內容簡介
《工具機電氣自動控制》從工具機電氣自動控制的套用和維修出發，把握典型工具機和數控工具機的電氣自動控制系統套用特點，系統介紹了工具機電氣自動控制的基本概念及發展過程、電力拖動系統及其運動分析、常用電動機套用基礎、工具機常用低壓電器、電氣控制基本環節、典型工具機電氣控制、可程式控制器及其套用、自動控制基礎、步進電動機控制系統、直流調速控制系統、交流調速控制系統、位置隨動控制系統等內容。目錄
第一章 緒論一、工具機在國民經濟中的重要性
二、電氣自動控制的作用
三、現代工具機的結構組成及作用
四、工具機電氣自動控制的發展概況
五、課程概況
思考題與習題
第二章 電力拖動系統運動分析和折算
第一節 電力拖動系統的運動分析
一、電力拖動系統的運動方程
二、電力拖動系統的運動狀態及實現
第二節 多軸電力拖動系統的折算
一、旋轉運動折算
二、直線運動折算
思考題與習題
第三章 常用電動機套用基礎
第一節 直流電動機套用基礎
一、直流電動機的工作原理
二、直流電動機的基本結構
三、直流電動機的勵磁方式
四、他勵直流電動機的機械特性
五、他勵直流電動機的啟動、調速、制動和反轉
六、數控工具機常用直流伺服電動機的特點
第二節 異步電動機套用基礎
一、異步電動機的分類
二、三相異步電動機的結構
三、三相異步電動機的工作原理
四、三相異步電動機的機械特性
五、三相異步電動機的啟動
六、異步電動機調速方式及性能比較
七、異步電動機的制動
第三節 同步電動機套用基礎
一、永磁交流伺服電動機結構
二、永磁交流伺服電動機工作原理
三、永磁交流伺服電動機的啟動
四、永磁交流伺服電動機的調速和制動
第四節 步進電動機套用基礎
一、步進電動機分類
二、反應式步進電動機結構
三、反應式步進電動機工作原理
四、三相反應式步進電動機的通電方式和步距角
五、步進電動機的套用特點
六、步進電動機的主要參數和特性
第五節 電力拖動系統中電動機的選擇
一、電動機選擇的一般原則
二、電動機選擇的具體內容和方法
思考題與習題
第四章 工具機常用低壓電器
第一節 低壓電器的基本知識
一、低壓電器的分類
二、低壓電器的基本結構
第二節 開關電器
一、低壓隔離開關
二、低壓斷路器
第三節 信號控制開關
一、按鈕開關
二、位置開關
三、選擇開關
第四節 接觸器
一、接觸器的結構原理
二、接觸器的圖形和文字元號
三、接觸器的技術參數
四、接觸器的選用
第五節 繼電器
一、中間繼電器
二、時間繼電器
三、壓力繼電器
四、速度繼電器
第六節 保護電器
一、熔斷器
二、熱繼電器
三、電流繼電器
四、電壓繼電器
第七節 執行電器
一、電磁閥
二、電磁離合器
三、電磁製動器
低壓電器認識與調整實訓
思考題與習題
第五章 電氣控制基本環節
第一節 三相籠型異步電動機啟動控制線路
一、直接啟動控制線路
二、降壓啟動控制線路
第二節 三相異步電動機正反轉控制線路
一、開關控制的正反轉控制線路
二、接觸器控制的正反轉線路
第三節 三相籠型異步電動機制動控制線路
一、反接制動控制線路
二、能耗制動控制線路
第四節 其他基本控制線路
一、點動控制
二、多地控制
三、順序控制
四、聯鎖控制
第五節 簡單控制電路設計
一、生產設備電氣控制系統設計的要求
二、生產設備電氣控制系統設計的內容
三、控制電路設計的基本方法
四、電氣控制線路設計的注意事項
五、電氣控制系統設計實例
第六節 電氣維修基礎
一、電氣設備維修的一般要求
二、電氣設備維修的一般方法
三相異步電動機正反轉控制實訓
三相異步電動機△降壓啟動控制實訓
三相異步電動機能耗制動控制實訓
思考題與習題
第六章 典型工具機電氣控制
第一節 電氣識圖與製圖基礎知識
