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第1章 绪论1

1.1 机床电气自动控制系统的作用及发展趋势2

1.1.1 机床电气自动控制系统的作用2

1.1.2 机床电气自动控制系统的发展趋势2

1.2 机床电气自动控制系统6

1.2.1 电气控制系统的组成6

1.2.2 机床电力拖动自动控制系统7

1.3 课程内容要求9

1.4 思考与练习9

第2章 机床常用低压电器10

2.1 低压电器的基本知识11

2.1.1 低压电器的分类11

2.1.2 常用低压电器11

2.1.3 常用低压电器的发展12

2.2 低压电器的基本结构13

2.2.1 电磁机构14

2.2.2 触点系统15

2.2.3 灭弧系统15

2.3 熔断器17

2.3.1 熔断器的结构和分类17

2.3.2 熔断器的主要参数18

2.3.3 熔断器的类型选择18

2.3.4 快速熔断器19

2.4 低压隔离器20

2.4.1 低压刀开关20

2.4.2 熔断式刀开关22

2.4.3 组合开关23

2.5 主令电器24

2.5.1 控制按钮24

2.5.2 行程开关26

2.5.3 万能转换开关29

2.5.4 主令控制器30

2.6 接触器31

2.6.1 接触器的结构及工作原理31

2.6.2 接触器的主要技术参数32

2.6.3 常用接触器的主要技术数据34

2.6.4 接触器选用原则36

2.7 继电器36

2.7.1 电磁式继电器37

2.7.2 时间继电器39

2.7.3 热继电器43

2.7.4 速度继电器46

2.8 低压断路器47

2.8.1 低压断路器的结构及工作原理47

2.8.2 低压断路器的常用类别48

2.8.3 低压断路器的主要参数和技术数据48

2.8.4 低压断路器的控制特性50

2.8.5 低压断路器的选择及使用注意事项50

2.9 主要电气元件故障诊断与维修51

2.9.1 电磁式电器共性故障诊断与维护51

2.9.2 常见电器故障诊断与维修52

2.10 本章小结55

2.11 思考与练习56

第3章 常用电动机应用基础57

3.1 直流电动机应用基础58

3.1.1 直流电动机的基本结构及工作原理58

3.1.2 直流电动机的基本方程66

3.1.3 直流电动机的机械特性68

3.1.4 直流电动机的电气控制原理71

3.2 异步电动机应用基础78

3.2.1 异步电动机的结构、类型及工作原理79

3.2.2 三相异步电动机的机械特性85

3.2.3 异步电动机的启动、调速及制动控制92

3.3 步进电动机98

3.3.1 步进电动机的工作原理98

3.3.2 步进电动机的静态指标术语100

3.3.3 步进电动机的应用100

3.4 伺服电动机100

3.4.1 直流伺服电动机101

3.4.2 交流伺服电动机102

3.5 本章小结104

3.6 思考与练习104

第4章 基本电气控制电路105

4.1 控制电路的图形、文字符号及绘图原则106

4.1.1 常用电器的图形符号和文字符号106

4.1.2 电气控制线路原理图的绘图规则106

4.1.3 电气控制图的分类108

4.1.4 电气图阅读的基本方法109

4.2 典型基本控制电路110

4.2.1 点动与连续控制电路110

4.2.2 正／反转控制电路112

4.2.3 位置控制115

4.2.4 其他控制电路118

4.3 直流电动机的基本控制电路121

4.3.1 直流电动机的励磁方式121

4.3.2 他励直流电动机的启动控制123

4.3.3 直流电动机的调速控制125

4.3.4 他励直流电动机正／反转控制电路131

4.3.5 直流电动机的制动控制133

4.3.6 直流电动机的保护135

4.4 三相交流异步电动机基本控制电路135

4.4.1 三相鼠笼式电动机的启动控制135

4.4.2 三相绕线式异步电动机降压启动控制139

4.4.3 三相异步电动机的正／反转控制142

4.4.4 三相异步电动机的制动控制144

4.4.5 交流电动机多地及顺序控制147

4.5 本章小结149

4.6 思考与练习149

第5章 计算机数控（CNC）系统150

5.1 概述151

5.1.1 数控机床电气控制系统的总体结构151

5.1.2 CNC系统的基本功能151

5.2 数控系统的硬件153

5.2.1 CNC系统的硬件组成153

5.2.2 CNC系统各组成部分工作原理154

