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绪论 1

0.1 机床在国民经济中的重要作用 2

0.2 电气自动控制的地位和作用 2

0.3 机床电气自动控制的基本概念 2

0.4 机床电气自动控制的发展概况 3

0.5 机电控制技术的相关技术 6

0.6 机电控制技术的社会、技术和经济效益 8

0.7 课程内容要求 9

思考题与习题 10

第1章 机床传动中的控制电机 11

1.1 伺服电动机 12

1.1.1 直流伺服电动机 12

1.1.2 交流伺服电动机 14

1.1.3 伺服电动机的应用 18

1.2 测速发电机 18

1.2.1 直流测速发电机 19

1.2.2 交流测速发电机 20

1.2.3 测速发电机的应用 22

1.3 步进电动机 22

1.3.1 反应式步进电动机的工作原理 23

1.3.2 步进电动机的运行方式 24

1.3.3 反应式步进电动机的结构 25

1.3.4 步进电动机的分类 26

1.3.5 步进电动机的驱动电源 27

1.3.6 步进电动机的主要性能指标和使用的基本原则 28

1.3.7 步进电动机的控制系统 30

1.4 直线感应电动机 32

1.4.1 直线感应电动机的工作原理 32

1.4.2 直线感应电动机的结构 33

1.4.3 直线感应电动机的形式及应用 33

本章小结 35

习题与思考题 35

第2章 机床电器概述 37

2.1 机床电气控制系统概述 38

2.1.1 系统对开关电器的要求 39

2.1.2 配电电路与保护 41

2.1.3 低压开关设备的电源系统 44

2.1.4 传统电器的理论知识 45

2.1.5 低压电器的结构与基本特点 46

2.2 机床电器系统低压配电电器 48

2.2.1 刀开关 48

2.2.2 熔断器 51

2.2.3 低压断路器 53

2.3 低压控制电器——接触器与主令电器 57

2.3.1 接触器 58

2.3.2 主令电器 64

2.4 控制电器——继电器 69

2.4.1 继电器的一般概念 69

2.4.2 电磁式继电器 72

2.4.3 时间继电器 75

2.4.4 中间继电器 78

2.4.5 速度继电器 79

2.4.6 压力继电器 80

2.4.7 继电器的使用与维护 81

2.5 机床保护电器 81

2.5.1 热继电器 82

2.5.2 电流继电器 85

2.5.3 电压继电器 86

2.5.4 保护电器的使用与维护 87

2.6 执行电器 88

2.6.1 电磁阀 88

2.6.2 电磁离合器 89

2.6.3 电磁制动器 90

2.7 数控机床位置检测装置 91

2.7.1 光电编码器 92

2.7.2 光电编码器的应用 96

2.8 其他常用机床电器 96

2.8.1 启动器 96

2.8.2 电磁铁 97

2.8.3 电阻器和变阻器 98

2.9 智能电器 99

2.9.1 智能电器概述 99

2.9.2 智能电器的理论与技术体系 100

2.9.3 智能电器的组成 102

2.9.4 智能电器的工作原理 104

本章小结 108

习题与思考题 109

第3章 机床电气控制线路的基本环节 111

3.1 绘制电气控制线路的若干规则 112

3.1.1 电气控制线路图和常用符号 112

3.1.2 阅读和分析电气控制线路图的方法 116

3.2 电气控制的基本控制环节 119

3.2.1 启动电动机和自锁环节 119

3.2.2 互锁控制和顺序启动 121

3.2.3 多地点控制线路 121

3.2.4 步进控制线路 122

3.3 三相交流电动机的启动控制 123

3.3.1 笼型异步电动机全压启动控制 123

3.3.2 三相笼型异步电动机降压启动控制 124

3.3.3 绕线式异步电动机启动控制 127

3.3.4 固态降压启动器 131

3.4 三相异步电动机制动控制 133

3.4.1 电磁抱闸制动和电磁离合器制动控制线路 134

3.4.2 反接制动控制线路 135

3.4.3 能耗制动控制线路 138

3.5 电动机的可逆运行 139

3.5.1 电动机可逆运行的手动控制 139

3.5.2 电动机可逆运行的自动控制 140

3.6 三相异步电动机调速控制 141

3.7 电气控制线路中的保护主令电器 145

3.7.1 电流型保护 145

3.7.2 电压型保护 147

3.7.3 其他保护 148

本章小结 149

习题与思考题 149

第4章 电气控制系统的设计 151

4.1 电气控制系统设计的基本内容和一般原则 152

4.1.1 电气控制系统设计的基本内容 152

4.1.2 电气控制系统设计的一般原则 152

