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第1章 概述1

1.1 机电传动控制的目的和任务1

1.2 机电传动控制系统的发展2

1.3 机电传动控制系统的基本要素和功能5

1.4 控制系统的基本概念6

1.5 机电传动控制系统的设计方法8

习题与思考题9

第2章 机电传动控制的数学模型10

2.1 概述10

2.1.1 数学模型的概念10

2.1.2 机电传动控制系统数学模型的种类11

2.2 机械传动系统的数学模型15

2.2.1 机械移动系统的数学模型15

2.2.2 机械转动系统的数学模型18

2.3 电气传动系统的数学模型20

2.3.1 电路网络的数学模型20

2.3.2 控制电动机的数学模型23

2.4 液压、气压传动系统的数学模型27

2.4.1 液压伺服马达的传递函数27

2.4.2 液压力矩放大器29

小结31

习题与思考题31

第3章 机电传动系统的驱动电动机33

3.1 直流电动机33

3.1.1 直流电动机的构造33

3.1.2 直流电动机的工作原理34

3.1.3 直流电动机的分类34

3.1.4 直流电动机的特性35

3.1.5 直流电动机的运行与控制36

3.2 单相异步电动机37

3.2.1 单相异步电动机的工作原理38

3.2.2 单相异步电动机的主要类型39

3.2.3 单相异步电动机的应用41

3.3 三相异步电动机42

3.3.1 三相异步电动机的结构与转动原理42

3.3.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性46

3.3.3 三相异步电动机的铭牌和技术数据48

3.3.4 三相异步电动机的选择49

3.4 步进电动机50

3.4.1 步进电动机的结构与工作原理50

3.4.2 反应式步进电动机的特性52

3.4.3 驱动电源55

3.5 伺服电动机56

3.5.1 直流伺服电动机56

3.5.2 交流伺服电动机59

3.6 自整角机61

3.6.1 自整角机的结构与工作原理62

3.6.2 自整角机的误差分析与选用时应注意的问题65

小结66

习题与思考题66

第4章 机电控制系统中的传感器技术68

4.1 传感器的组成及分类68

4.1.1 传感器的组成68

4.1.2 传感器的分类69

4.2 传感器的一般特性69

4.2.1 传感器的静态特性70

4.2.2 传感器的动态特性71

4.3 常用传感器及应用72

4.3.1 位移传感器72

4.3.2 速度传感器78

4.3.3 物位传感器85

4.3.4 压力传感器87

小结103

习题与思考题103

第5章 继电接触控制系统设计105

5.1 常用低压电器105

5.1.1 电器的定义及分类105

5.1.2 电磁式电器的工作原理与结构特点106

5.1.3 电弧108

5.1.4 电器的基本特性109

5.1.5 常用低压电器的类型、结构及使用112

5.2 电气控制系统图132

5.2.1 电气控制系统图中的符号133

5.2.2 电气原理图133

5.2.3 电气安装图134

5.3 异步电动机的起动控制线路136

5.3.1 直接起动控制电路136

5.3.2 减压起动控制电路139

5.4 异步电动机的正、反转控制线路142

5.4.1 电动机正、反转控制线路142

5.4.2 自动往复行程控制线路143

5.5 异步电动机的调速控制线路144

5.5.1 异步电动机的调速方法144

5.5.2 异步电动机的变极调速145

5.6 异步电动机的制动控制线路148

5.6.1 异步电动机的机械制动148

5.6.2 异步电动机的电气制动149

5.7 电液控制153

5.8 其他基本控制线路155

5.8.1 多地联锁控制155

5.8.2 顺序控制环节155

小结157

习题与思考题157

第6章 可编程序控制器原理160

6.1 概述160

6.1.1 可编程序控制器的产生与发展160

6.1.2 可编程序控制器的用途与特点162

6.2 可编程序控制器的基本构成164

6.2.1 PLC的控制功能164

6.2.2 PLC系统的组成及功能165

6.2.3 PLC的分类169

6.2.4 PLC的性能指标170

6.2.5 PLC的发展趋势及对工业发展的影响171

6.3 可编程序控制器的工作原理及编程语言172

6.3.1 可编程序控制器的等效电路172

6.3.2 PLC的扫描技术175

6.3.3 PLC的编程语言178

6.4 FX2N系列可编程序控制器的编程器件及基本指令182

6.4.1 PLC内部的编程器件182

6.4.2 PLC的基本指令193

6.5 FX2N系列步进指令203

6.5.1 状态转移图的编制方法203

6.5.2 状态的详细动作说明206

6.6 FX2N功能指令的使用208

6.6.1 功能指令的形式208

6.6.2 程序流程指令209

6.6.3 算术运算指令210

6.6.4 比较指令213

6.6.5 特殊功能指令——传送指令MOV215

6.6.6 数制转换指令216

6.6.7 解码和编码指令217

6.6.8 数据输入、输出指令——七段译码指令SEGD219

6.7 PLC控制系统的设计219

6.7.1 概述219

6.7.2 PLC的编程方法及程序设计注意事项227

小结236

习题与思考题236

第7章 机电传动控制系统238

7.1 机电传动控制系统的组成和分类238

7.1.1 机电传动控制系统的组成238

7.1.2 机电传动控制系统的分类238

7.2 机电传动控制系统的设计240

7.2.1 机电传动控制系统设计原则240

7.2.2 机电传动控制系统设计要点240

7.3 直流传动控制系统243

7.3.1 概述243

7.3.2 直流电动机闭环调速系统246

7.3.3 直流电动机脉宽调速系统256

7.4 交流传动控制系统264

7.4.1 概述264

7.4.2 异步电动机的调压调速系统265

7.4.3 异步电动机的变频调速系统269

7.5 步进电动机的驱动与控制系统278

7.5.1 步进电动机的控制系统及功率驱动电源278

7.5.2 步进电动机的运行特性及影响因素283

7.6 单片机在机电传动系统中的应用284

7.6.1 组成高分辨率的数字触发器285

7.6.2 数字测速的实现288

7.6.3 单片机在交、直流调速系统中的应用290

小结295

习题与思考题295

第8章 机电传动控制设计范例298

8.1 概述298

8.1.1 问题提出298

8.1.2 PLC控制系统设计的基本步骤298

8.1.3 PLC硬件系统设计300

8.1.4 PLC软件系统设计301

8.1.5 PLC控制系统设计的注意事项302

8.2 传动带运输机的PLC控制系统设计302

8.2.1 传动带运输机的控制要求303

8.2.2 PLC程序设计303

8.3 用PLC技术改造普通车床的电气控制系统305

8.3.1 C650普通车床的电气控制要求305

8.3.2 PLC控制电路306

8.4 PLC在机械手搬运控制系统中的应用309

8.4.1 机械结构和控制要求309

8.4.2 PLC的I/O分配310

8.4.3 PLC程序设计310

小结315

习题与思考题315

参考文献318