一、電氣控制系統圖的基本表達方法
二、電氣原理圖
三、電器布置圖
四、電氣安裝接線圖
五、工具機電氣控制電路分析具體步驟
第二節 CA型臥式車床電氣控制
一、CA型臥式車床主要結構
二、CA型臥式車床運動形式和控制要求
三、CA型臥式車床電氣原理圖分析
第三節 M型平面磨床電氣控制
一、M型平面磨床主要結構
二、M型平面磨床運動形式和控制要求
三、M型平面磨床電氣原理圖分析
第四節 Z型搖臂鑽床電氣控制
一、Z型搖臂鑽床主要結構
二、Z型搖臂鑽床運動形式和控制要求
三、Z型搖臂鑽床電氣原理圖分析
第五節 XW型銑床電氣控制
一、XW型臥式萬能銑床主要結構
二、XW型臥式萬能銑床基本運動形式及控制要求
三、電氣原理圖分析
C型車床常見電氣故障分析與維修實訓
XW型銑床常見電氣故障分析與維修實訓
思考題與習題
第七章 可程式控制器及其套用
第一節 概述
一、可程式控制器的產生和發展
二、可程式控制器的主要特點
三、PLC的發展方向
第二節 可程式控制器的組成及工作原理
一、可程式控制器的組成
二、可程式控制器的工作原理
第三節 可程式控制器的程式語言
一、梯形圖法
二、指令助記符法
第四節 可程式控制器的內部器件
一、可程式控制器的等效電路
二、可程式控制器的內部器件
第五節 可程式控制器的指令系統
一、基本指令
二、功能指令
第六節 可程式控制器的編程原則
第七節 可程式控制器控制系統的設計與實現
一、PLC套用系統設計的內容和步驟
二、PLC套用系統的硬體設計
三、PLC套用系統的軟體設計
第八節 可程式控制器套用實例
一、機械手的工作過程
二、機械手的工作原理
三、方案選擇
四、控制流程圖設計
五、控制梯形圖和程式設計
可程式控制器基本實訓
實訓一程式的輸入與編輯
實訓二程式的監控操作
實訓三幾個基本電路的編程
實訓四移位暫存器的套用
可程式控制器編程與調試實訓
實訓五可程式控制器在動作順序控制器中的套用
實訓六可程式控制器在時間順序控制中的套用
實訓七可程式控制器對交通信號燈的控制
思考題與習題
第八章 自動控制基礎
第一節 概述
一、自動控制的基本概念
二、自動控制系統的基本構成及控制方式
第二節 自動控制系統性能及評價
一、自動控制系統的基本要求
二、自動控制系統的性能指標
第三節 控制系統的數學模型
一、建立系統微分方程的一般步驟
二、傳遞函式
三、動態結構圖
第四節 控制系統的時域分析
一、典型輸入信號
二、一階系統分析
三、二階系統分析
思考題與習題
第九章 步進電動機控制系統
第一節 步進電動機控制系統組成
第二節 環形分配器
一、硬體組成的環形分配器
二、軟體組成的環形分配器
第三節 步進電動機驅動功率放大器
原理和套用
一、單電壓供電的功率放大器
二、雙電壓供電功率放大器
三、斬波驅動電路
第四節 常用步進電動機驅動模組簡介
一、脈衝分配器TDP套用簡介
二、國產PM(三相)積體電路環形脈衝
分配器簡介
三、PPMCB可程式脈衝分配器套用簡介
第五節 步進電動機驅動系統及其套用
步進電動機驅動系統的調試及使用實訓
思考題與習題
第十章 直流調速控制系統
第一節 概述
一、調速的定義
二、直流電動機的調速方案
三、直流調速控制系統的分類
第二節 單閉環直流調速系統
一、系統的組成
二、系統的穩態特性
第三節 單閉環無靜差直流調速系統
一、比例積分調節 器
二、單閉環無靜差調速系統工作原理
第四節 帶電流截止環節 的單閉環直流調速系統
一、截流反饋裝置
二、帶截流反饋裝置的單閉環直流調速系統的靜特性
第五節 雙閉環直流調速系統
一、雙閉環直流調速系統的組成
二、雙閉環直流調速系統的靜特性
三、雙閉環直流調速系統的動態特性
