機床電氣自動控制

前言

本書第一版自2003年出版以來，受到了廣大師生的歡迎和好評，第二版仍然以機床電氣自動控制的應用和維修為主線，突出應用能力的培養(yǎng)，具有較強的應用特色。① 器件內(nèi)容側(cè)重于常用器件的外部接口、特性、選擇和使用注意事項，簡化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理；系統(tǒng)內(nèi)容結(jié)合模塊化器件的應用，突出模塊化器件接口、系統(tǒng)連接、控制方法和系統(tǒng)性能。② 在各章中穿插了電氣圖識圖制圖、器件的選擇、控制電路設計、可編程控制器控制系統(tǒng)設計等方法，并詳細闡述了各種電動機模塊化控制器件的接口定義、連接和調(diào)試，可以很好地滿足課堂訓練、課程設計和畢業(yè)設計的需要。③ 實踐性內(nèi)容的編寫注重訓練課題要求及訓練思路，便于各院校根據(jù)自身的設備儀器條件組織教學，有助于強化實踐動手能力的培養(yǎng)。全書共分十二章。第一章闡述了現(xiàn)代機床的組成和作用，介紹了電力拖動和電氣自動控制系統(tǒng)的組成及發(fā)展過程；第二章描述了電力拖動系統(tǒng)運動方程及各種運動的實現(xiàn)，介紹了多軸電力拖動系統(tǒng)的折算方法；第三章介紹了常用電動機的結(jié)構(gòu)及其簡單工作原理，并重點闡述了常用電動機的啟動、調(diào)速、制動方法及相關(guān)特性；第四章介紹了機床常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、原理、選擇和使用注意事項；第五章從三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動出發(fā)，介紹了繼電接觸器控制的基本控制環(huán)節(jié)和簡單電路設計方法；第六章簡單介紹了電氣圖的識圖和制圖方法，對典型機床的結(jié)構(gòu)、工作過程、控制原理進行了較詳細的分析，并介紹了機床簡單故障的分析、診斷和維修方法；第七章介紹了可編程控制器的結(jié)構(gòu)、原理、指令系統(tǒng)，并以實例闡述了可編程控制系統(tǒng)的設計、編程和實現(xiàn)；第八章介紹了自動控制的相關(guān)基礎；第九章介紹了步進電動機控制系統(tǒng)的組成原理、步進電動機驅(qū)動器的接口定義與應用；第十章介紹了直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成、原理和工作特性；第十一章介紹了異步電動機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成原理、變頻器接口定義及應用；第十二章分析了位置隨動控制系統(tǒng)的組成原理，闡述了位置隨動控制系統(tǒng)性能對加工的影響，并介紹了交流伺服電動機驅(qū)動模塊的接口定義和應用。本書可作為高職高專機電一體化、數(shù)控技術(shù)應用、自動化等機電類專業(yè)教材，也可作為職工的培訓和自學教材，還可供從事機床電氣自動控制的技術(shù)人員參考。本書由廖兆榮擔任主編，并編寫了第一章、第二章、第三章、第四章、第九章；第五章、第六章由王璽珍、陳順科編寫；第七章由方寧編寫；第八章、第十章、第十一章、第十二章由方忠明、楊旭麗編寫。本書由唐松如擔任主審，提出了許多寶貴的修改和補充意見，特在此表示感謝。編者2010年6月第一版前言本書是根據(jù)全國高職教育協(xié)作會專業(yè)課指導委員會數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)教材編寫要求編寫的。教材的編寫按“一條主線，兩個原則”的基本要求編寫?！耙粭l主線”是內(nèi)容取舍始終圍繞機床電氣自動控制的應用主線，體現(xiàn)高職的應用性特色。“兩個原則”一是體現(xiàn)了以實例為核心，概念原理及元器件盡量結(jié)合圖表和簡單實例的原則；二是體現(xiàn)了以學生為主體，系統(tǒng)及綜合應用循序漸進，從簡單到復雜的原則。在教材的編寫形式、語言文字等方面，也充分考慮了學生的思維特點，便于學生復習和自學。本書從機床電氣自動控制的應用和維修出發(fā)，把握典型機床和數(shù)控機床的電氣自動控制系統(tǒng)應用特點，系統(tǒng)地介紹了機床的電氣控制、調(diào)速控制、步進電動機控制和可編程序控制器(PC)應用。在理論上只求必須、夠用，突出應用能力的培養(yǎng)，介紹了機床常用低壓電器、常用電動機應用基礎、電氣控制基本環(huán)節(jié)、典型機床電氣控制、可編程控制器及應用、自動控制基礎、步進電動機控制、直流調(diào)速控制系統(tǒng)、交流調(diào)速控制系統(tǒng)、位置隨動控制系統(tǒng)。全書具有內(nèi)容實用、全面，注重應用，適用性廣等特點。