電機(jī)與控制技術(shù)

前言

　　為適應(yīng)高等職業(yè)技術(shù)教育的需要，以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才為目標(biāo)，用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這就需要一批機(jī)電一體化的復(fù)合型人才。為適應(yīng)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)及非電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生盡快掌握電方面的綜合知識(shí)，我們編寫(xiě)了這本《電機(jī)與控制技術(shù)》。本書(shū)從機(jī)電控制技術(shù)需要出發(fā)，集電機(jī)、電機(jī)拖動(dòng)、自動(dòng)控制技術(shù)、電氣控制技術(shù)與可編程控制器于一體，涉及的基礎(chǔ)理論和實(shí)際知識(shí)面廣，是電學(xué)、磁學(xué)、電磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)等學(xué)科知識(shí)的綜合。在用相關(guān)理論分析各種電機(jī)的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，采用了工程觀點(diǎn)和工程分析方法，并結(jié)合電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，結(jié)合具體案例。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握電機(jī)拖動(dòng)控制等必備的基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握常用的開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)所，具備一定的分析及處理機(jī)電控制系統(tǒng)的實(shí)際能力，并了解最新控制技術(shù)在機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用?！　「鶕?jù)編者多年的實(shí)踐和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)由于受學(xué)時(shí)的限制，電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化、數(shù)控等相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的機(jī)械類(lèi)課程較多，而電類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程較少并且不系統(tǒng)。本書(shū)從工業(yè)電氣控制設(shè)備制造及系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護(hù)及技術(shù)管理工作的實(shí)際需要出發(fā)，獨(dú)自建立了比較全面的內(nèi)容體系，以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才為目標(biāo)，編者在編寫(xiě)中注重內(nèi)容和體系的改革，針對(duì)機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)對(duì)職業(yè)技術(shù)人員的知識(shí)和能力要求，經(jīng)過(guò)對(duì)課程改革方案認(rèn)真地討論和研究，最終確定以機(jī)電裝置原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為主線，著重于機(jī)電結(jié)合、機(jī)電控制，把“電機(jī)與電機(jī)拖動(dòng)”、“自動(dòng)控制原理”、“可編程序控制器應(yīng)用”、“機(jī)電控制系統(tǒng)”等多門(mén)課程的內(nèi)容用一種新的體系組織起來(lái)，在講述機(jī)電控制所需要的最基本、最適用的電學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，力圖以掌握基本概念、強(qiáng)化實(shí)際應(yīng)用為重點(diǎn)，使學(xué)生在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握機(jī)電控制所需要的最基本、最適用的電學(xué)知識(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐適應(yīng)能力和應(yīng)變能力?！　”緯?shū)適合作為高職高專(zhuān)院校電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)，以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的電機(jī)與拖動(dòng)控制技術(shù)、電氣控制技術(shù)、可編程控制器應(yīng)用等課程教材，還可以作為成人教育、機(jī)電行業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書(shū)或培訓(xùn)教材?！　”緯?shū)由姚永剛教授擔(dān)任主編，張智先、吳建遠(yuǎn)擔(dān)任副主編，具體編寫(xiě)分工：姚永剛編寫(xiě)了第一、三章，張智先編寫(xiě)了第二章，吳建遠(yuǎn)編寫(xiě)了第五章，范崢編寫(xiě)了第六章，張士磊編寫(xiě)了第四章。　　全書(shū)由田坤教授主審，提出了許多寶貴的修改意見(jiàn)，在此表示衷心感謝。此外，在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中參閱了多種同類(lèi)教材和其他相關(guān)著作，特向其作者、出版者致謝?！　∠抻诰幷咧R(shí)水平，書(shū)中疏漏和不妥之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《電機(jī)與控制技術(shù)》本著專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程切合工程應(yīng)用的教學(xué)原則，層次清晰地構(gòu)建了電氣控制技術(shù)從常規(guī)繼電器一接觸器控制到可編程控制器控制的完整體系，并把所涉及的電機(jī)與電氣控制技術(shù)等方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)用一種新的體系組織起來(lái)；注重理論聯(lián)系實(shí)際，突出現(xiàn)代電氣控制的新技術(shù)和新產(chǎn)品；各章均有豐富的設(shè)計(jì)實(shí)例和習(xí)題，有利于學(xué)生掌握現(xiàn)代機(jī)電控制原理和工程設(shè)計(jì)方法?！　　峨姍C(jī)與控制技術(shù)》適合作為高職高專(zhuān)院校電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)，以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的電機(jī)與拖動(dòng)控制技術(shù)、電氣控制技術(shù)、可編程控制器應(yīng)用等課程教材，還可以作為成人教育、機(jī)電行業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書(shū)或培訓(xùn)教材。

