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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 6

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 11

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 13

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 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 53

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 60

4.2.1机械特性的一般形式 60

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 66

4.3.3启动控制 68

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 70

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 79

习题与思考题 81

第5章 三相异步电动机特性及控制 82

5.1三相异步电动机的基本结构和工作原理 82

5.1.1三相异步电动机的基本结构 82

5.1.2三相异步电动机的工作原理 84

5.1.3三相异步电动机的额定参数 89

5.2三相异步电动机的机械特性 90

5.2.1三相异步电动机的转矩特性 90

5.2.2固有机械特性 91

5.2.3人为机械特性 92

5.3三相异步电动机的启动特性及控制 95

5.3.1鼠笼式异步电动机的启动方法 96

5.3.2线绕式异步电动机的启动方法 99

5.3.3三相异步电动机的启动控制 101

5.4三相异步电动机的调速特性及控制 105

5.4.1三相异步电动机的调速特性 105

5.4.2三相异步电动机的调速控制 107

5.5三相异步电动机的制动特性及控制 109

5.5.1三相异步电动机的制动特性 109

5.5.2三相异步电动机制动控制 112

习题与思考题 114

第6章 生产机械电气控制系统设计 116

6.1电气图的常用符号 116

6.1.1图形符号 118

6.1.2文字符号 119

6.1.3接线端子标记 120

6.2电气图的绘制 120

6.2.1电气原理图 120

6.2.2电气元件布置图 123

6.2.3电气安装接线图 124

6.2.4电气故障分析方法 124

6.3电气原理图的阅读 127

6.3.1查线阅读法 127

6.3.2读图练习 128

6.4电气控制线路设计的基本原则 128

6.4.1电气控制系统设计的基本内容 129

6.4.2电力拖动方案的确定原则 129

6.4.3控制方案的确定原则 130

6.5电气控制线路的设计方法 131

6.5.1控制线路的设计要求 131

6.5.2控制线路的设计方法 131

6.5.3设计控制线路时应注意的问题 134

6.6电气控制线路设计中电动机的选择 136

6.6.1电动机结构的选择 136

6.6.2电动机类型的选择 136

6.6.3电动机转速的选择 136

6.6.4电动机额定电压的选择 137

6.6.5电动机功率的选择 137

6.7电气控制线路设计中元器件的选择 138

6.7.1接触器的选用 138

6.7.2继电器的选择 139

6.7.3熔断器的选择 139

6.7.4控制变压器的选用 140

6.7.5其他控制电器的选用 141

6.8电气控制系统的工艺设计 142

6.8.1电气设备总体配置设计 142

6.8.2电气元件布置图的设计 143

6.8.3电气元件接线图的绘制 143

6.8.4电气箱及非标准零件图的设计 144

6.8.5清单汇总和说明书的编写 144

习题与思考题 144

第7章 PLC结构与工作原理 146

7.1 PLC概述 146

7.1.1 PLC的由来及控制原理 146

7.1.2 PLC的定义 148

7.1.3 PLC的应用领域 149

7.1.4 PLC的发展历程 150

7.2 PLC的特点及功能 151

7.2.1 PLC的特点 151

7.2.2 PLC的功能 152

7.3 PLC的基本结构组成 153

7.3.1 PLC的硬件结构 153

7.3.2 PLC的软件结构 157

7.4 PLC的工作原理及寻址方式 157

7.4.1 PLC的工作原理 157

7.4.2 PLC的I/O寻址方式 160

7.5 PLC程序设计语言 160

7.5.1梯形图 161

7.5.2布尔助记符 161

7.5.3功能表图 161

7.5.4结构化语句 162

7.6 PLC的性能指标及分类 163

7.6.1 PLC的性能指标 163

7.6.2 PLC的分类 164

7.6.3 PLC的发展趋势 164

习题与思考题 165

第8章 S7-200 PLC编程元件及指令系统 167

8.1 S7系列PLC概述 167

8.1.1概述 167

8.1.2 S7-200系列PLC的硬件配置 169

8.1.3 S7-200系列PLC的主要技术性能 171

8.2 S7-200系列PLC数据存储及编程元件 173

8.2.1 S7-200系列PLC的数据存储器及编址方式 173

8.2.2 S7-200系列PLC的编程元件 174

8.2.3 S7-200系列PLC的数据存储器寻址 178

8.3 S7-200系列PLC指令系统 180

8.3.1基本位逻辑指令 180

8.3.2定时器指令 184

8.3.3计数器指令 188

8.3.4程序控制指令 190

8.3.5功能指令 194

习题与思考题 203

第9章 PLC控制系统设计及应用实例 204

9.1应用系统设计概述 204

9.2 PLC应用系统的设计方法 204

9.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤 204

9.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试 205

9.2.3 PLC程序设计方法 206

9.2.4 PLC程序设计步骤 219

9.3应用举例 220

9.3.1机械手的模拟控制 220

9.3.2组合机床的控制 223

9.3.3除尘室PLC控制 228

9.3.4水塔水位的模拟控制 230

9.4 S7-200系列PLC的装配、检测和维护 231

9.4.1 PLC的安装与配线 231

9.4.2 PLC的自动检测功能及故障诊断 234

9.4.3 PLC的维护与检修 234

9.5 PLC应用中若干问题的处理 235

习题与思考题 236

参考文献 239