机电传动控制第2版

前言

第1章常用低压电器1

11概述1

111常用低压电器的分类1

112我国低压电器发展概况2

113国内外低压电器发展趋势2

12刀开关5

121开启式刀开关5

122开启式负荷开关5

123封闭式负荷开关6

124组合开关7

125刀开关的图形符号和文字符号8

13熔断器8

131熔断器的结构及工作原理8

132常用低压熔断器9

133熔断器的图形符号和文字符号12

134熔断器的选用12

14断路器13

141断路器的分类13

142断路器的结构及工作原理13

143断路器的保护特性14

144常用典型断路器15

145断路器的图形符号和文字符号15

146断路器的选用16

15电磁执行机构16

151电磁机构16

152电磁铁20

153电磁阀21

154电磁制动器23

16接触器23

161交流接触器23

162直流接触器25

163接触器的图形符号和文字符号27

164接触器的选用27

17继电器28

171电磁式电流、电压和中间继

电器28

172热继电器31

173速度继电器35

174时间继电器35

175干簧继电器39

176固态继电器40

18主令电器42

181控制按钮42

182行程开关43

183接近开关44

184主令控制器44

185万能转换开关45

186光电开关46

187指示灯46

19常用低压电器故障及排除47

191触点系统的故障及排除47

192电磁机构的故障及排除48

110练习题48

第2章电气控制线路的基本环节50

21控制线路的原理图、安装图与互

连图50

211控制线路的图形符号和文字

符号50

212电气线路图的分类与作用52

22三相异步电动机的全压起动控制

线路54

221刀开关控制线路54

222点动控制线路55

223自锁(长动)控制线路55

224正反转控制线路56

225顺序控制与多地控制线路58

23三相笼型异步电动机的减压起动控制

线路59

231定子电路串电阻减压起动控制

线路59

232星形-三角形减压起动控制线路61

233自耦变压器减压起动控制线路62

234延边三角形减压起动控制线路64

235软起动器控制线路65

24三相异步电动机的调速控制线路67

241笼型异步电动机多速控制线路67

242电磁转差离合器调速电动机控制

线路70

25三相异步电动机的制动控制线路73

251笼型异步电动机能耗制动控制

线路73

252笼型异步电动机反接制动控制

线路76

26行程控制线路77

261可逆行程控制线路77

262行程控制线路应用举例78

27电动机的综合保护81

28练习题82

第3章典型机械设备电气控制线路84

31绘制和阅读机械设备电气原理图的基

本知识84

32卧式车床的电气控制线路85

321CA6140型卧式车床的主要结构及

运动形式85

322CA6140型卧式车床的电气控制

线路分析86

33平面磨床的电气控制线路87

331M7120A型平面磨床的主要结构及

运动形式87

332M7120A型平面磨床的电气控制线

路分析87

34钻床的电气控制线路90

341Z37型摇臂钻床的主要结构及运动

形式90

342Z37型摇臂钻床的电气控制线路

分析91

343Z37型摇臂钻床的电气故障

分析94

35万能铣床的电气控制线路94

351X6132型卧式万能铣床的主要结

构及运动形式94

352X6132型卧式万能铣床的电气控

制线路分析95

353X6132型卧式万能铣床的电

气故障分析100

36电动葫芦的电气控制线路101

361电动葫芦的结构101

362电动葫芦的控制线路分析102

37练习题102

第4章可编程控制器的结构及特点103

41可编程控制器概述103

411PLC的由来103

412PLC的定义、分类及特点104

413PLC的功能和应用105

414PLC的发展趋势106

415PLC的组成与基本结构106

42S7-200系列PLC介绍110

421S7-200系列PLC系统110

422S7-200系列PLC的工作原理112

43S7-200 PLC的内部元件113

431数据类型113

432寻址方式114

433元件功能及地址分配115

44STEP7-Micro/WIN V40编程软件的

使用118

441STEP7-Micro/WIN V40编程

软件介绍118

442STEP7-Micro/WIN V40主要

