第1章 传统电气控制设备的应用与维护 1
1.1 传统电气控制的三相交流异步电动机 1
1.1.1 交流异步电动机的结构组成 1
1.1.2 交流异步电动机的工作原理 2
1.1.3 交流异步电动机的铭牌 3
1.1.4 交流异步电动机的电磁转矩与机械特性 4
1.1.5 交流异步电动机的工作特性 8
1.1.6 交流异步电动机的运行控制 8
1.1.7 异步电动机的一般故障维修 14
1.2 传统电气控制常用的低压电器和图形符号说明 15
1.2.1 概述 15
1.2.2 信号及控制电器 18
1.2.3 执行电器 29
1.2.4 保护电器 35
1.2.5 电气控制中常用的其他器件 41
1.3 传统电气控制的基本环节与典型电路 43
1.3.1 电气制图与识图基础 43
1.3.2 传统电气控制常用的基本环节和典型电路 46
1.4 传统电气控制设备的应用设计 64
1.4.1 电气控制系统设计的基本内容和一般原则 65
1.4.2 拟定任务书，确定电力拖动方案和选择电动机 68
1.4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法 71
1.4.4 选择电器元件 76
1.4.5 生产设备电气控制系统的工艺设计 80
1.4.6 典型C6163型卧式车床电气控制系统的应用设计 81
1.5 传统电气控制设备的维修 87
1.5.1 如何进行传统电气控制设备常见故障的维修 87
1.5.2 典型生产设备常见故障的类型分析 90
1.5.3 CA6140型普通车床电气控制线路故障检修实例 92
习题与思考题1 93
第2章 新型PLC控制设备的应用与维护 95
2.1 PLC基础知识 95
2.1.1 PLC的基本结构及工作原理 95
2.1.2 PLC的技术性能 102
2.1.3 PLC的编程语言 105
2.1.4 PLC的特殊功能 106
2.2 典型工控设备中常用的5大公司代表性PLC的硬／软件资源 110
2.2.1 三菱FX2N系列PLC的硬／软件资源 110
2.2.2 欧姆龙CPM1A系列PLC的主要硬／软件资源 117
2.2.3 西门子公司S7-200系列PLC的主要硬／软件资源 127
2.2.4 法国施耐德公司Twido系列PLC的主要硬／软件资源 141
2.2.5 美国A-B公司SLC-500和PLC-5/3/2系列PLC的主要硬／软件资源 150
2.3 常用的微机图形编程器及其使用 155
2.3.1 概述 155
2.3.2 三菱FX2N系列PLC编程工具软件SWOPC-FXGP/WIN-C的使用说明 157
2.3.3 西门子公司PLC编程软件STEP7-Micro/WIN的使用说明 168
2.3.4 施奈德编程PLC编程工具软件Twido简介 194
2.4 PLC的编程规则与技巧 197
2.4.1 梯形图的特点 197
2.4.2 S7-200 PLC程序的结构 197
2.4.3 PLC梯形图的编程规则和技巧 198
2.5 PLC控制中最常用的基本电路编程环节 203
2.5.1 自锁、互锁和连锁控制 203
2.5.2 电动机的单按钮“按起按停”控制 204
2.5.3 电动机正／反转控制 205
2.5.4 行程开关控制的工作台自动循环控制电路 206
2.5.5 电动机的软起动控制 206
2.5.6 电动机？／△降压起动控制 207
2.5.7 三相电动机的能耗制动控制 208
2.5.8 电动机串电阻降压起动和反接制动控制 210
2.5.9 用比较指令编程的电动机顺起／逆停的PLC控制 210
2.5.10 用移位寄存器指令编程的四台电动机M1～M4的顺序控制 212
2.5.11 时间控制 213
2.5.12 脉冲触发控制 216
2.5.13 分频控制 217
2.5.14 报警控制 218
2.5.15 计数控制 219
2.5.16 顺序控制 221
2.5.17 循环控制 223
2.5.18 PLC的初始化控制 224
2.5.19 PLC故障控制 224
2.5.20 PLC的复电输出禁止控制 226
2.5.21 PLC系统的多工况选择控制 226
2.5.22 控制系统设计及编程常用图 227
2.6 PLC控制系统的应用设计 230
2.6.1 PLC控制系统设计的基本原则 230
2.6.2 PLC控制系统设计的基本内容 230
