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第1章 概述 1

1.1 电机与电气控制的目的和任务 1

1.2 电机与电气控制技术的发展概况 1

1.2.1 电机拖动的发展 1

1.2.2 电气控制系统的发展 2

1.3 课程的性质和任务 3

1.4 课程的内容安排 4

第2章 电机拖动系统的动力学基础 5

2.1 单轴电机拖动系统 5

2.1.1 单轴电机拖动系统的运动方程式 5

2.1.2 系统的运动状态分析 7

2.1.3 系统运动方向 7

2.2 多轴电机拖动系统 8

2.2.1 负载转矩的折算 9

2.2.2 转动惯量和飞轮转矩的折算 10

2.3 典型负载的机械特性 12

2.3.1 恒转矩型机械特性 12

2.3.2 离心机型机械特性 13

2.3.3 恒功率型机械特性 13

2.3.4 直线型机械特性 13

2.4 电机拖动系统稳定运行的条件 14

习题与思考题 15

第3章 控制系统常用低压电器 17

3.1 低压电器分类 17

3.1.1 低压电器的组成 17

3.1.2 低压电器的分类 18

3.1.3 对低压电器的要求及选用原则 18

3.2 开关及主令电器 19

3.2.1 刀开关 19

3.2.2 组合开关 21

3.2.3 自动空气开关 23

3.2.4 按钮 25

3.2.5 行程开关 28

3.3 熔断器 30

3.3.1 熔断器的工作原理 30

3.3.2 熔断器的选择与使用 31

3.3.3 熔断器的型号含义和技术参数 31

3.4 交流接触器 33

3.4.1 交流接触器的组成和工作原理 33

3.4.2 交流接触器的选择和使用 34

3.4.3 交流接触器的型号含义和技术参数 35

3.5 继电器 37

3.5.1 电磁式继电器 37

3.5.2 时间继电器 40

3.5.3 热继电器 43

3.5.4 速度继电器 46

3.6 常用低压电器基本控制线路 48

3.6.1 点动控制线路 48

3.6.2 联锁控制线路 49

3.6.3 多点控制线路 51

3.6.4 顺序控制线路 51

3.6.5 正、反转控制线路 51

3.6.6 自动往复循环控制 52

习题与思考题 54

第4章 直流电机特性及控制 55

4.1 直流电机的基本结构和工作原理 55

4.1.1 直流电机的基本结构 55

4.1.2 直流电机的工作原理 58

4.1.3 感应电动势和电磁转矩 59

4.1.4 直流电动机的分类 60

4.2 直流他励电动机的机械特性 61

4.2.1 机械特性的一般形式 61

4.2.2 固有机械特性 62

4.2.3 人为机械特性 64

4.3 直流他励电动机的启动特性及控制 66

4.3.1 启动特性 66

4.3.2 启动方法 67

4.3.3 启动控制 69

4.4 直流他励电动机的调速特性 70

4.4.1 速度调节和速度变化 70

4.4.2 调速方法 71

4.5 直流他励电动机的制动特性 73

4.5.1 基本概念 73

4.5.2 反接制动 74

4.5.3 反馈制动 76

4.5.4 能耗制动 78

4.5.5 制动控制线路 80

习题与思考题 81

第5章 三相异步电动机特性及控制 83

5.1 三相异步电动机的基本结构和工作原理 83

5.1.1 三相异步电动机的基本结构 83

5.1.2 三相异步电动机的工作原理 85

5.1.3 三相异步电动机的额定参数 90

5.2 三相异步电动机的机械特性 91

5.2.1 三相异步电动机的转矩特性 91

5.2.2 固有机械特性 92

5.2.3 人为机械特性 93

5.3 三相异步电动机的启动特性及控制 96

5.3.1 鼠笼式异步电动机的启动方法 97

5.3.2 线绕式异步电动机的启动方法 101

5.3.3 三相异步电动机的启动控制 103

5.4 三相异步电动机的调速特性及控制 107

5.4.1 三相异步电动机的调速特性 107

5.4.2 三相异步电动机的调速控制 108

5.5 三相异步电动机的制动特性及控制 110

5.5.1 三相异步电动机的制动特性 110

5.5.2 三相异步电动机制动控制 113

习题与思考题 115

第6章 生产机械电气控制系统设计 117

6.1 电气图的常用符号 117

6.1.1 图形符号 119

6.1.2 文字符号 120

6.1.3 接线端子标记 121

6.2 电气图的绘制 121

