机械设备电气控制及应用实例

本书适合从事机械设计和电气自动控制的工程技术人员阅读，也可作为机械工程及自动化、机械电子工程、机械制造工艺及设备、机械设计以及相近专业的参考书。

第1章绪论1

11机械设备电气控制的分类1

12机械设备电气控制技术的发展2

121电力拖动技术的发展2

122逻辑控制技术的发展2

123数字控制技术的发展3

第2章常用低压电器4

21常用低压电器分类与应用4

211常用低压电器分类4

212低压电器的应用5

22电磁式低压电器结构与工作原理5

221电器的触头和电弧5

222电磁机构9

23常用低压电器的参数13

231低压电器的型号表示方法13

232低压电器的技术指标15

233低压电器的技术性能参数15

24熔断器17

241熔断器的结构及工作原理18

242常用典型熔断器19

243熔断器的选用22

244熔断器使用与维护24

25接触器24

251接触器的结构及工作原理24

252接触器的主要特性和参数26

253接触器的选用原则27

254常用典型交流接触器27

255接触器常见故障分析30

26继电器30

261概述30

262电磁式继电器31

263时间继电器33

264速度继电器39

265热继电器40

266舌簧继电器43

267压力继电器43

268液位继电器44

269固态继电器44

27低压开关48

271刀开关48

272组合开关50

273低压断路器52

28主令电器56

281控制按钮57

282行程开关58

283转换开关59

284接近开关61

285主令控制器62

29电磁执行机构65

第3章机械电气控制的基本电路68

31电气控制电路的绘制原则68

311电气图的图形符号、文字符号及

接线端子标记68

312电路图的布局72

313系统图和框图73

314电气原理图73

315电器元件布置图76

316电器安装接线图76

32阅读电气图的基本方法和步骤78

33交流异步电动机80

331交流异步电动机的结构80

332异步电动机的工作特性83

34三相异步电动机控制的基本电路87

341单向旋转控制电路87

342电动机正反向可逆控制电路91

343顺序控制电路93

344电液(气)控制电路94

345三相笼型异步电动机启动控制

电路95

35三相绕线转子异步电动机启动控制

电路103

351转子绕组串电阻启动电路103

352转子绕组串接频敏变阻器启动

电路104

36三相交流电动机的制动控制电路106

361机械制动控制电路107

362能耗制动控制电路108

363反接制动控制电路109

37电气控制电路中的保护环节112

371短路保护112

372过电流保护112

373过载(热)保护113

374零电压(失压)保护和欠电压

保护114

375其他保护电路115

第4章电气控制电路的设计方法117

41电气控制设计的主要内容117

42电气控制设备的设计步骤117

43电力拖动方案确定及电动机选择118

44电气控制方案的确定及控制方式的

选择119

45电气设计的一般原则120

46电气控制系统的一般设计方法123

461一般设计法的步骤124

462一般设计法举例125

47电气控制电路的逻辑设计方法130

471逻辑设计方法概述131

472逻辑设计举例134

48电气控制的工艺设计139

第5章常用机械的电气控制电路142

51车床的电气控制142

511卧式车床的主要结构及运动

形式142

512中小型车床对电气控制的

要求142

513CA6140型卧式车床的电气

控制143

514CA6140型车床常见电气故障的

分析144

52铣床的电气控制145

521X62W铣床主要结构与运动

分析145

522X62W铣床电力拖动方式和控制

要求146

523X62W铣床电气控制电路分析147

524X62W铣床电气控制常见故障

分析153

53摇臂钻床的电气控制154

531摇臂钻床的主要结构及运动

情况154

532摇臂钻床的电力拖动特点及控制

要求154

533Z3040型摇臂钻床的电气控制155

534Z3040型摇臂钻床电气控制电路

常见故障分析158

54镗床的电气控制159

541T68型卧式镗床主要结构、运动

形式及拖动特点159

542T68型卧式镗床电气控制160

543T68型卧式镗床常见电气故障

分析163

55磨床的电气控制164

551主要结构及运动形式164

552M7130型平面磨床电力拖动特点及

控制要求165

553M7130型平面磨床电气控制165

554平面磨床电气控制常见故障

分析168

56桥式起重机电气控制电路169

561桥式起重机的主要结构及运动

形式169

562桥式起重机的电力拖动特点及

控制要求169

56315t/3t桥式起重机电气控制电路

分析170

56415t/3t桥式起重机常见电气故障的

分析与维修178

第6章单片机及其工作原理181

61单片机的基本知识181

611单片机的基本结构181

61280C51的基本特征182

61380C51的内部结构182

61480C51的存储器配置和寄存器184

61580C51的引脚定义及功能186

616单片机的时钟与时序188

62单片机的复位189

63单片机的编程语言190

64C语言用于单片机的优势191

65单片机C语言开发基础192

651C语言程序的基本结构192

652C语言的标识符和关键字193