書(shū)籍目錄

第一章 緒論第一節(jié) 機(jī)電控制系統(tǒng)的發(fā)展概況第二節(jié) 控制系統(tǒng)的基本概念一、系統(tǒng)及控制系統(tǒng)二、控制系統(tǒng)的分類(lèi)第三節(jié) 本課程的性質(zhì)、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法第二章 機(jī)電控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)一、直流電動(dòng)機(jī)工作原理二、直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性四、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)運(yùn)行特性第二節(jié) 交流異步電動(dòng)機(jī)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理二、三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性四、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的運(yùn)行控制五、三相交流電動(dòng)機(jī)的選擇第三節(jié) 伺服電動(dòng)機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)二、交流伺服電動(dòng)機(jī)第四節(jié) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和高頻運(yùn)行小結(jié)思考題第三章 自動(dòng)控制基礎(chǔ)第一節(jié) 概述一、自動(dòng)控制的基本概念二、自動(dòng)控制理論的內(nèi)容三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成四、控制系統(tǒng)的分類(lèi)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)性能及評(píng)價(jià)一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)第三節(jié) 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一、建立系統(tǒng)微分方程的一般步驟二、傳遞函數(shù)三、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖第四節(jié) 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析一、典型輸入信號(hào)二、一階系統(tǒng)分析三、二階系統(tǒng)分析小結(jié)思考題第四章 常用低壓電器第一節(jié) 低壓電器的基本知識(shí)一、低壓電器的分類(lèi)二、低壓電器的基本結(jié)構(gòu)第二節(jié) 主電路中常用的低壓電器元件一、刀開(kāi)關(guān)二、組合開(kāi)關(guān)三、低壓斷路器四、熔斷器第三節(jié) 控制電路中常用的低壓電器元件一、電磁式繼電器二、時(shí)間繼電器三、熱繼電器四、速度繼電器五、干簧繼電器六、固態(tài)繼電器七、主令電器八、信號(hào)燈小結(jié)思考題第五章 機(jī)電控制系統(tǒng)第一節(jié) 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)一、電氣控制系統(tǒng)圖及有關(guān)規(guī)定二、三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電路三、三相異步電動(dòng)機(jī)正反控制線路四、三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路五、其他基本控制電路六、三相異步電動(dòng)機(jī)有級(jí)調(diào)速控制電路第二節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)一、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的分類(lèi)二、直流調(diào)速系統(tǒng)的方案選擇三、直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第三節(jié) 交流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)一、交流調(diào)速的原理和分類(lèi)二、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)三、異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)第四節(jié) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性及影響因素四、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用原則五、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用舉例小結(jié)思考題第六章 可編程序控制器第一節(jié) 可編程序控制器概述一、可編程序控制器的產(chǎn)生與發(fā)展二、可編程序控制器的應(yīng)用與特點(diǎn)三、可編程序控制器的分類(lèi)第二節(jié) 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、可編程序控制器的結(jié)構(gòu)二、可編程序控制器的工作原理三、可編程序控制器的編程語(yǔ)言四、可編程序控制器控制與繼電器控制的區(qū)別第三節(jié) S7系列可編程序控制器簡(jiǎn)介一、S7-200系列PLC的組成二、S7系列PLC的尋址方式三、S7-200系列PLC內(nèi)部元器件四、S7-200PLC有效編程范圍第四節(jié) S7系列可編程序控制器的指令系統(tǒng)一、基本邏輯指令二、定時(shí)器計(jì)數(shù)器指令三、算術(shù)及增減指令四、傳送移位類(lèi)指令五、邏輯操作指令六、程序控制指令第五節(jié) 