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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