6.2.1 电气原理图 121

6.2.2 电气元件布置图 124

6.2.3 电气安装接线图 125

6.2.4 电气故障分析方法 125

6.3 电气原理图的阅读 128

6.3.1 查线阅读法 128

6.3.2 读图练习 129

6.4 电气控制线路设计的基本原则 129

6.4.1 电气控制系统设计的基本内容 130

6.4.2 电力拖动方案的确定原则 130

6.4.3 控制方案的确定原则 131

6.5 电气控制线路的设计方法 132

6.5.1 控制线路的设计要求 132

6.5.2 控制线路的设计方法 132

6.5.3 设计控制线路时应注意的问题 144

6.6 电气控制线路设计中电动机的选择 146

6.6.1 电动机结构的选择 146

6.6.2 电动机类型的选择 146

6.6.3 电动机转速的选择 147

6.6.4 电动机额定电压的选择 147

6.6.5 电动机功率的选择 147

6.7 电气控制线路设计中元器件的选择 148

6.7.1 接触器的选用 148

6.7.2 继电器的选择 149

6.7.3 熔断器的选择 150

6.7.4 控制变压器的选用 150

6.7.5 其他控制电器的选用 151

6.8 电气控制系统的工艺设计 152

6.8.1 电气设备总体配置设计 152

6.8.2 电气元件布置图的设计 153

6.8.3 电气元件接线图的绘制 154

6.8.4 电气箱及非标准零件图的设计 154

6.8.5 清单汇总和说明书的编写 154

习题与思考题 155

第7章 PLC结构与工作原理 157

7.1 PLC概述 157

7.1.1 PLC的由来及控制原理 157

7.1.2 PLC的定义 159

7.1.3 PLC的应用领域 160

7.1.4 PLC的发展历程 161

7.2 PLC的特点及功能 161

7.2.1 PLC的特点 161

7.2.2 PLC的功能 163

7.3 PLC的基本结构组成 164

7.3.1 PLC的硬件结构 164

7.3.2 PLC的软件结构 168

7.4 PLC的工作原理及寻址方式 168

7.4.1 PLC的工作原理 168

7.4.2 PLC的I/0寻址方式 170

7.5 PLC程序设计语言 171

7.5.1 梯形图 171

7.5.2 布尔助记符 172

7.5.3 功能表图 172

7.5.4 结构化语句 173

7.6 PLC的性能指标及分类 173

7.6.1 PLC的性能指标 173

7.6.2 PLC的分类 174

7.6.3 PLC的发展趋势 175

习题与思考题 176

第8章 S7-200 PLC编程元件及指令系统 177

8.1 S7系列PLC概述 177

8.1.1 概述 177

8.1.2 S7-200系列PLC的硬件配置 179

8.1.3 S7-200系列PLC的主要技术性能 180

8.2 S7-200系列PLC数据存储及编程元件 183

8.2.1 S7-200系列PLC的数据存储器及编址方式 183

8.2.2 S7-200系列PLC的编程元件 184

8.2.3 S7-200系列PLC的数据存储器寻址 188

8.3 S7-200系列PLC指令系统 190

8.3.1 基本位逻辑指令 190

8.3.2 定时器指令 194

8.3.3 计数器指令 198

8.3.4 程序控制指令 200

8.3.5 功能指令 204

习题与思考题 213

第9章 PLC控制系统设计及应用实例 214

9.1 应用系统设计概述 214

9.2 PLC应用系统的设计方法 214

9.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤 214

9.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试 215

9.2.3 PLC程序设计方法 216

9.2.4 PLC程序设计步骤 234

9.3 应用举例 235

9.3.1 机械手的模拟控制 235

9.3.2 组合机床的控制 239

9.3.3 除尘室PLC控制 244

9.3.4 水塔水位的模拟控制 246

9.4 S7-200系列PLC的装配、检测和维护 247

9.4.1 PLC的安装与配线 247

9.4.2 PLC的自动检测功能及故障诊断 250

9.4.3 PLC的维护与检修 250

9.5 PLC应用中若干问题的处理 251

习题与思考题 252

参考文献 254