① 在常用低壓電器中增加了壓力傳感器、速度傳感器、接近開關(guān)、電磁鐵、電磁閥、電磁離合器、電磁制動器等實際應用較多的電器內(nèi)容；將直流電動機、交流電動機、步進電動機的結(jié)構(gòu)和應用作了簡單概括，便于前后的應用聯(lián)系；在典型機床電氣控制第一節(jié)介紹了電氣圖識圖方法，有利于教學的組織；針對控制器件的模塊化發(fā)展方向，介紹了應用較多的常用步進電動機驅(qū)動模塊及其應用、常用變頻器及其應用、常用位置控制單元及其應用等新技術(shù)。② 在器件類內(nèi)容的編寫中，簡化器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，突出其輸入輸出接口定義和外部應用特性，體現(xiàn)了高職的應用性教學特色。③ 實驗內(nèi)容的編寫只考慮實驗課題要求及思路，盡量不涉及具體的實驗設備和操作步驟，便于各院校組織教學，提高學生的主動性，有助于學生素質(zhì)的培養(yǎng)。④ 本書的電氣控制線路的圖形符號和文字符號，均按最新國家標準繪制和標注。本書可作為高職高專機電一體化、數(shù)控技術(shù)應用、自動化等機電類專業(yè)的教材，也可作為職工培訓、自學教材，對從事機床電氣自動控制的技術(shù)人員也有重要的參考價值。本書由廖兆榮擔任主編，并編寫了第一章、第四章、第八章第五節(jié)、第十章第四節(jié)和第十一章。第二章第一節(jié)及第九章由于丹編寫，第二章第二節(jié)由趙繼永編寫，第二章第三節(jié)及第八章由羅庚合編寫，第三章由蔣仕博編寫，第五章由孔杰編寫，第六章由遲之鑫編寫，第七章由湯光華編寫，第十章由蔣正炎和趙繼永共同編寫。本書由唐松如擔任主審，提出了許多寶貴的修改和補充意見，特在此表示感謝。編者2003年4月

內(nèi)容概要

　　《機床電氣自動控制》從機床電氣自動控制的應用和維修出發(fā)，把握典型機床和數(shù)控機床的電氣自動控制系統(tǒng)應用特點，系統(tǒng)介紹了機床電氣自動控制的基本概念及發(fā)展過程、電力拖動系統(tǒng)及其運動分析、常用電動機應用基礎、機床常用低壓電器、電氣控制基本環(huán)節(jié)、典型機床電氣控制、可編程控制器及其應用、自動控制基礎、步進電動機控制系統(tǒng)、直流調(diào)速控制系統(tǒng)、交流調(diào)速控制系統(tǒng)、位置隨動控制系統(tǒng)等內(nèi)容。　　《機床電氣自動控制》可作為高職高專機電一體化、數(shù)控技術(shù)應用、自動化等機電類專業(yè)教材，也可作為職工培訓和自學教材，還可供從事機床電氣自動控制的技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章 緒論1一、機床在國民經(jīng)濟中的重要性1二、電氣自動控制的作用1三、現(xiàn)代機床的結(jié)構(gòu)組成及作用1四、機床電氣自動控制的發(fā)展概況2五、課程概況5思考題與習題7第二章 電力拖動系統(tǒng)運動分析和折算8第一節(jié) 電力拖動系統(tǒng)的運動分析8一、電力拖動系統(tǒng)的運動方程8二、電力拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)及實現(xiàn)9第二節(jié) 多軸電力拖動系統(tǒng)的折算9一、旋轉(zhuǎn)運動折算10二、直線運動折算12思考題與習題13第三章 常用電動機應用基礎14第一節(jié) 直流電動機應用基礎14一、直流電動機的工作原理14二、直流電動機的基本結(jié)構(gòu)15三、直流電動機的勵磁方式17四、他勵直流電動機的機械特性17五、他勵直流電動機的啟動、調(diào)速、制動和反轉(zhuǎn)19六、數(shù)控機床常用直流伺服電動機的特點21第二節(jié) 異步電動機應用基礎22一、異步電動機的分類23二、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)23三、三相異步電動機的工作原理25四、三相異步電動機的機械特性25五、三相異步電動機的啟動27六、異步電動機調(diào)速方式及性能比較27七、異步電動機的制動29第三節(jié) 同步電動機應用基礎32一、永磁交流伺服電動機結(jié)構(gòu)32二、永磁交流伺服電動機工作原理33三、永磁交流伺服電動機的啟動33四、永磁交流伺服電動機的調(diào)速和制動33第四節(jié) 步進電動機應用基礎33一、步進電動機分類33二、反應式步進電動機結(jié)構(gòu)34三、反應式步進電動機工作原理34四、三相反應式步進電動機的通電方式和步距角35五、步進電動機的應用特點35六、步進電動機的主要參數(shù)和特性36第五節(jié) 