编程功能119

45练习题126

第5章PLC基本指令的应用127

51PLC的编程语言与程序结构127

52基本位逻辑指令及应用129

521基本位逻辑指令129

522基本位逻辑指令应用举例136

53定时器指令的应用140

531定时器指令140

532定时器指令应用举例142

54计数器指令的应用146

541计数器指令146

542计数器指令应用举例147

55梯形图的编辑方法149

56练习题150

第6章PLC的功能指令及其应用153

61程序控制类指令153

611有条件结束（END）指令153

612暂停（STOP）指令153

613跳转（JMP）与标号（LBL）

指令154

614循环指令（FOR、NEXT)154

615子程序指令155

62步进顺序控制指令159

621功能流程图简介159

622顺序控制指令159

623顺序功能图的基本结构160

624顺序控制系统的编程应用举例161

63功能指令171

64PLC应用的若干问题179

641控制系统的设计与调试步骤179

642节省PLC输入输出点的方法180

643控制系统抗干扰措施181

644PLC的安全保护182

65PLC的通信与自动化通信网络183

66S7-200 PLC的通信功能185

67S7-200 PLC的串行通信网络188

68S7-200 PLC的通信指令189

69使用自由端口模式的计算机与PLC

的通信190

610练习题193

第7章伺服电动机及变频器原理与

应用196

71步进电动机196

711步进电动机概述196

712步进电动机结构和工作原理197

713步进电动机驱动201

714三相步进电动机的使用注意

事项207

72交流伺服电动机207

721交流伺服电动机概述207

722交流伺服电动机结构和工作

原理209

723交流伺服电动机的驱动215

724交流伺服电动机的使用注意

事项235

73变频器原理及应用235

731变频器概述235

732变频器的基本结构组成和原理237

733变频器的应用241

734变频器的使用注意事项260

74练习题261

第8章数控机床电气控制系统262

81机床数控系统基本结构及概述262

811机床数控系统结构262

812计算机数控系统的总体结构及

各部分功能266

813伺服电动机的特性及选型269

814数控系统的部件连接271

82数控系统基本参数的调试285

821调试前的准备工作285

822数控系统的初次通电287

823系统初始化288

824PLC应用程序的设计与调试291

825驱动器的调试297

826NC调试304

83数控系统举例：碳电极自动加工系统

（车外圆专机）328

831碳电极自动加工系统328

832系统调试333

833伺服控制系统特殊功能调试336

84练习题339

附录341

附录A电气图中常用图形符号和文字符号

新旧对照表341

附录B西门子S7-200系列PLC指

令表348

参考文献358

本书以常规机床及数控机床的控制系统为主线，力求突出机电结合、电为机用的特点，从实际应用出发，详细介绍各种电器元件、控制电路及软件编程。 本书共分8章，内容包括继电-接触器控制电路、典型环节、常用机床电气控制线路分析；可编程序控制器的基础知识、基本指令及设计应用；伺服电机原理及驱动、变频器原理及应用；数控机床电气控制系统介绍。 本书在修订过程中将现在机械设备常用的控制技术及最新的数控系统西门子828D介绍给读者，并将部分内容做了更新和修改，以适应科技进步的要求。 本书可作为机械设计制造及其自动化专业本科生教材，也可作为高职、自学考试学生及相关专业工程技术人员的参考书。

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

本书是根据机械设计制造及其自动化专业“机电传动控制”课程教学大纲编写的。全书共分11章，内容包括：绪论、机电传动系统的动态与静态特性、直流电机的工作原理及其特性、交流电动机的工作原理及其特性、控制电机与特种电机、机电传动控制系统中电动机的选择、继电器—接触器控制系统、电机的计算机控制技术、电力电子技术、直流调速控制系统、交流调速控制系统等。

《机电传动控制(第2版普通高等院校机械类精品教材)》体现了机电结合、理论先导、理论联系实际、精练实用原则。理论问题抓住本质、阐述要点，核心内容讲清讲透，结合应用深化学生对问题的理解，并且适当引入新技术成果的介绍。