電機與控制技術

前言

　　為適應高等職業(yè)技術教育的需要，以培養(yǎng)高等技術應用型專門人才為目標，用電子技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進國民經(jīng)濟發(fā)展，這就需要一批機電一體化的復合型人才。為適應機電一體化專業(yè)及非電子類專業(yè)學生盡快掌握電方面的綜合知識，我們編寫了這本《電機與控制技術》。本書從機電控制技術需要出發(fā)，集電機、電機拖動、自動控制技術、電氣控制技術與可編程控制器于一體，涉及的基礎理論和實際知識面廣，是電學、磁學、電磁學、動力學等學科知識的綜合。在用相關理論分析各種電機的實際問題時，采用了工程觀點和工程分析方法，并結合電機的具體結構，結合具體案例。通過本課程的學習，學生能掌握電機拖動控制等必備的基礎理論知識，掌握常用的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、特點及應用場所，具備一定的分析及處理機電控制系統(tǒng)的實際能力，并了解最新控制技術在機電設備中的應用?！　「鶕?jù)編者多年的實踐和教學經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)由于受學時的限制，電氣自動化、機電一體化、數(shù)控等相關專業(yè)學生開設的機械類課程較多，而電類專業(yè)課程較少并且不系統(tǒng)。本書從工業(yè)電氣控制設備制造及系統(tǒng)安裝、調試、維護及技術管理工作的實際需要出發(fā)，獨自建立了比較全面的內容體系，以培養(yǎng)高等技術應用型專門人才為目標，編者在編寫中注重內容和體系的改革，針對機電類專業(yè)對職業(yè)技術人員的知識和能力要求，經(jīng)過對課程改革方案認真地討論和研究，最終確定以機電裝置原動機驅動系統(tǒng)為主線，著重于機電結合、機電控制，把“電機與電機拖動”、“自動控制原理”、“可編程序控制器應用”、“機電控制系統(tǒng)”等多門課程的內容用一種新的體系組織起來，在講述機電控制所需要的最基本、最適用的電學知識的基礎上，力圖以掌握基本概念、強化實際應用為重點，使學生在規(guī)定的學時內掌握機電控制所需要的最基本、最適用的電學知識，以培養(yǎng)學生專業(yè)實踐適應能力和應變能力?！　”緯m合作為高職高專院校電氣自動化技術、機電一體化技術、生產(chǎn)過程自動化技術、數(shù)控技術，以及相關專業(yè)的電機與拖動控制技術、電氣控制技術、可編程控制器應用等課程教材，還可以作為成人教育、機電行業(yè)的工程技術人員的參考書或培訓教材?！　”緯梢τ绖偨淌趽沃骶?，張智先、吳建遠擔任副主編，具體編寫分工：姚永剛編寫了第一、三章，張智先編寫了第二章，吳建遠編寫了第五章，范崢編寫了第六章，張士磊編寫了第四章。　　全書由田坤教授主審，提出了許多寶貴的修改意見，在此表示衷心感謝。此外，在本書的編寫過程中參閱了多種同類教材和其他相關著作，特向其作者、出版者致謝?！　∠抻诰幷咧R水平，書中疏漏和不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。

內容概要

　　《電機與控制技術》本著專業(yè)技術課程切合工程應用的教學原則，層次清晰地構建了電氣控制技術從常規(guī)繼電器一接觸器控制到可編程控制器控制的完整體系，并把所涉及的電機與電氣控制技術等方面的專業(yè)知識用一種新的體系組織起來；注重理論聯(lián)系實際，突出現(xiàn)代電氣控制的新技術和新產(chǎn)品；各章均有豐富的設計實例和習題，有利于學生掌握現(xiàn)代機電控制原理和工程設計方法。　　《電機與控制技術》適合作為高職高專院校電氣自動化技術、機電一體化技術、生產(chǎn)過程自動化技術、數(shù)控技術，以及相關專業(yè)的電機與拖動控制技術、電氣控制技術、可編程控制器應用等課程教材，還可以作為成人教育、機電行業(yè)的工程技術人員的參考書或培訓教材。