電力拖動系統(tǒng)中電動機的選擇37一、電動機選擇的一般原則37二、電動機選擇的具體內(nèi)容和方法37思考題與習題40第四章 機床常用低壓電器42第一節(jié) 低壓電器的基本知識42一、低壓電器的分類42二、低壓電器的基本結(jié)構(gòu)42第二節(jié) 開關(guān)電器44一、低壓隔離開關(guān)44二、低壓斷路器47第三節(jié) 信號控制開關(guān)50一、按鈕開關(guān)50二、位置開關(guān)51三、選擇開關(guān)54第四節(jié) 接觸器56一、接觸器的結(jié)構(gòu)原理56二、接觸器的圖形和文字符號58三、接觸器的技術(shù)參數(shù)58四、接觸器的選用59第五節(jié) 繼電器59一、中間繼電器59二、時間繼電器60三、壓力繼電器62四、速度繼電器63第六節(jié) 保護電器64一、熔斷器64二、熱繼電器66三、電流繼電器68四、電壓繼電器69第七節(jié) 執(zhí)行電器69一、電磁閥69二、電磁離合器69三、電磁制動器70低壓電器認識與調(diào)整實訓71思考題與習題73第五章 電氣控制基本環(huán)節(jié)75第一節(jié) 三相籠型異步電動機啟動控制線路75一、直接啟動控制線路75二、降壓啟動控制線路76第二節(jié) 三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路78一、開關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)控制線路79二、接觸器控制的正反轉(zhuǎn)線路79第三節(jié) 三相籠型異步電動機制動控制線路80一、反接制動控制線路80二、能耗制動控制線路81第四節(jié) 其他基本控制線路82一、點動控制82二、多地控制83三、順序控制83四、聯(lián)鎖控制83第五節(jié) 簡單控制電路設計84一、生產(chǎn)設備電氣控制系統(tǒng)設計的要求85二、生產(chǎn)設備電氣控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容85三、控制電路設計的基本方法85四、電氣控制線路設計的注意事項86五、電氣控制系統(tǒng)設計實例92第六節(jié) 電氣維修基礎96一、電氣設備維修的一般要求96二、電氣設備維修的一般方法97三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制實訓99三相異步電動機-△降壓啟動控制實訓99三相異步電動機能耗制動控制實訓100思考題與習題100第六章 典型機床電氣控制102第一節(jié) 電氣識圖與制圖基礎知識102一、電氣控制系統(tǒng)圖的基本表達方法103二、電氣原理圖104三、電器布置圖106四、電氣安裝接線圖106五、機床電氣控制電路分析具體步驟106第二節(jié) CA6140型臥式車床電氣控制107一、CA6140型臥式車床主要結(jié)構(gòu)107二、CA6140型臥式車床運動形式和控制要求107三、CA6140型臥式車床電氣原理圖分析108第三節(jié) M7130型平面磨床電氣控制110一、M7130型平面磨床主要結(jié)構(gòu)110二、M7130型平面磨床運動形式和控制要求111三、M7130型平面磨床電氣原理圖分析112第四節(jié) Z3040型搖臂鉆床電氣控制114一、Z3040型搖臂鉆床主要結(jié)構(gòu)115二、Z3040型搖臂鉆床運動形式和控制要求115三、Z3040型搖臂鉆床電氣原理圖分析115第五節(jié) X62W型銑床電氣控制119一、X62W型臥式萬能銑床主要結(jié)構(gòu)119二、X62W型臥式萬能銑床基本運動形式及控制要求119三、電氣原理圖分析120C6140型車床常見電氣故障分析與維修實訓124X62W型銑床常見電氣故障分析與維修實訓125思考題與習題128第七章 可編程控制器及其應用129第一節(jié) 概述129一、可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展129二、可編程控制器的主要特點129三、PLC的發(fā)展方向130第二節(jié) 可編程控制器的組成及工作原理130一、可編程控制器的組成130二、可編程控制器的工作原理133第三節(jié) 可編程控制器的編程語言134一、梯形圖法134二、指令助記符法135第四節(jié) 可編程控制器的內(nèi)部器件135一、可編程控制器的等效電路135二、可編程控制器的內(nèi)部器件136第五節(jié) 可編程控制器的指令系統(tǒng)139一、基本指令139二、功能指令144第六節(jié) 可編程控制器的編程原則154第七節(jié) 