变频器、可编程序控制器、触摸屏及组态软件综合应用技术PDF电子书下载

第1 篇变频器 1

第1章 调速传动 1

1.1 调速传动的概况 1

1.1.1 调速传动的意义 1

1.1.2 调速传动的发展 1

1.1.3 调速传动的运动方程式 1

1.1.4 调速传动的主要指标 2

1.1.5 调速传动中的生产机械负载转矩特性 2

1.2 直流电动机调速传动 3

1.2.1 直流电动机的工作原理 3

1.2.2 直流电动机的电枢反应及对策 3

1.2.3 直流电动机的电磁转矩 3

1.2.4 直流电动机的调速方法 4

1.2.5 直流电动机的调速特性 5

1.2.6 直流电动机的起动、调速与制动 6

1.3 异步电动机的调速传动 6

1.3.1 三相异步电动机的工作原理 6

1.3.2 异步电动机的电磁转矩及自然机械特性 7

1.3.3 异步电动机的调速方法 11

1.3.4 异步电动机的调速特性 12

1.4 三相笼型异步电动机的变频调速传动 16

1.4.1 三相笼型异步电动机变频调速的工作原理 16

1.4.2 三相笼型异步电动机变频调速时的转矩特性 18

1.5 三相笼型异步电动机高动态性能矢量控制变频调速 21

1.5.1 矢量控制的概念 21

1.5.2 等效的异步电动机物理模型 22

1.5.3 三相异步电动机矢量变换控制的构想 22

1.5.4 坐标转换及空间矢量 23

1.6 三相永磁同步电动机的变频调速传动 25

1.6.1 三相永磁同步电动机的发展过程 25

1.6.2 永磁同步电动机的结构和变频调速传动基本原理 25

1.6.3 永磁同步电动机变频调速直接驱动伺服系统 26

第2章 电力电子器件 31

2.1 概述 31

2.1.1 电力电子器件的发展 31

2.1.2 电力电子器件的分类 31

2.2 双极型晶体管（BJT） 32

2.2.1 BJT的发展 32

2.2.2 BJT的特点 33

2.2.3 BJT的工作特性 34

2.2.4 BJT的驱动 35

2.2.5 BJT的主要参数 35

2.2.6 BJT的二次击穿现象与安全工作区 36

2.2.7 BJT的保护 37

2.2.8 BJT的选择 39

2.3 MOS场效应晶体管（MOSFET） 41

2.3.1 MOSFET的特点 41

2.3.2 MOSFET的结构与工作原理 41

2.3.3 MOSFET工作特性 41

2.3.4 主要参数与安全工作区 42

2.4 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 43

2.4.1 IGBT的特点 43

2.4.2 IGBT的结构与工作原理 43

2.4.3 IGBT的工作特性 44

2.4.4 IGBT的主要参数 45

2.4.5 使用IGBT时的注意事项 45

2.4.6 IGBT的驱动 46

2.4.7 IGBT产品介绍 48

2.5 门极关断（GTO）晶闸管 49

2.5.1 GTO的关断机理 49

2.5.2 GTO的电特性 50

2.5.3 GTO的主要参数 51

2.5.4 GTO的发展方向 52

2.5.5 GTO的驱动 53

2.6 MOS门场控晶闸管（MCT） 55

2.7 智能电力集成电路（SPIC） 57

第3章 变频器 60

3.1 变频器的发展 60

3.1.1 异步电动机调速过程 60

3.1.2 变频器技术发展动向 60

3.2 交流变频系统的基本形式 63

3.2.1 交-交变频系统 63

3.2.2 交-直-交变频系统形式 65

3.3 变频器的构成 65

3.3.1 主电路 65

3.3.2 控制电路 66

3.4 通用变频器的分类 66

3.4.1 按直流电源的性质分类 66

3.4.2 按输出电压调节方式分类 67

3.4.3 按控制方式分类 69

3.4.4 按主开关器件分类 70

3.5 通用变频器中的整流器 71

3.5.1 二极管整流器 71

3.5.2 PWM整流器 74

3.6 变频器中的逆变器 75

3.6.1 逆变器的类型 75

3.6.2 PWM逆变电路 77

3.6.3 由SPWM逆变器组成的变频器 80

3.7 变频器中的制动 80

3.7.1 动力制动 81

3.7.2 回馈制动 81

3.7.3 直流制动 82

3.7.4 采用共用直流母线的多逆变器传动 83

3.8 通用变频器的U/f控制 84

3.8.1 普通功能型U/f控制通用变频器 84

3.8.2 高功能型U/f控制通用变频器 85

3.9 通用变频器矢量控制 90

3.9.1 无速度传感器矢量控制的速度调节 91

3.9.2 有速度传感器的转速或转矩闭环矢量控制 91

3.9.3 电动汽车矢量控制 92

3.10 智能型变频器 94

3.11 单相电容分相式电动机的变频调速 96

3.11.1 单相电容电动机的工作原理 96

3.11.2 单相电容电动机变频调速器控制系统 97

3.11.3 单相电容电动机变频调速系统的实现 98

3.11.4 输出电流波形 98

3.12 采用数字控制芯片的变频器 99

3.12.1 概述 99

