机床电气与可编程控制技术

　　本书从传统机床电气控制线路入手，对常用的控制电器、基本控制环节、控制方式以及典型的机械电力拖动控制线路做了较全面的分析，对直流电动机和交流电动机的工作原理及调速系统做了详细的介绍，并在此基础上介绍可编程控制器的硬件结构、系统配置、指令系统和编程方法，使读者对机床电气与可编程控制器有比较全面的认识，以提高在工业生产过程中对控制系统的分析和设计能力。本书语言简练，通俗易懂，体现了机电结合、理论联系实际的原则。理论问题与实际应用相结合，加深学生对问题的理解。全书实用性强，内容全面，深入浅出，重点突出，章后附有习题。

　　黑龙江省刀具技术协会理事；中国机械工业金属切削刀具技术协会切削先进技术研究分会高级会员；中国力学学会会员。主持多项国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金、黑龙江省教育科学技术项目、黑龙江省博士后项目、黑龙江省新世纪教学改革项目等。主要从事微热管技术、热控制技术、先进制造技术、在线检测与图像处理技术、反求工程技术、静压支承技术、非传统加工技术等科研工作及机械、机电专业的教学改革项目等。

目录
第1章绪论1
1．1电力拖动在现代机床中的地位1
1．2机床电气自动控制系统的发展简史2
1．3本课程要求掌握的主要内容3
第2章普通机床电气控制线路的分析4
2．1机床电气控制线路的基本环节4
2．1．1电气控制线路的表示符号及阅读方法4
2．1．2其他电路图简介4
2．1．3机床电气控制线路的基本环节5
2．1．4电动机的保护18
2．2卧式车床电气控制线路20
2．2．1　CW6163型万能卧式车床电气控制线路21
2．2．2　C616型卧式车床电气控制线路22
2．2．3　C650型卧式车床电气控制线路23
2．2．4　Z3040型摇臂钻床电气控制线路26
2．2．5　X62W型万能铣床电气控制线路28
2．2．6　T68型卧式镗床电气控制线路32
习题36
第3章机床电气控制线路的设计38
3．1机床电气控制系统设计的基本内容38
3．2电力拖动的方式和控制方案39
3．2．1电力拖动方式确定的原则39
3．2．2电气控制方案的选择40
3．3电动机的选择40
3．3．1电动机功率的确定40
3．3．2电动机转速和结构形式的选择42
3．4机床电气控制线路的设计原则42
3．5常见电气元件的选择47
习题49
第4章直流拖动调速系统51
4．1他励直流电动机的机械特性51
4．1．1机械特性51
4．1．2调速方法52
4．1．3电动机与负载的匹配53
4．2他励直流电动机的启制动特性54
4．2．1他励直流电动机的启动特性54
4．2．2他励直流电动机的制动特性54
4．3调速种类与调速指标57
4．3．1调速种类57
4．3．2调速指标57
4．4直流调速系统60
4．4．1闭环直流调速系统的组成60
4．4．2系统的工作原理61
4．4．3转速闭环调速系统的静态特性61
4．4．4闭环控制系统的特征67
4．4．5比例调节器突加负载的动态过程67
4．4．6电流截止负反馈67
4．5无静差调速系统68
4．5．1积分调节器68
4．5．2比例积分调节器70
4．5．3无静差直流调速系统71
4．6转速电流双闭环调速系统71
4．6．1转速电流双闭环直流调速系统的组成71
4．6．2双闭环调速系统的静特性和稳态参数计算73
4．6．3双闭环直流调速系统的动态分析74
4．7直流电动机脉冲调速75
4．8数字控制直流调速系统76
4．8．1计算机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构76
4．8．2数字PI调节器78
4．8．3产品化的数字直流调速装置简介79
习题81
第5章交流调速系统83
5．1三相异步电动机的结构和工作原理83
5．1．1三相异步电动机的结构83
5．1．2三相异步电动机的工作原理86
5．2三相异步电动机的定子电路和转子电路89
5．2．1定子电路89
5．2．2转子电路90
5．3三相异步电动机的电磁转矩与机械特性91
5．3．1三相异步电动机的电磁转矩91
5．3．2三相异步电动机的机械特性92
5．4三相异步电动机的启动特性95
5．4．1笼式异步电动机的启动方法96
5．4．2绕线式异步电动机的启动方法98
5．5三相异步电动机的调速特性99
5．5．1调压调速99
5．5．2转子电路串电阻调速100
5．5．3变极调速100