可編程控制器控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)157一、PLC應用系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟157二、PLC應用系統(tǒng)的硬件設計160三、PLC應用系統(tǒng)的軟件設計164第八節(jié) 可編程控制器應用實例166一、機械手的工作過程166二、機械手的工作原理166三、方案選擇167四、控制流程圖設計168五、控制梯形圖和程序設計169可編程控制器基本實訓170實訓一 程序的輸入與編輯170實訓二 程序的監(jiān)控操作174實訓三 幾個基本電路的編程178實訓四 移位寄存器的應用182可編程控制器編程與調(diào)試實訓185實訓五 可編程控制器在動作順序控制器中的應用185實訓六 可編程控制器在時間順序控制中的應用187實訓七 可編程控制器對交通信號燈的控制187思考題與習題188第八章 自動控制基礎190第一節(jié) 概述190一、自動控制的基本概念190二、自動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控制方式190第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)性能及評價192一、自動控制系統(tǒng)的基本要求192二、自動控制系統(tǒng)的性能指標193第三節(jié) 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型195一、建立系統(tǒng)微分方程的一般步驟195二、傳遞函數(shù)196三、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖196第四節(jié) 控制系統(tǒng)的時域分析197一、典型輸入信號197二、一階系統(tǒng)分析199三、二階系統(tǒng)分析199思考題與習題202第九章 步進電動機控制系統(tǒng)203第一節(jié) 步進電動機控制系統(tǒng)組成203第二節(jié) 環(huán)形分配器203一、硬件組成的環(huán)形分配器204二、軟件組成的環(huán)形分配器205第三節(jié) 步進電動機驅(qū)動功率放大器原理和應用206一、單電壓供電的功率放大器207二、雙電壓供電功率放大器207三、斬波驅(qū)動電路208第四節(jié) 常用步進電動機驅(qū)動模塊簡介208一、脈沖分配器TD62803P應用簡介208二、國產(chǎn)PM03(三相)集成電路環(huán)形脈沖分配器簡介210三、PPMC101B可編程脈沖分配器應用簡介211第五節(jié) 步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)及其應用212步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)試及使用實訓214思考題與習題217第十章 直流調(diào)速控制系統(tǒng)219第一節(jié) 概述219一、調(diào)速的定義219二、直流電動機的調(diào)速方案219三、直流調(diào)速控制系統(tǒng)的分類219第二節(jié) 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)220一、系統(tǒng)的組成220二、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性220第三節(jié) 單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)223一、比例積分調(diào)節(jié)器223二、單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)工作原理223第四節(jié) 帶電流截止環(huán)節(jié)的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)224一、截流反饋裝置224二、帶截流反饋裝置的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性225第五節(jié) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)225一、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成225二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性226三、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性226第六節(jié) 