3.12.2 控制电动机专用芯片 100

3.12.3 多CPU控制 104

3.13 直接转矩控制的变频器 106

3.13.1 PWM逆变器输出电压的矢量表示 106

3.13.2 磁通轨迹控制 108

3.13.3 直接转矩控制实际结构 109

3.14 变频器控制方式综述 110

3.14.1 非智能控制方式 110

3.14.2 智能控制方式 111

3.14.3 变频器控制的展望 111

第4章 FR-A540变频器的操作 113

4.1 变频器的接线 113

4.1.1 主回路接线及注意事项 114

4.1.2 控制回路接线及注意事项 115

4.2 操作面板 119

4.2.1 操作面板（FR-DU04）的名称和功能 119

4.2.2 操作面板的使用 120

4.3 运行操作方式 125

4.3.1 运行操作方式的选择 125

4.3.2 PU运行操作方式（Pr.79=0、1） 126

4.3.3 外部运行操作方式（Pr.79=2） 126

4.3.4 组合运行操作方式1（Pr.79=3） 127

4.3.5 组合运行操作方式2（Pr.79=4） 128

4.4 参数及参数功能 128

4.4.1 参数表 128

4.4.2 常用参数分类 130

4.4.3 常用参数功能简述 131

4.5 应用实例 135

4.5.1 输出频率跳变 135

4.5.2 多段速度 136

4.5.3 程序运行 138

4.5.4 PID控制 141

4.5.5 工频电源切换 146

4.6 故障处理 150

4.6.1 常见故障代码 150

4.6.2 故障处理对策 153

第5章 变频器的应用技术 156

5.1 前言 156

5.2 变频器在恒压供水节能方面的应用技术 157

5.3 交流永磁同步电动机变频调速应用技术 162

5.3.1 电梯运行状态 162

5.3.2 电梯双PWM变频节能运行 162

5.3.3 交流永磁同步电动机变频调速优点 165

5.4 省力化、自动化及提高生产率方面的应用技术 166

5.5 提高质量方面 168

5.6 其他方面 171

第6章 变频器的选择、安装、调试与维护 173

6.1 变频器的选择 173

6.2 变频器的安装 175

6.3 变频器的调试 181

6.4 变频器的维护 182

第2篇 可编程序控制器（PLC）第7章 PLC的工作原理与指令系统 188

7.1 概述 188

7.1.1 引言 188

7.1.2 PLC的定义及特点 189

7.1.3 PLC的分类 190

7.1.4 PLC的性能 190

7.1.5 PLC的应用领域 191

7.1.6 PLC的发展趋势 191

7.2 PLC的组成与工作原理 192

7.2.1 PLC的硬件组成 192

7.2.2 PLC的软件组成 201

7.2.3 PLC的工作原理 203

7.3 FX系列PLC的简介、基本指令与步进指令 206

7.3.1 FX系列PLC简介 206

7.3.2 FX2N系列PLC的软元件及地址分配 210

7.3.3 FX2N系列PLC的基本指令 219

7.3.4 FX2N系列PLC的步进控制指令 226

7.4 FX2N系列PLC的功能指令 229

7.4.1 功能指令通则 229

7.4.2 程序流控指令（FNC00～FNC09） 231

7.4.3 传送和比较（FNC10～FNC19） 234

7.4.4 四则运算及逻辑运算（FNC20～FNC29） 237

7.4.5 循环移位与移位（FNC30～FNC39） 239

7.4.6 数据处理（FNC40～FNC49） 240

7.4.7 方便指令（FNC60～FNC69） 242

7.4.8 外部I/O设备（FNC70～FNC79） 243

7.4.9 FX2N系列PLC外部设备（FNC80～FNC89） 246

7.4.10 实时时钟处理（FNC160～FNC169） 253

7.4.11 触点式比较指令（FNC220～FNC249） 256

第8章 可编程序控制系统设计 259

8.1 PLC系统的设计 259

8.2 PLC的选型 260

8.3 程序（软件）设计的步骤 261

8.4 程序设计方法 261

8.5 常用基本环节的编程 263

8.5.1 延时电路 263

8.5.2 闪光电路 264

8.5.3 单按钮起停控制电路 266

8.5.4 开机累计时间控制电路 267

8.5.5 电梯轿厢位置显示控制电路 267

8.5.6 比较电路 273

8.5.7 采样电路 275

8.5.8 选择性电路 276

第9章 三菱FX系列PLC的特殊功能模块 277

9.1 模拟量输入／输出模块 277

9.1.1 概述 277

9.1.2 普通A/D输入模块 278

9.1.3 FX2N-4AD-PT温度输入模块 283

9.1.4 FX2N-2DA输出模块 286

9.2 通信接口模块 291

9.2.1 概述 291

9.2.2 FX2N-232BD通信接口模块简介 291

9.2.3 FX2N-485BD通信接口模块简介 295

