 130

5.1.5 常用低压电器的类型、结构及使用 132

5.2 电气控制系统图 154

5.2.1 电气控制系统图的符号 155

5.2.2 电气原理图 155

5.2.3 电气安装图 156

5.3 异步电动机的启动控制线路 158

5.3.1 直接启动控制电路 158

5.3.2 减压启动控制电路 161

5.4 异步电动机的正反转控制线路 164

5.4.1 电动机正、反转控制线路 164

5.4.2 自动往复行程控制线路 165

5.5 异步电动机的调速控制线路 167

5.5.1 异步电动机的调速方法 167

5.5.2 异步电动机的变极调速 167

5.6 异步电动机的制动控制线路 170

5.6.1 异步电动机的机械制动 170

5.6.2 异步电动机的电气制动 171

5.7 液压控制 176

5.8 其他基本控制线路 177

5.8.1 多地联锁控制 177

5.8.2 顺序控制环节 178

小结 179

习题与思考题 179

第6章 可编程控制器原理 182

6.1 概述 182

6.1.1 可编程控制器的产生与发展 182

6.1.2 可编程控制器的用途与特点 184

6.2 可编程控制器的基本构成 186

6.2.1 PLC的控制功能 186

6.2.2 PLC系统的组成及功能 187

6.2.3 PLC的分类 191

6.2.4 PLC的性能指标 192

6.2.5 PLC的发展趋势及对工业发展的影响 193

6.3 可编程控制器的工作原理及编程语言 195

6.3.1 可编程控制器的等效电路 195

6.3.2 PLC的扫描技术 197

6.3.3 PLC的编程语言 201

6.4 FX2N系列可编程控制器的编程器件及基本指令 205

6.4.1 PLC内部的编程器件 205

6.4.2 PLC的基本指令 216

6.5 FX2N系列步进指令 226

6.5.1 状态流程图的编制方法 226

6.5.2 状态的详细动作说明 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 算术运算指令 234

6.6.4 比较指令 237

6.6.5 特殊功能指令——传送指令MOV 239

6.6.6 数制转换指令 239

6.6.7 解码和编码指令 241

6.6.8 数据输入、输出指令——七段译码指令SEGD 242

6.7 PLC控制系统的设计 243

6.7.1 概述 243

6.7.2 PLC的编程方法及程序设计注意事项 251

小结 259

习题与思考题 259

第7章 机电传动控制系统 262

7.1 机电传动控制系统的组成和分类 262

7.1.1 机电传动控制系统的组成 262

7.1.2 机电传动控制系统的分类 262

7.2 直流传动控制系统 264

7.2.1 概述 264

7.2.2 直流电动机闭环调速系统 267

7.2.3 直流电动机脉宽调速系统 277

7.3 交流传动控制系统 285

7.3.1 概述 285

7.3.2 异步电动机的调压调速系统 286

7.3.3 异步电动机的变频调速系统 291

7.4 步进电动机的驱动与控制系统 300

7.4.1 步进电动机的控制系统及功率驱动电源 300

7.4.2 步进电动机的运行特性及影响因素 305

7.5 单片机在机电传动系统中的应用 306

7.5.1 组成高分辨率的数字触发器 307

7.5.2 数字测速的实现 310

7.5.3 单片机在交、直流调速系统中的应用 312

小结 317

习题与思考题 317

第8章 机电传动控制设计范例 320

8.1 概述 320

8.1.1 问题提出 320

8.1.2 PLC控制系统设计的基本步骤 320

8.1.3 PLC硬件系统设计 322

8.1.4 PLC软件系统设计 323

8.1.5 PLC控制系统设计的注意事项 324

8.2 PLC在机械手搬运控制系统中的应用 325

8.2.1 机械结构和控制要求 325

8.2.2 PLC的I/O分配 326

8.2.3 PLC程序设计 327

8.3 用PLC技术改造普通车床的电气控制系统 331

8.3.1 C650普通车床的电气控制要求 331

8.3.2 PLC控制电路 332

8.4 皮带运输机的PLC控制系统设计 335

8.4.1 皮带运输机的控制要求 335

8.4.2 PLC程序设计 336

小结 338

习题与思考题 339

参考文献 342 2100433B

本书系统地介绍了机电传动控制系统的基本概念及系统设计的基本方法，机电传动控制的数学模型，机电传动系统的驱动电动机，机电控制系统中的传感器技术，继电接触控制系统设计，可编程控制器原理，机电传动控制系统和机电传动控制设计范例等。