第六節 可逆直流調速系統
一、可逆直流調速系統的原理
二、可逆直流調速系統的工作狀態
三、可逆直流調速系統的環流
四、有環流可逆調速系統
五、無環流可逆調速系統
第七節 直流脈寬調速系統
一、脈寬調製式變換器
二、典型雙閉環控制的直流脈寬調速系統
思考題與習題
第十一章 交流調速控制系統
第一節 變頻調速基礎
一、變頻器的基本構成
二、交直交變頻器的工作原理
三、變頻器的分類
第二節 交直交變頻器
一、交直交電壓型變頻器
二、交直交電流型變頻器
第三節 高速磨床的變頻調速
一、異步電動機的調速原理與調速方式
二、高速磨床拖動系統的結構和工作特點
三、原拖動方案及存在問題
四、高速磨床的變頻調速系統
五、高速磨床變頻器的技術發展
第四節 數控車床的變頻調速
一、通用變頻器接口定義
二、通用變頻器在數控車床上的套用
變頻調速系統的構成、調整及使用實訓
思考題與習題
第十二章 位置隨動控制系統
第一節 概述
一、位置隨動系統及其組成
二、數控工具機的伺服系統分類
三、數控工具機對伺服系統的基本要求
第二節 脈衝比較伺服系統
一、脈衝比較伺服系統組成原理
二、脈衝比較電路
第三節 相位比較伺服系統
一、相位比較伺服系統組成原理
二、脈衝調相器
三、鑒相器
第四節 幅值比較伺服系統
一、幅值比較伺服系統的組成原理
二、鑒幅器
三、極性處理電路和電壓/頻率變換器
第五節 交流伺服電動機驅動模組及其套用
第六節 閉環伺服系統性能分析
一、典型閉環伺服系統的傳遞函式
二、閉環伺服系統的性能分析
三、伺服系統的可靠性
第七節 閉環伺服系統性能對加工的影響
一、開環增益對加工的影響
二、位置精度對加工的影響
三、調速範圍對加工的影響
四、速度誤差係數對加工的影響
交流伺服系統的構成、調整及使用實訓
思考題與習題
附錄一 常用電氣圖形符號新舊對照表
附錄二 常用基本文字元號新舊對照表
附錄三 常用輔助文字元號的新舊對照表
附錄四 C系列P型可程式控制器指令表
參考文獻
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前言
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，第二版仍然以工具機電氣自動控制的套用和維修為主線，突出套用能力的培養，具有較強的套用特色。
①器件內容側重於常用器件的外部接口、特性、選擇和使用注意事項，簡化了內部結構和原理；系統內容結合模組化器件的套用，突出模組化器件接口、系統連線、控制方法和系統性能。
②在各章中穿插了電氣圖識圖製圖、器件的選擇、控制電路設計、可程式控制器控制系統設計等方法，並詳細闡述了各種電動機模組化控制器件的接口定義、連線和調試，可以很好地滿足課堂訓練、課程設計和畢業設計的需要。
③實踐性內容的編寫注重訓練課題要求及訓練思路，便於各院校根據自身的設備儀器條件組織教學，有助於強化實踐動手能力的培養。
全書共分十二章。第一章闡述了現代工具機的組成和作用，介紹了電力拖動和電氣自動控制系統的組成及發展過程；第二章描述了電力拖動系統運動方程及各種運動的實現，介紹了多軸電力拖動系統的折算方法；第三章介紹了常用電動機的結構及其簡單工作原理，並重點闡述了常用電動機的啟動、調速、制動方法及相關特性；第四章介紹了工具機常用低壓電器的結構、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、調速、制動出發，介紹了繼電接觸器控制的基本控制環節和簡單電路設計方法；第六章簡單介紹了電氣圖的識圖和製圖方法，對典型工具機的結構、工作過程、控制原理進行了較詳細的分析，並介紹了工具機簡單