9.2.4 FX2N-422BD通信接口模块简介 298

9.2.5 FX2N-232IF通信接口模块简介 298

第10章 组态软件控制技术 299

10.1 工业组态软件的概述 299

10.2 组态王软件的入门 300

10.2.1 组态王软件的安装 300

10.2.2 组态王软件结构 300

10.2.3 组态工程制作一般的过程 301

10.3 组态王软件系统软件一般设计 303

10.3.1 工程建立 304

10.3.2 配置硬件设备 304

10.3.3 添加工程变量 307

10.3.4 制作图形画面 309

10.4 动画连接 311

10.4.1 概述 311

10.4.2 动画动作连接 312

10.4.3 实例连接 321

10.5 组态王的命令语言 323

10.5.1 命令语言类型 323

10.5.2 用户自定义函数 325

10.5.3 命令语言语法 328

10.5.4 命令语言及控制程序编写 328

10.6 组态王的运行 329

10.7 曲线 330

10.7.1 实时趋势曲线 330

10.7.2 历史趋势曲线 333

10.7.3 在画面上放置温控曲线 341

10.8 报警和事件系统 343

10.8.1 报警系统 343

10.8.2 事件类型及使用方法 346

10.9 配方管理 347

10.9.1 概述 347

10.9.2 组态王中的配方管理 347

10.9.3 使用配方 350

10.10 组态网络功能 353

10.10.1 概述 353

10.10.2 网络配置 355

10.10.3 远程变量的引用 360

第3篇 触摸屏 363

第11章 MELSEC-GOT触摸屏 363

11.1 触摸屏概述 363

11.1.1 触摸屏的工作原理 363

11.1.2 触摸屏的主要类型 363

11.2 触摸屏工程创作软件GT Designer2（中文版）的使用 367

11.2.1 软件概述 367

11.2.2 GT Designer2软件安装 368

11.2.3 触摸屏工程创建 368

11.2.4 工程设计软件的使用 370

11.2.5 菜单工具的使用 371

11.2.6 数据的传输 375

第4篇 综合实际应用 378

第12章 变频器、PLC及触摸屏间的网络数据通信 378

12.1 数据通信基础 378

12.1.1 数据通信方式 378

12.1.2 数据传输方向 382

12.1.3 传输介质 382

12.1.4 串行通信接口标准 383

12.2 工业局域网基础 388

12.2.1 概述 388

12.2.2 局域网的四大要素 388

12.2.3 局域网的选型考虑 390

12.3 三菱PLC的网络通信 391

12.3.1 网络概要 391

12.3.2 以太网 392

12.3.3 ELSECNET/10局域令牌网 393

12.3.4 ELSECNET/H局域令牌网 393

12.3.5 CC-Link开放式现场总线 394

12.4 FX系列PLC的链接及通信 398

12.4.1 简易PLC间的链接 398

12.4.2 并联链接 402

12.4.3 计算机链接通信 403

12.5 三菱系列变频器的RS-485通信 409

12.5.1 三菱系列变频器RS-485串行通信协议 409

12.5.2 变频器的通信相关参数（通过变频器PU接口和PLC通信） 413

12.5.3 FX2N-485-BD与三菱FR-A540变频器的通信接线 414

12.5.4 PLC与变频器通信的编程及调试例解 415

12.6 触摸屏与变频器的通信 418

12.6.1 F940GOT的通信接口 418

12.6.2 FREQROL变频器的设置 418

12.6.3 变频器接头规格及电缆图 419

12.6.4 画面创建时的站号指定 420

12.6.5 使用FREQROL系列变频器时的注意事项 421

第13章 变频器、PLC及触摸屏的综合应用 424

13.1 电工、电梯、制冷基本综合应用实例 424

13.1.1 4层货梯控制 424

13.1.2 刨床控制 428

13.1.3 小推车自动控制 433

13.1.4 冷却水泵节能循环运行控制 436

13.1.5 PLC与变频器的RS-485通信控制 441

13.1.6 带编码器的3层电梯控制 445

13.1.7 工业洗衣机程序控制系统 449

13.1.8 恒压供水（多段速度训练）控制 451

13.1.9 中央空调冷冻泵节能运行控制 452

13.1.10 触摸屏与变频器的通信控制 456

13.2 电工、制冷、电梯专业综合应用实例 458

13.2.1 PLC电镀生产线定位控制系统 458

13.2.2 PLC零件数控加工控制系统 459

13.2.3 Q系列PLC工业现场网络总线控制 460

13.2.4 负压气动机械手控制 465

13.2.5 负压恒值控制 469

13.2.6 Q系列PLC自动化生产线定位控制实训 471

13.2.7 三菱Q系列PLC通过CC-LINK网络控制伺服电动机实训 478

参考文献 484