全书可概括为继电接触控制与可编程控制器(PLC)控制应用技术两部分内容。 继电接触控制突出其控制原理和逻辑控制思路；PLC应用技术以典型机型三菱FX2N为主线，突出PLC程序设计和应用技术的实践。

本书可作为高等学校机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、机电一体化等相关专业的本科教材，也可供相关工程技术人员参考。

第1章 绪论

1.1 机电传动控制的目的和任务

1.2 机电传动控制的发展

1.2.1 机电传动的发展

1.2.2 机电传动控制系统的发展

1.3 机电传动控制系统的组成和分类

1.3.1 机电传动控制系统的组成

1.3.2 机电传动控制系统的分类

习题与思考题

第2章 机电传动控制系统中的控制电动机

2.1 伺服电动机

2.1.1 直流伺服电动机及其控制

2.1.2 交流伺服电动机及其控制

2.2 步进电动机

2.2.1 步进电动机的分类和工作原理

2.2.2 步进电动机的特点

2.2.3 步进电动机的运行特性和性能指标

2.2.4 步进电动机的驱动与控制

习题与思考题

第3章 继电接触器控制

3.1 常见低压电器

3.1.1 接触器

3.1.2 继电器

3.1.3 保护电器

3.1.4 信号电器

3.1.5 开关电器

3.1.6 主令电器

3.2 电气原理图

3.2.1 电气原理图的绘制原则

3.2.2 电气原理图中的图形符号和文字符号

3.3 基本控制线路

3.3.1 异步电动机的启动控制线路

3.3.2 异步电动机的正反转控制线路

3.3.3 异步电动机的制动控制线路

3.3.4 其他基本控制线路

3.4 继电接触器控制系统设计

3.4.1 继电接触器控制系统设计的基本原则

3.4.2 电动机的选择

3.4.3 电器元件的选择

3.4.4 电气控制线路设计举例

习题与思考题

第4章 可编程控制器

4.1 可编程控制器基础

4.1.1 PLC的产生和发展

4.1.2 PLC的分类

4.1.3 PLC的编程语言

4.1.4 PLC控制与继电接触器控制的区别

4.1.5 PLC的基本组成

4.1.6 PLC的工作过程

4.2 s7-200系列PLC

4.2.1 S7-200 PLC的模块

4.2.2 S7-200 PLC的存储器单元

4.2.3 S7-200 PLC的寻址方式

4.2.4 S7-200 PLC的地址分配

4.2.5 S7-200 PLC的编程软件

4.3 S7-200 PLC指令

4.3.1 S7-200 PLC的基本指令

4.3.2 S7-200 PLC的数据处理指令

4.3.3 S7-200 PLC的数学运算指令

4.3.4 S7-200 PLC的程序控制指令

4.3.5 S7-200 PLC的高速处理指令

4.3.6 S7-200 PLC的pid回路控制指令

4.4 PLC控制系统设计

4.4.1 PLC控制系统设计的基本步骤

4.4.2 PLC控制系统设计的主要内容

4.4.3 PLC控制系统设计举例

习题与思考题

第5章 交直流电动机无级调速控制

5.1 电动机调速的概念和指标

5.1.1 电动机调速的概念

5.1.2 调速的性能指标

5.2 直流电动机无级调速控制

5.2.1 直流电动机的无级调速及其调速特性

5.2.2 晶闸管-电动机直流调速系统

5.3 交流电动机无级调速控制

5.3.1 异步电动机调速系统的基本类型

5.3.2 异步电动机变压调速系统

5.3.3 绕线式异步电动机串级调速系统

5.3.4 鼠笼式异步电动机变频调速系统

5.3.5 变频器的使用与选择

习题与思考题

第6章 机电传动控制系统设计

6.1 机电传动控制系统设计的基本原则

6.2 机电传动控制系统设计的一般步骤和主要内容

6.3 机电传动控制系统设计要点

6.4 机电传动控制系统设计实例

习题与思考题

附录a 控制电动机技术数据

附录b 电气图用文字符号和图形符号

附录c 常用电器元件主要技术数据

附录d s7-200系列PLC重要信息

附录e Micromaster 440变频器技术规格

参考文献