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第1章 概述 1

1.1 机电传动控制的目的和任务 1

1.2 机电传动控制系统的发展 2

1.3 机电传动控制系统的基本要素和功能 5

1.4 控制系统的基本概念 6

1.5 机电传动控制系统的设计方法 8

习题与思考题 9

第2章 机电传动控制的数学模型 10

2.1 概述 10

2.1.1 数学模型的概念 10

2.1.2 机电传动控制系统数学模型的种类 11

2.2 机械传动系统的数学模型 15

2.2.1 机械移动系统的数学模型 15

2.2.2 机械转动系统的数学模型 18

2.3 电气传动系统的数学模型 20

2.3.1 电路网络的数学模型 20

2.3.2 控制电动机的数学模型 23

2.4 液压、气压传动系统的数学模型 27

2.4.1 液压伺服马达的传递函数 27

2.4.2 液压力矩放大器 29

小结 31

习题与思考题 31

第3章 机电传动系统的驱动电动机 33

3.1 直流电动机 33

3.1.1 直流电动机的构造 33

3.1.2 直流电动机的工作原理 34

3.1.3 直流电动机的分类 34

3.1.4 直流电动机的特性 35

3.1.5 直流电动机的运行与控制 36

3.2 单相异步电动机 37

3.2.1 单相异步电动机的工作原理 38

3.2.2 单相异步电动机的主要类型 39

3.2.3 单相异步电动机的应用 41

3.3 三相异步电动机 42

3.3.1 三相异步电动机的结构与转动原理 42

3.3.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 46

3.3.3 三相异步电动机的铭牌和技术数据 48

3.3.4 三相异步电动机的选择 49

3.4 步进电动机 50

3.4.1 步进电动机的结构与工作原理 50

3.4.2 反应式步进电动机的特性 52

3.4.3 驱动电源 55

3.5 伺服电动机 56

3.5.1 直流伺服电动机 56

3.5.2 交流伺服电动机 59

3.6 自整角机 61

3.6.1 自整角机的结构与工作原理 62

3.6.2 自整角机的误差分析与选用时应注意的问题 65

小结 66

习题与思考题 66

第4章 机电控制系统中的传感器技术 68

4.1 传感器的组成及分类 68

4.1.1 传感器的组成 68

4.1.2 传感器的分类 69

4.2 传感器的一般特性 69

4.2.1 传感器的静态特性 70

4.2.2 传感器的动态特性 71

4.3 常用传感器及应用 72

4.3.1 位移传感器 72

4.3.2 速度传感器 78

4.3.3 物位传感器 85

4.3.4 压力传感器 87

小结 103

习题与思考题 103

第5章 继电接触控制系统设计 105

5.1 常用低压电器 105

5.1.1 电器的定义及分类 105

5.1.2 电磁式电器的工作原理与结构特点 106

5.1.3 电弧 108

5.1.4 电器的基本特性 109

5.1.5 常用低压电器的类型、结构及使用 112

5.2 电气控制系统图 132

5.2.1 电气控制系统图中的符号 133

5.2.2 电气原理图 133

5.2.3 电气安装图 134

5.3 异步电动机的起动控制线路 136

5.3.1 直接起动控制电路 136

5.3.2 减压起动控制电路 139

5.4 异步电动机的正、反转控制线路 142

5.4.1 电动机正、反转控制线路 142

5.4.2 自动往复行程控制线路 143

5.5 异步电动机的调速控制线路 144

5.5.1 异步电动机的调速方法 144

5.5.2 异步电动机的变极调速 145

5.6 异步电动机的制动控制线路 148

5.6.1 异步电动机的机械制动 148

5.6.2 异步电动机的电气制动 149

5.7 电液控制 153

5.8 其他基本控制线路 155

5.8.1 多地联锁控制 155

5.8.2 顺序控制环节 155

小结 157

习题与思考题 157

第6章 可编程序控制器原理 160

6.1 概述 160

6.1.1 可编程序控制器的产生与发展 160

6.1.2 可编程序控制器的用途与特点 162

6.2 可编程序控制器的基本构成 164

6.2.1 PLC的控制功能 164

6.2.2 PLC系统的组成及功能 165

6.2.3 PLC的分类 169

6.2.4 PLC的性能指标 170

6.2.5 PLC的发展趋势及对工业发展的影响 171

6.3 可编程序控制器的工作原理及编程语言 172

6.3.1 可编程序控制器的等效电路 172

6.3.2 PLC的扫描技术 175

6.3.3 PLC的编程语言 178

6.4 FX2N系列可编程序控制器的编程器件及基本指令 182

6.4.1 PLC内部的编程器件 182

6.4.2 PLC的基本指令 193

6.5 FX2N系列步进指令 203

6.5.1 状态转移图的编制方法 203

6.5.2 状态的详细动作说明 206

6.6 FX2N功能指令的使用 208

6.6.1 功能指令的形式 208

6.6.2 程序流程指令 209

6.6.3 算术运算指令 210

6.6.4 比较指令 213

6.6.5 特殊功能指令——传送指令MOV 215

6.6.6 数制转换指令 216

6.6.7 解码和编码指令 217

6.6.8 数据输入、输出指令——七段译码指令SEGD 219

6.7 PLC控制系统的设计 219

6.7.1 概述 219

6.7.2 PLC的编程方法及程序设计注意事项 227

小结 236

习题与思考题 236

第7章 机电传动控制系统 238

7.1 机电传动控制系统的组成和分类 238

7.1.1 机电传动控制系统的组成 238

7.1.2 机电传动控制系统的分类 238

7.2 机电传动控制系统的设计 240

7.2.1 机电传动控制系统设计原则 240

7.2.2 机电传动控制系统设计要点 240

7.3 直流传动控制系统 243

7.3.1 概述 243

7.3.2 直流电动机闭环调速系统 246

7.3.3 直流电动机脉宽调速系统 256

7.4 交流传动控制系统 264

7.4.1 概述 264

7.4.2 异步电动机的调压调速系统 265

7.4.3 异步电动机的变频调速系统 269

7.5 步进电动机的驱动与控制系统 278

7.5.1 步进电动机的控制系统及功率驱动电源 278

7.5.2 步进电动机的运行特性及影响因素 283

7.6 单片机在机电传动系统中的应用 284

7.6.1 组成高分辨率的数字触发器 285

7.6.2 数字测速的实现 288

7.6.3 单片机在交、直流调速系统中的应用 290

小结 295

习题与思考题 295

第8章 机电传动控制设计范例 298

8.1 概述 298

8.1.1 问题提出 298

8.1.2 PLC控制系统设计的基本步骤 298

8.1.3 PLC硬件系统设计 300

8.1.4 PLC软件系统设计 301

8.1.5 PLC控制系统设计的注意事项 302

8.2 传动带运输机的PLC控制系统设计 302

8.2.1 传动带运输机的控制要求 303

8.2.2 PLC程序设计 303

8.3 用PLC技术改造普通车床的电气控制系统 305

8.3.1 C650普通车床的电气控制要求 305

8.3.2 PLC控制电路 306

8.4 PLC在机械手搬运控制系统中的应用 309

8.4.1 机械结构和控制要求 309

8.4.2 PLC的I/O分配 310

8.4.3 PLC程序设计 310

小结 315

习题与思考题 315

参考文献 318