書籍目錄

第一章 緒論第一節(jié) 機電控制系統(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)的分類第三節(jié) 本課程的性質、任務和學習方法第二章 機電控制系統(tǒng)的驅動電動機第一節(jié) 直流電動機一、直流電動機工作原理二、直流電動機運行特性三、他勵直流電動機的機械特性四、他勵直流電動機的起動、調速、制動運行特性第二節(jié) 交流異步電動機一、三相異步電動機的工作原理二、三相異步電動機的電磁轉矩與機械特性三、三相異步電動機的工作特性四、三相異步電動機的起動、調速和制動的運行控制五、三相交流電動機的選擇第三節(jié) 伺服電動機一、直流伺服電動機二、交流伺服電動機第四節(jié) 步進電動機一、步進電動機的基本結構與工作原理二、步進電動機的起動和高頻運行小結思考題第三章 自動控制基礎第一節(jié) 概述一、自動控制的基本概念二、自動控制理論的內容三、自動控制系統(tǒng)的基本構成四、控制系統(tǒng)的分類第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)性能及評價一、自動控制系統(tǒng)的基本要求二、自動控制系統(tǒng)的性能指標第三節(jié) 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型一、建立系統(tǒng)微分方程的一般步驟二、傳遞函數(shù)三、動態(tài)結構圖第四節(jié) 控制系統(tǒng)的時域分析一、典型輸入信號二、一階系統(tǒng)分析三、二階系統(tǒng)分析小結思考題第四章 常用低壓電器第一節(jié) 低壓電器的基本知識一、低壓電器的分類二、低壓電器的基本結構第二節(jié) 主電路中常用的低壓電器元件一、刀開關二、組合開關三、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、信號燈小結思考題第五章 機電控制系統(tǒng)第一節(jié) 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)一、電氣控制系統(tǒng)圖及有關規(guī)定二、三相異步電動機起動控制電路三、三相異步電動機正反控制線路四、三相異步電動機制動控制電路五、其他基本控制電路六、三相異步電動機有級調速控制電路第二節(jié) 直流電動機控制系統(tǒng)一、直流電動機調速的分類二、直流調速系統(tǒng)的方案選擇三、直流電動機閉環(huán)調速系統(tǒng)第三節(jié) 交流電動機控制系統(tǒng)一、交流調速的原理和分類二、異步電動機的調壓調速系統(tǒng)三、異步電動機變頻調速系統(tǒng)第四節(jié) 步進電動機控制系統(tǒng)一、步進電動機的驅動方式二、步進電動機的驅動電路三、步進電動機的運行特性及影響因素四、步進電動機的選用原則五、步進電動機應用舉例小結思考題第六章 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用與特點三、可編程序控制器的分類第二節(jié) 可編程序控制器的結構和工作原理一、可編程序控制器的結構二、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、定時器計數(shù)器指令三、算術及增減指令四、傳送移位類指令五、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計一、延時脈沖產(chǎn)生電路二、瞬時接通／延時斷開電路三、延時接通／延時斷開電路四、脈沖寬度可調電路五、計數(shù)器的擴展六、長定時電路七、閃爍電路八、報警電路第六節(jié) 可編程序控制器控制系統(tǒng)的設計及應用一、可編程序控制器應用系統(tǒng)設計的內容和原則二、可編程序控制器系統(tǒng)設計步驟三、可編程序控制器應用舉例小結思考題附錄A 電氣圖常用新舊圖形符號和文字符號對照表附錄B S7-200系列PLC有效編程范圍參考文獻

章節(jié)摘錄

　　本課程是一門實踐性較強的專業(yè)課程，電機及其控制技術在生產(chǎn)過程、科學研究以及其他各個領域的應用十分廣泛。其主要內容是以電動機或其他執(zhí)行電器為控制對象，介紹電氣控制的基本原理與電路、機電傳動系統(tǒng)中的傳感技術、構成機電控制系統(tǒng)的控制器、典型機電傳動控制系統(tǒng)等。機電控制技術涉及面很廣，各種控制設備種類繁多，功能各異。本課程從應用角度出發(fā)，講述上述幾方面內容，以培養(yǎng)學生對機電控制系統(tǒng)的分析、應用和設計的基本能力?！　”菊伦鳛楸菊n程的入門引導，主要介紹各類電動機及其控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史、基本含義、有關概念和基本要求，使學生了解機電傳動控制的一般知識，掌握常用的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、特點、特性及應用場合，了解最新控制技術在機械設備中的應用?！　〉谝还?jié)機電控制系統(tǒng)的發(fā)展概況　　原始的機械設備由工作機構、傳動機構和原動機組成，其控制方式由工作機構和傳動機構的機械配合實現(xiàn)。隨著以電氣元件為主的自動控制系統(tǒng)的應用，設備的性能不斷提高，工作機構、傳動機構的結構大為簡化。主要由繼電器、接觸器、按鈕、開關等元件組成的機械設備的電氣控制系統(tǒng)稱為繼電器一接觸器控制系統(tǒng)，其主要控制對象是三相交流異步電動機，對電動機的起動、制動、反轉、調速和降壓等進行控制。這種控制所用的電器一般不是“接通”就是“斷開”，控制是斷續(xù)的，所以從控制性質上看，繼電器一接觸器控制屬于斷續(xù)控制或開關量控制。因其簡單、易掌握、價格低、易維修，許多通用機械設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。　　開關量控制不能滿足對調速性能要求較高的生產(chǎn)機械，因此出現(xiàn)了直流發(fā)電機一電動機調速系統(tǒng)。直流電動機具有起動轉矩大、容易進行無級調速的特點。但它需要直流電源，直流電源是由一臺交流電動機拖動一臺直流發(fā)電機所提供的。直流發(fā)電機一電動機調速系統(tǒng)中的電壓和電流可以連續(xù)變化，屬于連續(xù)控制。目前龍門刨床、軋鋼機和造紙機等仍在應用這種控制方式。但是，由于這種方式存在需要電機數(shù)量多、占地面積大、噪聲大和效率低等缺點，20世紀60年代后出現(xiàn)了晶閘管電動機自動調速系統(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，所以得到了普遍廊用?！　　?/pre>








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