典型電路的可編程序控制器程序設(shè)計(jì)一、延時(shí)脈沖產(chǎn)生電路二、瞬時(shí)接通／延時(shí)斷開(kāi)電路三、延時(shí)接通／延時(shí)斷開(kāi)電路四、脈沖寬度可調(diào)電路五、計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展六、長(zhǎng)定時(shí)電路七、閃爍電路八、報(bào)警電路第六節(jié) 可編程序控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用一、可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和原則二、可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟三、可編程序控制器應(yīng)用舉例小結(jié)思考題附錄A 電氣圖常用新舊圖形符號(hào)和文字符號(hào)對(duì)照表附錄B S7-200系列PLC有效編程范圍參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　本課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程，電機(jī)及其控制技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程、科學(xué)研究以及其他各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。其主要內(nèi)容是以電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行電器為控制對(duì)象，介紹電氣控制的基本原理與電路、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳感技術(shù)、構(gòu)成機(jī)電控制系統(tǒng)的控制器、典型機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)等。機(jī)電控制技術(shù)涉及面很廣，各種控制設(shè)備種類(lèi)繁多，功能各異。本課程從應(yīng)用角度出發(fā)，講述上述幾方面內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)的分析、應(yīng)用和設(shè)計(jì)的基本能力?！　”菊伦鳛楸菊n程的入門(mén)引導(dǎo)，主要介紹各類(lèi)電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、基本含義、有關(guān)概念和基本要求，使學(xué)生了解機(jī)電傳動(dòng)控制的一般知識(shí)，掌握常用的開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)、特性及應(yīng)用場(chǎng)合，了解最新控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用?！　〉谝还?jié)機(jī)電控制系統(tǒng)的發(fā)展概況　　原始的機(jī)械設(shè)備由工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和原動(dòng)機(jī)組成，其控制方式由工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械配合實(shí)現(xiàn)。隨著以電氣元件為主的自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，設(shè)備的性能不斷提高，工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。主要由繼電器、接觸器、按鈕、開(kāi)關(guān)等元件組成的機(jī)械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)稱(chēng)為繼電器一接觸器控制系統(tǒng)，其主要控制對(duì)象是三相交流異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和降壓等進(jìn)行控制。這種控制所用的電器一般不是“接通”就是“斷開(kāi)”，控制是斷續(xù)的，所以從控制性質(zhì)上看，繼電器一接觸器控制屬于斷續(xù)控制或開(kāi)關(guān)量控制。因其簡(jiǎn)單、易掌握、價(jià)格低、易維修，許多通用機(jī)械設(shè)備至今仍采用這種控制系統(tǒng)。但是，它也存在功耗大、體積大、控制方式完全固定不靈活的缺點(diǎn)?！　￠_(kāi)關(guān)量控制不能滿足對(duì)調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，因此出現(xiàn)了直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、容易進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速的特點(diǎn)。但它需要直流電源，直流電源是由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)所提供的。直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的電壓和電流可以連續(xù)變化，屬于連續(xù)控制。目前龍門(mén)刨床、軋鋼機(jī)和造紙機(jī)等仍在應(yīng)用這種控制方式。但是，由于這種方式存在需要電機(jī)數(shù)量多、占地面積大、噪聲大和效率低等缺點(diǎn)，20世紀(jì)60年代后出現(xiàn)了晶閘管電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。這種系統(tǒng)中的直流電源由晶閘管組成的可控整流電路提供，具有體積小、重量輕、效率高和控制靈敏等許多優(yōu)點(diǎn)，所以得到了普遍廊用。　　……

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