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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193

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2257

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3367

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4439

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5509

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6627

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7711

参考文献712