故障的分析、診斷和維修方法；第七章介紹了可程式控制器的結構、原理、指令系統，並以實例闡述了可程式控制系統的設計、編程和實現；第八章介紹了自動控制的相關基礎；第九章介紹了步進電動機控制系統的組成原理、步進電動機驅動器的接口定義與套用；第十章介紹了直流電動機調速系統的組成、原理和工作特性；第十一章介紹了異步電動機的變頻調速控制系統組成原理、變頻器接口定義及套用；第十二章分析了位置隨動控制系統的組成原理，闡述了位置隨動控制系統性能對加工的影響，並介紹了交流伺服電動機驅動模組的接口定義和套用。
本書可作為高職高專機電一體化、數控技術套用、自動化等機電類專業教材，也可作為職工的培訓和自學教材，還可供從事工具機電氣自動控制的技術人員參考。
本書由廖兆榮擔任主編，並編寫了第一章、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
本書是根據全國高職教育協作會專業課指導委員會數控加工技術專業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。“一條主線”是內容取捨始終圍繞工具機電氣自動控制的套用主線，體現高職的套用性特色。“兩個原則”一是體現了以實例為核心，概念原理及元器件儘量結合圖表和簡單實例的原則；二是體現了以學生為主體，系統及綜合套用循序漸進，從簡單到複雜的原則。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，便於學生複習和自學。
本書從工具機電氣自動控制的套用和維修出發，把握典型工具機和數控工具機的電氣自動控制系統套用特點，系統地介紹了工具機的電氣控制、調速控制、步進電動機控制和可程式序控制器(PC)套用。在理論上只求必須、夠用，突出套用能力的培養，介紹了工具機常用低壓電器、常用電動機套用基礎、電氣控制基本環節、典型工具機電氣控制、可程式控制器及套用、自動控制基礎、步進電動機控制、直流調速控制系統、交流調速控制系統、位置隨動控制系統。
全書具有內容實用、全面，注重套用，適用性廣等特點。
①在常用低壓電器中增加了壓力感測器、速度感測器、接近開關、電磁鐵、電磁閥、電磁離合器、電磁製動器等實際套用較多的電器內容；將直流電動機、交流電動機、步進電動機的結構和套用作了簡單概括，便於前後的套用聯繫；在典型工具機電氣控制第一節介紹了電氣圖識圖方法，有利於教學的組織；針對控制器件的模組化發展方向，介紹了套用較多的常用步進電動機驅動模組及其套用、常用變頻器及其套用、常用位置控制單元及其套用等新技術。
②在器件類內容的編寫中，簡化器件內部結構和原理，突出其輸入輸出接口定義和外部套用特性，體現了高職的套用性教學特色。
③實驗內容的編寫只考慮實驗課題要求及思路，儘量不涉及具體的實驗設備和操作步驟，便於各院校組織教學，提高學生的主動性，有助於學生素質的培養。
④本書的電氣控制線路的圖形符號和文字元號，均按最新國家標準繪製和標註。
本書可作為高職高專機電一體化、數控技術套用、自動化等機電類專業的教材，也可作為職工培訓、自學教材，對從事工具機電氣自動控制的技術人員也有重要的參考價值。
本書由廖兆榮擔任主編，並編寫了第一章、第四章、第八章第五節、第十章第四節和第十一章。第二章第一節及第九章由於丹編寫，第二章第二節由趙繼永編寫，第二章第三節及第八章由羅庚合編寫，第三章由蔣仕博編寫，第五章由孔傑編寫，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
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