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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7

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12

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14

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 点动控制线路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54

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61

4.2.1 机械特性的一般形式61

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67

4.3.3 启动控制69

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71

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80

习题与思考题81

第5章 三相异步电动机特性及控制83

5.1 三相异步电动机的基本结构和工作原理83

5.1.1 三相异步电动机的基本结构83

5.1.2 三相异步电动机的工作原理85

5.1.3 三相异步电动机的额定参数90

5.2 三相异步电动机的机械特性91

5.2.1 三相异步电动机的转矩特性91

5.2.2 固有机械特性92

5.2.3 人为机械特性93

5.3 三相异步电动机的启动特性及控制96

5.3.1 鼠笼式异步电动机的启动方法97

5.3.2 线绕式异步电动机的启动方法101

5.3.3 三相异步电动机的启动控制103

5.4 三相异步电动机的调速特性及控制107

5.4.1 三相异步电动机的调速特性107

5.4.2 三相异步电动机的调速控制108

5.5 三相异步电动机的制动特性及控制110

5.5.1 三相异步电动机的制动特性110

5.5.2 三相异步电动机制动控制113

习题与思考题115

第6章 生产机械电气控制系统设计117

6.1 电气图的常用符号117

6.1.1 图形符号119

6.1.2 文字符号120

6.1.3 接线端子标记121

6.2 电气图的绘制121

6.2.1 电气原理图121

6.2.2 电气元件布置图124

6.2.3 电气安装接线图125

6.2.4 电气故障分析方法125

6.3 电气原理图的阅读128

6.3.1 查线阅读法128

6.3.2 读图练习129

6.4 电气控制线路设计的基本原则129

6.4.1 电气控制系统设计的基本内容130

6.4.2 电力拖动方案的确定原则130

6.4.3 控制方案的确定原则131

6.5 电气控制线路的设计方法132

6.5.1 控制线路的设计要求132

6.5.2 控制线路的设计方法132

6.5.3 设计控制线路时应注意的问题144

6.6 电气控制线路设计中电动机的选择146

6.6.1 电动机结构的选择146

6.6.2 电动机类型的选择146

6.6.3 电动机转速的选择147

6.6.4 电动机额定电压的选择147

6.6.5 电动机功率的选择147

6.7 电气控制线路设计中元器件的选择148

6.7.1 接触器的选用148

6.7.2 继电器的选择149

6.7.3 熔断器的选择150

6.7.4 控制变压器的选用150

6.7.5 其他控制电器的选用151

6.8 电气控制系统的工艺设计152

6.8.1 电气设备总体配置设计152

6.8.2 电气元件布置图的设计153

6.8.3 电气元件接线图的绘制154

6.8.4 电气箱及非标准零件图的设计154

6.8.5 清单汇总和说明书的编写154

习题与思考题155

第7章 PLC结构与工作原理157

7.1 PLC概述157

7.1.1 PLC的由来及控制原理157

7.1.2 PLC的定义159

7.1.3 PLC的应用领域160

7.1.4 PLC的发展历程161

7.2 PLC的特点及功能161

7.2.1 PLC的特点161

7.2.2 PLC的功能163

7.3 PLC的基本结构组成164

7.3.1 PLC的硬件结构164

7.3.2 PLC的软件结构168

7.4 PLC的工作原理及寻址方式168

7.4.1 PLC的工作原理168

7.4.2 PLC的I/0寻址方式170

7.5 PLC程序设计语言171

7.5.1 梯形图171

7.5.2 布尔助记符172

7.5.3 功能表图172

7.5.4 结构化语句173

7.6 PLC的性能指标及分类173

7.6.1 PLC的性能指标173

7.6.2 PLC的分类174

7.6.3 PLC的发展趋势175

习题与思考题176

第8章 S7-200 PLC编程元件及指令系统177

8.1 S7系列PLC概述177

8.1.1 概述177

8.1.2 S7-200系列PLC的硬件配置179

8.1.3 S7-200系列PLC的主要技术性能180

8.2 S7-200系列PLC数据存储及编程元件183

8.2.1 S7-200系列PLC的数据存储器及编址方式183

8.2.2 S7-200系列PLC的编程元件184

8.2.3 S7-200系列PLC的数据存储器寻址188

8.3 S7-200系列PLC指令系统190

8.3.1 基本位逻辑指令190

8.3.2 定时器指令194

8.3.3 计数器指令198

8.3.4 程序控制指令200

8.3.5 功能指令204

习题与思考题213

第9章 PLC控制系统设计及应用实例214

9.1 应用系统设计概述214

9.2 PLC应用系统的设计方法214

9.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤214

9.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试215

9.2.3 PLC程序设计方法216

9.2.4 PLC程序设计步骤234

9.3 应用举例235

9.3.1 机械手的模拟控制235

9.3.2 组合机床的控制239

9.3.3 除尘室PLC控制244

9.3.4 水塔水位的模拟控制246

9.4 S7-200系列PLC的装配、检测和维护247

9.4.1 PLC的安装与配线247

9.4.2 PLC的自动检测功能及故障诊断250

9.4.3 PLC的维护与检修250

9.5 PLC应用中若干问题的处理251

习题与思考题252

参考文献254