2.6.3 PLC控制系统设计的一般步骤 230
2.6.4 PLC控制系统经典设计实例 232
2.7 PLC控制系统的安装、维修与调试 243
2.7.1 S7-200 PLC的安装与维修 243
2.7.2 PLC控制系统的调试 251
习题与思考题2 257
第3章 直流调速系统的应用与维护 258
3.1 直流调速中直流电动机 258
3.1.1 直流电动机的结构组成与工作原理 258
3.1.2 直流电动机的一般调速方法 259
3.1.3 直流电动机自动调速系统的分类 261
3.2 电气控制系统设计中常用的电力电子器件 261
3.2.1 晶闸管（SCR） 262
3.2.2 其他电力半导体器件 265
3.2.3 电力半导体器件的发展现况 267
3.3 单闭环控制的直流调速系统应用设计 269
3.3.1 直流电动机的调速方法和可控直流电源 269
3.3.2 开环调速系统 272
3.3.3 转速负反馈单闭环直流调速系统 276
3.3.4 电压反馈电流补充控制的调速系统 290
3.4 双闭环控制的直流调速系统设计 292
3.4.1 双闭环调速系统的组成及其静特性 292
3.4.2 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 295
3.4.3 调节器的工程设计方法 297
3.4.4 按工程设计方法设计双闭环调速系统 307
3.4.5 转速超调的抑制——转速微分负反馈 316
3.4.6 弱磁控制的直流调速系统 317
3.4.7 数字控制器的实现及其工程整定 319
3.5 可逆控制的直流调速系统设计 323
3.5.1 V-M系统的可逆运行和回馈制动 323
3.5.2 两组晶闸管装置可逆线路中的环流 327
3.5.3 有环流可逆系统 329
3.5.4 无环流可逆调速系统 333
3.5.5 双闭环可逆直流脉冲宽调速系统 338
3.5.6 工程设计举例 342
3.6 直流调速装置的安装与调试 345
3.6.1 电控设备检验依据标准 345
3.6.2 电控装置的安装 345
3.6.3 电控设备现场调试 346
3.6.4 直流调速装置的现场调试 349
3.7 直流调速装置的维护 352
3.7.1 晶闸管主电路与触发电路故障检修 352
3.7.2 德国SIMOREG-V5直流调速系统应用、维修与改造 354
习题与思考题3 367
第4章 单片微机控制系统的应用与维护 368
4.1 单片微机控制系统概述 369
4.1.1 单片机控制系统的结构组成 369
4.1.2 常用典型单片机的硬件资源 373
4.1.3 常用典型单片机的软件系统 373
4.1.4 常用典型单片机的开发应用方法 379
4.2 单片机控制系统中最常用的典型设计实例 383
4.2.1 单片机的最小控制系统设计 383
4.2.2 单片机扩展控制系统设计 385
4.2.3 单片机最常用的典型实用控制环节电路设计 388
4.3 新型实用天车电脑秤的应用设计 399
4.3.1 新型实用天车电脑秤的组成和主要功能 399
4.3.2 新型实用天车电脑秤的硬件系统设计 399
4.3.3 新型实用天车电脑秤的软件系统设计 402
4.3.4 新型实用天车电脑秤系统设计 402
4.4 交流电动机电脑控制柜的设计 408
4.4.1 交流电动机电脑控制柜的组成和主要功能 408
4.4.2 交流电动机电脑控制柜的硬件系统设计 409
4.4.3 交流电动机电脑控制柜的软件系统设计 410
4.4.4 交流电动机电脑控制柜系统设计 410
4.5 单片机系统的调试与维修 420
4.5.1 静态测试仪器 420
4.5.2 动态测试仪器 421
4.5.3 传统的调试方法 427
4.5.4 单片机控制系统的维护 432
习题与思考题4 439
第5章 机电伺服系统的应用与维护 440
5.1 伺服系统设计概述 440
5.1.1 伺服系统及其基本构成 440
5.1.2 工程上对伺服系统设计的技术要求 440
5.1.3 伺服系统设计的内容和步骤 441
5.1.4 伺服系统设计方案的选择 442
5.2 执行电动机的选择 445
5.2.1 执行电动机选择的基本依据 445
5.2.2 单轴传动的执行电动机选择 447
5.2.3 多轴传动的执行电动机选择 448
5.2.4 步进电动机的选择 451
5.2.5 直线电动机的选择 453