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)229一、可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理229二、可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)230三、可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的環(huán)流231四、有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)233五、無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)234第七節(jié) 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)236一、脈寬調(diào)制式變換器236二、典型雙閉環(huán)控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)237思考題與習題238第十一章 交流調(diào)速控制系統(tǒng)239第一節(jié) 變頻調(diào)速基礎239一、變頻器的基本構(gòu)成239二、交-直-交變頻器的工作原理240三、變頻器的分類241第二節(jié) 交-直-交變頻器243一、交-直-交電壓型變頻器243二、交-直-交電流型變頻器244第三節(jié) 高速磨床的變頻調(diào)速247一、異步電動機的調(diào)速原理與調(diào)速方式247二、高速磨床拖動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作特點247三、原拖動方案及存在問題248四、高速磨床的變頻調(diào)速系統(tǒng)249五、高速磨床變頻器的技術(shù)發(fā)展250第四節(jié) 數(shù)控車床的變頻調(diào)速251一、通用變頻器接口定義251二、通用變頻器在數(shù)控車床上的應用251變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成、調(diào)整及使用實訓253思考題與習題258第十二章 位置隨動控制系統(tǒng)259第一節(jié) 概述259一、位置隨動系統(tǒng)及其組成259二、數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)分類259三、數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求260第二節(jié) 脈沖比較伺服系統(tǒng)261一、脈沖比較伺服系統(tǒng)組成原理261二、脈沖比較電路261第三節(jié) 相位比較伺服系統(tǒng)262一、相位比較伺服系統(tǒng)組成原理262二、脈沖調(diào)相器263三、鑒相器264第四節(jié) 幅值比較伺服系統(tǒng)264一、幅值比較伺服系統(tǒng)的組成原理265二、鑒幅器265三、極性處理電路和電壓/頻率變換器266第五節(jié) 交流伺服電動機驅(qū)動模塊及其應用267第六節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)性能分析272一、典型閉環(huán)伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)272二、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的性能分析273三、伺服系統(tǒng)的可靠性277第七節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)性能對加工的影響277一、開環(huán)增益對加工的影響277二、位置精度對加工的影響278三、調(diào)速范圍對加工的影響278四、速度誤差系數(shù)對加工的影響278交流伺服系統(tǒng)的構(gòu)成、調(diào)整及使用實訓280思考題與習題286附錄一 常用電氣圖形符號新舊對照表287附錄二 常用基本文字符號新舊對照表291附錄三 常用輔助文字符號的新舊對照表292附錄四 C系列P型可編程控制器指令表293參考文獻296

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：

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《機床電氣自動控制(第2版)》為高職高?！笆晃濉币?guī)劃教材之一。

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