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1.1 概论 1

1.1.1 数控机床电气控制系统的组成 1

第1章　绪论 1

1.1.2 机床电气控制系统及其发展 3

1.2 本课程的性质和任务 6

习题 6

第2章　数控机床常用低压电器 7

2.1 低压电器的基本知识 7

2.1.1 低压电器的分类 7

2.1.2 低压电器的基本结构 7

2.2 开关电器 9

2.2.1 低压隔离器 9

2.2.2 低压断路器 12

2.2.3 主令电器 13

2.3.2 接触器的结构及工作原理 16

2.3 接触器 16

2.3.1 接触器的用途及分类 16

2.3.3 接触器的选择 17

2.4 继电器 18

2.4.1 电磁式继电器 18

2.4.2 热继电器 19

2.4.3 时间继电器 20

2.4.4 速度继电器 22

2.4.5 温度继电器 22

2.4.6 液位继电器 23

2.5 熔断器 23

2.5.1 熔断器的结构和分类 23

2.5.2 熔断器的技术参数 23

2.6.2 电磁离合器 24

2.6.1 电磁阀 24

2.6 执行电器 24

2.5.3 熔断器的选择 24

2.6.3 电磁制动器 25

习题 26

第3章　常用电动机应用基础 27

3.1 直流电动机应用基础 27

3.1.1 直流电动机的工作原理和基本结构 27

3.1.2 直流电动机的机械特性 29

3.1.3 其他特性 29

3.2 交流电动机应用基础 30

3.2.1 三相异步电动机的工作原理 30

3.2.2 三相异步电动机的基本结构 31

3.2.3 其他特性 32

3.3.1 步进电动机的工作原理 33

3.3 步进电动机应用基础 33

3.3.2 步进电动机的结构 34

3.3.3 步进电动机的主要特性 34

3.4 其他常用的电动机 35

3.4.1 感应电动机 35

3.4.2 同步电动机 35

3.4.3 直线电动机 35

3.4.4 伺服电动机 36

3.5 电动机的保护 37

3.5.1 短路保护 37

3.5.2 过电流保护 37

3.5.3 欠电流保护 37

3.5.4 失压保护 37

3.5.5 欠电压保护 37

3.6.2 电动机形式的选择 38

3.6.1 电动机种类的选择 38

3.6.3 额定电压的选择 38

3.5.6 过电压保护 38

3.5.7 过载保护 38

3.6 电动机的选择 38

3.6.4 额定转速的选择 39

习题 39

第4章　电气控制基本环节 40

4.1 三相异步电动机的启动控制 40

4.1.1 三相鼠笼式异步电动机全压启动控制 40

4.1.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动 41

4.2 三相异步电动机的可逆运行 44

4.2.1 电动机可逆运行的手动控制 44

4.2.2 电动机可逆运行的自动控制 45

4.3 三相异步电动机制动控制 46

4.3.1 电磁抱闸制动和电磁离合器制动 46

4.3.3 反接制动控制 47

4.3.2 能耗制动控制 47

4.3.4 电容制动 48

4.4 其他功能控制电路 49

4.4.1 点动与长动控制电路 49

4.4.2 连锁控制和顺序启动 50

4.4.3 多地点控制线路 50

4.4.4 步进控制线路 50

习题 51

第5章　典型机床电气控制 52

5.1 电气识图与制图基础知识 52

5.1.1 电气控制系统图的基本表达方法 52

5.1.2 电气原理图 54

5.1.3 电器布置图 55

5.1.4 电气安装接线图 56

5.2.1 卧式车床主要结构 57

5.2 CA6140车床电气控制系统 57

5.2.2 CA6140卧式车床的运动形式和控制要求 58

5.2.3 CA6140卧式车床电气原理图分析 58

5.3 Z3040钻床电气控制系统 59

5.3.1 钻床的主要结构和运动情况 60

5.3.2 Z3040钻床电气原理图分析 60

5.4　X62W铣床电气控制系统 62

5.4.1　X62W铣床基本运动形式及控制要求 62

5.4.2　X62W铣床电气原理图分析 64

5.5.2 供电电源 68

5.5.3 主轴及X、Y、Z轴伺服驱动工作原理 68

5.5.1 数控立式铣床的控制要求 68

5.5 数控铣床电气控制系统 68

5.5.4 X、Y、Z轴电机控制电路分析 71

习题 72

第6章　电动机调速控制系统 73

6.1 电动机调速的基本概念和指标 73

6.1.1 调速的基本概述 73

6.1.2 调速的性能指标 73

6.2 直流调速控制系统 74

6.2.1 直流电动机的调速方法 74

6.2.2 3种调速方式性能比较 76

6.3 交流调速控制系统 77

6.3.1 交流调速的特点与分类 77

6.3.2 交流电动机的变极调速 77

6.3.3 交流电动机的串级调速 79

6.3.4 交流电动机的变频调速 80

习题 86

第7章　PLC概论 87

7.1　PLC的产生与发展 87

7.1.1　PLC的产生 87

7.1.2 PLC的定义 87

7.1.3 PLC在国外的发展状况 88

7.1.4　PLC在国内的发展状况 88

7.1.5　PLC的发展趋势 88