5．5．4变频调速101
5．5．5变转差率调速104
5．6三相异步电动机的制动特性105
5．6．1反接制动105
5．6．2回馈制动107
5．6．3能耗制动108
5．7交流异步电动机变压调速系统108
5．7．1异步电动机闭环控制变压调速系统108
5．7．2　笼式异步电动机变压变频调速系统(VVVF系统)110
习题114
第6章可编程控制器概述116
6．1　PLC的产生与定义116
6．1．1　PLC的产生116
6．1．2　PLC的定义117
6．2　PLC的性能指标与分类118
6．2．1　PLC的性能指标118
6．2．2　PLC的分类119
6．3　PLC与其他工业控制系统的比较121
6．4　PLC的特点与应用领域122
6．4．1　PLC的特点123
6．4．2　PLC的应用领域124
6．5　PLC的发展历史、现状与发展趋势125
习题127
第7章可编程控制器的结构与工作原理128
7．1　PLC的结构128
7．1．1　PLC的硬件组成128
7．1．2　PLC主要组成部分功能128
7．2　PLC的工作原理133
7．2．1　PLC控制系统的等效工作电路133
7．2．2　PLC的循环扫描工作过程134
7．3　PLC与其他控制器的异同136
7．3．1　PLC与计算机的异同136
7．3．2　PLC与继电器―接触器的异同136
习题137
第8章可编程控制器S7-200软硬件特性与通信特性138
8．1　S7-200的硬件特性138
8．1．1　S7-200概述138
8．1．2　S7-200硬件系统组成138
8．1．3　S7-200扩展模块简介140
8．2　S7-200的软件特性143
8．2．1　S7-200的内部资源简介143
8．2．2　S7-200的基本数据类型146
8．2．3S7-200存储系统简介146
8．3　S7-200的通信特性148
8．3．1　S7-200通信方式选择148
8．3．2　S7-200的通信参数设置151
8．3．3调制解调器设置155
习题161
第9章S7-200编程语言与基本指令系统162
9．1S7-200编程语言162
9．1．1梯形图162
9．1．2语句表162
9．1．3连续功能图163
9．1．4功能块图163
9．1．5　S7-GRAPH163
9．2　S7-200梯形图的特点和编程规则164
9．2．1S7-200梯形图的特点164
9．2．2S7-200梯形图的编程原则165
9．2．3S7-200程序结构166
9．3　S7-200编程器件选择166
9．3．1　LAD编辑器166
9．3．2　STL编辑器167
9．3．3　FBD编辑器167
9．3．4　STEP7-Micro/WIN32软件简介167
9．4　S7-200基本指令系统181
9．4．1指令组成181
9．4．2寻址方式182
9．4．3位逻辑指令184
9．4．4定时器、计数器指令187
9．4．5运算指令189
9．4．6数据处理指令195
9．4．7程序控制指令197
习题199
第10章可编程控制器控制系统应用设计200
10．1　PLC控制系统设计概述200
10．1．1　PLC系统设计的基本要求200
10．1．2　PLC系统设计的基本原则200
10．1．3　PLC系统设计的内容201
10．1．4　PLC系统设计的步骤201
10．2　PLC控制系统的硬件设计203
10．2．1机型的选择203
10．2．2　接口设备的选择204
10．2．3　扩展模块的选用205
10．2．4　I/O地址的分配205
10．2．5　PLC的可靠性设计206
10．3　PLC控制系统的软件设计208
10．3．1　PLC软件系统设计内容208
10．3．2　PLC典型的编程方法212
10．4　PLC控制系统的设计实例213
实例一：机械手的模拟控制213
实例二：组合机床的控制217
实例三：水塔水位的模拟控制223
实例四：电动机/△减压启动控制225
实例五：交通信号灯控制226
实例六：除尘室模拟控制230
实例七：温度的检测与控制232
实例八：根据流程图设计梯形图程序234
10．5　PLC的装配、检测和维护240
10．5．1　PLC的安装与配线240
10．5．2　PLC的自动检测功能与故障诊断242
10．5．3　PLC的维护与检修243
10．5．4　PLC应用中若干问题的处理243
习题　245
附录A电气设备常用基本图形符号　247
参考文献　250