4.2 电力拖动方案确定原则和电动机的选择 156

4.2.1 确定拖动方式 157

4.2.2 确定调速方案 157

4.2.3 电动机的选择和电动机的启动、制动和反向要求 157

4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法 158

4.3.1 经验设计法 158

4.3.2 逻辑设计法 162

4.4 电气控制系统的工艺设计 171

4.4.1 电气设备总体配置设计 171

4.4.2 元件布置图的设计及电气部件接线图的绘制 172

4.4.3 清单汇总和说明书的编写 173

本章小结 173

习题与思考题 173

第5章 典型机床电气控制系统分析 175

5.1 车床电气控制 176

5.1.1 CA6140型卧式车床的结构 176

5.1.2 CA6140型卧式车床的电力拖动及控制要求 177

5.1.3 CA6140型卧式车床的电气控制线路分析 177

5.2 铣床电气控制 179

5.2.1 X62W型卧式铣床的结构 179

5.2.2 X62W型卧式铣床的控制要求与特点 180

5.2.3 X62W型卧式铣床的电气控制线路分析 180

5.3 磨床的电气控制 183

5.3.1 M7130型平面磨床的主要结构 184

5.3.2 M7130型平面磨床的运动形式 184

5.3.3 M7130型平面磨床的电气控制线路分析 185

5.4 摇臂钻床电气控制 187

5.4.1 Z3040型摇臂钻床的结构 187

5.4.2 Z3040型摇臂钻床的控制要求 187

5.4.3 Z3040型摇臂钻床的电气控制线路分析 188

5.5 组合机床的电气控制 191

5.5.1 组合机床的结构 192

5.5.2 组合机床的工作循环 192

5.5.3 组合机床的电气控制线路分析 193

5.5.4 两面加工组合机床的电气控制线路分析 194

本章小结 196

习题与思考题 197

第6章 可编程控制器概述 199

6.1 可编程控制器的产生与发展 200

6.2 可编程控制器的特点及应用 201

6.2.1 PLC的特点 201

6.2.2 PLC的应用领域 202

6.3 S7-200 PLC的构成及规格 203

6.3.1 中央处理单元 204

6.3.2 数字量扩展模块 205

6.3.3 模拟量扩展模块 206

6.3.4 通信模块 206

6.3.5 位置控制模块 206

6.3.6 电源计算 206

6.4 可编程控制器的扫描工作方式 207

6.4.1 PLC的工作模式 207

6.4.2 循环扫描的工作原理 208

本章小结 210

习题与思考题 210

第7章 可编程控制器的指令系统 211

7.1 S7-200系列PLC编程元件及寻址方式 212

7.1.1 数据类型 212

7.1.2 存储器区域 213

7.1.3 寻址方式 218

7.1.4 S7-200编程元件列表 220

7.2 S7-200 PLC的基本指令 221

7.2.1 位操作指令 221

7.2.2 定时器与计数器 224

7.2.3 比较操作指令 229

7.2.4 移位操作指令 230

7.2.5 程序控制指令 232

7.3 S7-200 PLC的功能指令 234

7.3.1 数据传送指令 234

7.3.2 数学运算类指令 236

7.3.3 逻辑运算指令 239

7.3.4 表功能指令 241

7.3.5 数据转换指令 243

7.3.6 中断指令 246

本章小结 249

习题与思考题 250

第8章 可编程控制器的梯形图及编程方法 253

8.1 PLC应用系统设计 254

8.1.1 概述 254

8.1.2 PLC应用系统的设计内容和步骤 254

8.1.3 PLC应用系统设计 255

8.2 PLC程序设计常用的方法 256

8.2.1 经验设计法 256

8.2.2 继电接触器控制线路转换为梯形图法 263

8.2.3 逻辑设计法 265

8.2.4 顺序控制设计法 267

本章小结 275

习题与思考题 276

第9章 西门子S7-200系列PLC的应用 279

9.1 西门子S7-200系列PLC的典型应用 280

9.1.1 机械手的模拟控制 280

9.1.2 组合机床的控制 284

9.1.3 除尘室PLC控制 290

9.1.4 水塔水位的模拟控制实训 292

9.2 S7-200系列PLC的装配、检测和维护 293

9.2.1 PLC的安装与配线 293

9.2.2 PLC的自动检测功能及故障诊断 296

9.2.3 PLC的维护与检修 296

本章小结 297

习题与思考题 297

附录1 数字控制机床操作指示形象化符号 299

附录2 交流接触器节电器 307

参考文献 324