7.2 PLC的特点及主要功能 89

7.2.1　PLC的特点 89

7.2.2 PLC的主要功能 90

7.2.3　PLC的分类 91

7.3 PLC的基本结构 92

7.3.3 I/O模块 93

7.3.1 CPU 93

7.3.2 存储器 93

7.3.4 电源 95

7.3.5 扩展接口 95

7.3.6 通信模块 95

7.3.7 其他智能模块 95

7.4　PLC的软件及编程语言 95

7.4.1 系统软件 96

7.4.2 用户程序 96

7.4.3 编程工具 98

7.5　PLC的工作原理 99

7.5.1　PLC的工作方式 99

7.5.2 PLC的工作执行过程 100

7.6.4 编程指令的种类和数量 101

7.6.3 扫描速度 101

7.6.5 编程语言及编程手段 101

7.6.1 存储容量 101

7.6.2 I/O点数 101

7.6　PLC的主要性能指标 101

7.6.6 高级模块 102

习题 102

第8章　S7-200系列PLC程序编制 103

8.1　S7-200系列PLC的组成及性能 103

8.1.1 硬件系统的基本构成 103

8.1.2　S7-200系列PLC的主要性能指标 105

8.1.3 外端子图 105

8.2 PLC的内部元件及寻址方式 106

8.2.1 软元件（软继电器） 106

8.2.2 软元件类型及功能 107

8.2.3 数据类型及寻址方式 109

8.3　S7-200系列PLC基本指令系统 112

8.3.1 位逻辑指令 112

8.3.2 定时器指令 115

8.3.3 计数器指令 117

8.4　S7-200系列PLC功能指令 118

8.4.1 功能指令的分类及用途 118

8.4.2 传送类指令 119

8.4.3 比较指令 121

8.4.4 移位与交换指令 122

8.4.5 数字运算类指令 123

8.4.6 逻辑操作指令 125

8.4.7 程序控制指令 126

8.4.8 高速计数指令 128

8.5.1 梯形图的结构规则 131

8.5 PLC的编程及应用 131

8.5.2 基本程序段 133

8.5.3 常用基本程序举例 134

8.6 编程软件STEP7-Micro/WIN 32使用方法介绍 138

8.6.1 编程软件的系统要求 138

8.6.2 软件的安装 139

8.6.3 硬件的连接 139

8.6.4 显示界面及各部分功能 141

8.6.5 编程方法 146

习题 147

第9章　PLC应用设计 150

9.1 PLC控制系统设计方法及步骤 150

9.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 150

9.1.2 PLC控制系统的设计步骤 150

9.1.4 PLC机型的选择 151

9.1.3 PLC控制系统设计的任务 151

9.1.5 I/O地址分配 152

9.1.6 系统设计 153

9.1.7 总装和统调 153

9.2 节省I/O点数的几种方法 154

9.2.1 减少输入点数的措施 154

9.2.2 减少输出点数的措施 155

9.3 提高PLC控制系统可靠性的措施 155

9.3.1 PLC对工作环境的要求 156

9.3.2 PLC对供电的要求 156

9.3.3 PLC控制系统的布线要求 158

9.3.4 PLC控制系统的接地要求 159

9.3.5 冗余系统与热备用系统 159

9.3.6 故障的检测与诊断 160

9.4.1 PLC在数控机床上的应用 161

9.4 PLC的应用实例 161

9.4.2 PLC在QCS014液压试验台改造中的应用 169

9.4.3 PLC在大小球分选机控制中的应用 174

习题 178

第10章　S7-200系列PLC的自动化网络通信 180

10.1 计算机通信简介 180

10.1.1　概述 180

10.1.2 串行通信的信号传输 182

10.1.3　工厂自动化通信网络 183

10.1.4　通信网络的传输介质 184

10.1.5 计算机通信的国际标准 185

10.2 S7-200系列PLC的通信方式与通信参数的设置 185

10.2.1 S7-200系列PLC的通信方式 185

10.2.2 S7-200系列PLC支持的通信协议 186

10.2.3 S7-200系列PLC通信的网络部件 188

10.2.4 网络读写指令 189

10.2.5　S7-200通信扩展模块 190

10.2.6　通信设置 190

10.3 计算机与PLC的通信 190

10.3.1 用Micro Computing软件实现PLC与计算机的通信 191

10.3.2 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计 191

10.3.3　使用工控组态软件实现通信 191

10.3.4　使用串行通信控件实现通信 192

10.3.5　使用STEP7-Micro/WIN 32软件在PPI工作模式下实现通信 194

习题 194

附录1 常用电气图形符号新旧对照表（GB 4728—85） 195

附录2 常用基本文字符号新旧对照表 199

附录3 常用辅助文字符号新旧对照表 200

附录4 西门子S7-200系列PLC CPU规范 200

参考文献 202