653数据类型194

654存储类型与存储模式195

655特殊功能寄存器(SFR)及其

C51定义197

656C51指针197

657函数198

66单片机控制系统常用开发工具199

661Proteus集成开发环境199

662Keil C51集成环境201

67单片机机械控制系统举例202

第7章可编程控制器及其工作

原理212

71可编程控制器的基本组成212

72可编程控制器的工作方式216

73PLC的技术性能223

74可编程控制器的编程语言225

75可编程控制器的特点及分类229

76可编程控制器的应用和发展231

第8章FX系列可编程控制器编程

元件及指令系统234

81FX系列可编程控制器的技术指标234

82可编程控制器的安装及单元序号240

83可编程控制器的接线240

84FX系列可编程控制器的编程元件244

841编程元件的分类、编号和基本

特征244

842数据类编程元件的数据结构244

843编程元件的功能244

85FX系列可编程控制器的基本逻辑

指令256

86常用基本环节的编程261

861梯形图的特点及绘图原则261

862梯形图的基本控制环节264

87FX系列可编程控制器的功能指令269

871功能指令的格式及说明269

872FX2N系列可编程控制器功能

指令272

88应用程序的编程软件及仿真285

89FX2N系列PLC模拟量单元304

810FX2N系列PLC的通信单元307

811PLC人机的界面312

第9章可编程控制器控制系统的

设计318

91PLC控制系统设计原则、内容和

流程318

92机械设备PLC控制系统常用设计

方法321

921经验设计法321

922波形图设计法322

923顺序功能图设计法323

93PLC端口扩展与保护332

94PLC系统的抗干扰措施334

95PLC的测试及维护336

第10章可编程控制器在机械设备

控制中的应用338

101PLC在机床中的应用338

1011机床工作台自动循环PLC控制

系统338

1012Z3040摇臂钻床PLC控制

系统339

1013T68型卧式镗床PLC控制

系统343

102PLC在工业自动化生产线中的

应用346

1021输送机分拣的PLC控制系统346

1022带式输送机的PLC控制348

1023PLC在机械手控制系统中的

应用350

第11章数控机床的电气控制系统356

111数控机床的发展概况356

112数控机床的组成与分类357

1121数控机床的工作原理357

1122数控机床的基本结构358

1123数控设备的结构特点359

1124数控机床的分类360

1125数控机床的特点及应用范围364

1126数控机床的发展趋势364

113数控机床电气控制系统的组成与

特点368

1131数控机床电气控制系统的

组成368

1132数控机床电气控制系统的

特点372

114进给伺服驱动系统372

1141步进电机373

1142直流伺服电机375

1143交流伺服电机377

115主轴变频伺服驱动系统381

1151变频电机主轴驱动装置382

1152交流伺服电机专用主轴驱动

装置387

1153PLC控制变频器的方法387

116PLC在数控机床上的应用394

1161数控机床PLC的功能394

1162数控机床中的信息交换395

1163数控机床PLC的类型395

参考文献397

本书详述了先进、实用的机械电气控制的典型功能电路，介绍的电气控制系统分析、设计方法简便、直观，介绍了单片机控制原理及机械控制应用的实例、PLC在数控机床电气控制中的应用及其对变频器的控制。内容主要包括：常用低压电器，机械电气控制设备的基本电路，电气控制电路的设计方法，常用机床、桥式起重机的电气控制，单片机控制原理及应用，可编程控制器及其工作原理，FX系列可编程控制器的编程元件及基本指令和功能指令系统，可编程控制器控制的设计方法，可编程控制器在机械设备控制中的应用，数控机床的电气控制系统等。全书内容全面、新颖，深入浅出，便于自学和实践。

《机械设备电气控制原理及应用》主要介绍了机械设备电气控制的基本概念和基础知识、控制系统分析以及设计中的应用。全书共分12章，包括：绪论、自动控制原理，继电器一接触器控制、直流传动与控制技术、交流传动与控制技术、步进电动机控制技术、伺服电动机控制技术、控制系统的稳定性分析、控制系统的性能指标与校正、可编程控制器控制技术、单片机控制技术、集散控制技术等。这些内容既对以往相关教材著作有一定的继承性，又体现了先进制造技术在现代工业中的应用。全书章节内容连贯，系统性强。注重控制理论在机械工程中的应用，并结合机械系统实例，对系统进行分析与设计，为将来运用控制理论解决机械工程中的实际问题打下基础。《机械设备电气控制原理及应用》可作为应用型本科院校机械工程类专业、测控技术及仪器类专业及高职高专院校自动化类专业的教材，也可作为相关领域的工程技术人员学习的参考书。

本书从实际应用入手，分为必备理论知识、必备编程技能和必备实际工程编程技术三个部分，将PLC编程专业知识和应用实例由浅入深地进行讲解，主要包括PLC编程必备基础、PLC基本指令编程实例、SFC编程实例、功能指令的编程实例、特殊功能模块的编程实例、典型PLC应用系统的编程实例等。书中编程实例丰富，实用性强，大部分内容均来自科研工作及教学实践，许多代码可以直接应用到工程项目中。

本书适合进入PLC设计与应用岗位的初学者/入门者学习，也可供从事自动控制、智能仪器仪表、电力电子、机电一体化等专业的技术人员和相关专业院校师生参考。