5.2.6 执行电动机选择应注意的事项 453
5.3 电动机的功率驱动装置设计 456
5.3.1 两相异步电动机功率放大装置的设计 456
5.3.2 直流电动机驱动装置的设计 458
5.3.3 直流脉冲脉宽调制（PWM）驱动装置设计 468
5.3.4 无换向器电动机驱动装置设计 470
5.3.5 步进电动机驱动装置设计 474
5.3.6 执行电动机功率驱动装置设计时应注意的事项 478
5.4 执行电动机的伺服系统设计 479
5.4.1 开环控制的伺服系统设计 479
5.4.2 闭环控制的伺服系统设计 486
5.4.3 复合控制的伺服系统设计 495
5.4.4 伺服系统设计时应注意的事项 498
5.5 伺服系统的维修 501
5.5.1 伺服系统故障的类型和特点 501
5.5.2 伺服系统的故障诊断方法 503
5.5.3 伺服系统故障诊断的一般步骤 505
5.5.4 维修器具／技术资料的使用 507
习题与思考题5 509
第6章 现代交流变频调速系统的应用与维护 510
6.1 概述 510
6.1.1 异步电动机调速系统的基本类型 510
6.1.2 同步电动机调速系统的基本类型 512
6.2 调压调速的交流调速系统应用设计 512
6.2.1 转速负反馈闭环的交流调压调速系统 512
6.2.2 系统的静态特性 513
6.2.3 系统动态特性分析 514
6.2.4 异步电动机调压调速系统应用举例 516
6.3 变频调速的交流调速系统应用设计 522
6.3.1 变频调速的基本控制方式 523
6.3.2 变频器简介 524
6.3.3 正弦波脉宽调制变频器 525
6.3.4 异步电动机变频调速时的机械特性 531
6.3.5 转速开环、电压闭环恒压频比控制的变频调速系统 534
6.3.6 转差频率控制的转速闭环变频调速系统 539
6.3.7 异步电动机矢量控制的变频调速系统 541
6.4 富士变频器的应用实例 546
6.4.1 富士变频器结构分析 546
6.4.2 富士变频器应用技术 554
6.5 西门子6SE70变频器应用实例 562
6.5.1 6SE70变频装置的结构 562
6.5.2 6SE70变频装置的调速控制功能 563
6.5.3 6SE70变频装置的操作 563
6.5.4 6SE70变频装置的网络设置 564
6.6 高压变频器的应用实例 565
6.6.1 大功率节能调速传动的合理电压等级 565
6.6.2 大功率高性能逆变器的主回路结构 566
6.7 西门子G110变频器的应用实例 569
6.7.1 G110接线端子 569
6.7.2 BOP的按钮及其功能 571
6.7.3 参数的设置操作方法 571
6.7.4 G110变频器运行控制方式设定 573
6.7.5 变频器的调试 574
6.8 西门子MicroMaster440（MM440）变频器的实际应用 580
6.8.1 MM440变频器的特点 580
6.8.2 MM440变频器的电路结构 581
6.8.3 MM44变频器的调试 582
6.8.4 MM440变频器基本应用的操作控制电路 589
6.9 变频调速系统的维护与检修 599
6.9.1 变频器的日常检查 600
6.9.2 变频器的定期检修 600
6.9.3 变频器的维修 602
6.9.4 变频器调速系统常见异常及处理方法 622
习题与思考题6 627
第7章 现代智能控制系统的应用与维护 628
7.1 自动控制技术的发展 628
7.1.1 自动控制技术发展的机遇与挑战 628
7.1.2 智能控制及智能控制理论 631
7.1.3 智能控制的发展 634
7.1.4 智能控制方法与应用 637
7.2 电弧炉炼钢过程的智能控制 644
7.2.1 电弧炉炼钢工艺过程及对自动控制提出的要求 644
7.2.2 电弧炉炼钢过程电极升降智能复合控制系统 645
7.2.3 电弧炉炼钢过程的数学模型及终点自适应预报系统 650
7.2.4 电弧炉炼钢过程智能自适应预测操作指导系统的设计 661
7.2.5 电弧炉炼钢过程闭环控制研究 669
7.3 基于LonWorks技术的现代智能测控系统设计 671
7.3.1 现场总线综述 671
7.3.2 LonWorks技术 673
7.3.3 基于LonWorks技术的现代智能测控系统设计 676
习题与思考题7 711
参考文献 712