5.3 数控系统的软件158

5.3.1 CNC系统的软件功能158

5.3.2 CNC系统软件功能的实现158

5.3.3 CNC系统的软件结构161

5.4 本章小结162

5.5 思考与练习162

第6章 数控机床进给伺服系统163

6.1 概述164

6.1.1 数控机床伺服系统概述164

6.1.2 数控机床伺服系统的分类165

6.2 步进电动机的驱动控制167

6.3 直流伺服电动机的驱动控制171

6.4 交流伺服电动机的驱动控制174

6.4.1 交流伺服系统简介174

6.4.2 SPWM变频控制器174

6.4.3 交流伺服驱动器的信号连接175

6.5 数控机床检测装置176

6.5.1 光栅传感器177

6.5.2 脉冲编码器178

6.5.3 感应同步器180

6.6 本章小结183

6.7 思考与练习183

第7章 数控机床主轴驱动及控制184

7.1 概述184

7.1.1 数控机床对主轴系统的要求185

7.1.2 主轴系统的分类186

7.2 主轴驱动器的工作原理187

7.3 主轴分段无级调速及控制190

7.3.1 概述190

7.3.2 自动换挡的控制191

7.3.3 齿轮自动换挡的操纵机构192

7.4 主轴准停控制193

7.4.1 概述193

7.4.2 机械准停控制194

7.4.3 电气准停控制195

7.5 主轴驱动器与CNC的连接198

7.6 本章小结199

7.7 思考与练习200

第8章 可编程控制器及其应用201

8.1 PLC的概述202

8.1.1 PLC的定义202

8.1.2 PLC的产生和发展202

8.1.3 PLC的特点和应用204

8.1.4 PLC的分类206

8.2 PLC的组成及工作原理208

8.2.1 PLC的基本组成208

8.2.2 PLC的工作原理212

8.3 PLC的指令系统215

8.3.1 PLC的编程语言215

8.3.2 PLC的基本指令216

8.3.3 PLC的功能指令227

8.3.4 逻辑运算指令231

8.3.5 传送指令232

8.3.6 移位和循环移位指令233

8.3.7 数据转换指令236

8.3.8 编码和译码指令237

8.4 PLC的程序设计238

8.4.1 软件设计概述238

8.4.2 梯形图和语句表编程简介240

8.4.3 PLC应用程序编制举例242

8.5 数控系统内置PLC246

8.5.1 数控系统内置PLC概述246

8.5.2 FANUC数控系统的内置PLC247

8.5.3 西门子CNC的内置PLC257

8.6 本章小结260

8.7 思考与练习260

第9章 典型机床电气控制262

9.1 卧式车床电气与PLC控制263

9.1.1 卧式车床主要结构263

9.1.2 卧式车床的运动形式及控制要求263

9.1.3 卧式车床电气原理图分析264

9.2 卧式镗床电气与PLC控制267

9.2.1 卧式镗床主要结构268

9.2.2 卧式镗床的运动形式及控制要求268

9.2.3 卧式镗床电气原理图分析269

9.3 平面磨床电气控制271

9.3.1 平面磨床主要结构272

9.3.2 平面磨床的运动形式272

9.3.3 平面磨床的电气与PLC控制273

9.4 立式加工中心的电气与PLC控制276

9.4.1 立式加工中心的结构276

9.4.2 立式加工中心的运动形式及控制要求277

9.4.3 立式加工中心的电气与PLC控制分析278

9.5 本章小结283

9.6 思考与练习283

第10章 机床电气与PLC控制系统设计284

10.1 机床电气控制系统设计的基本内容和一般原则285

10.1.1 机床电气控制系统设计的基本内容285

10.1.2 机床电气控制线路设计的一般原则285

10.1.3 机床电气控制线路设计方法286

10.2 机床进给系统设计287

10.2.1 伺服电动机的基本选择287

10.2.2 伺服进给系统的稳态设计288

10.2.3 伺服进给系统的动态设计294

10.3 机床电气控制系统工艺设计298

10.3.1 机床电气设备总体配置设计298

10.3.2 机床电气元件布置图的设计及电器部件接线图的绘制298

10.3.3 清单汇总和说明书的编写299

10.4 机床PLC控制系统设计299

10.4.1 机床PLC控制系统设计的基本原则300

10.4.2 机床PLC控制系统设计的基本内容300

10.4.3 机床PLC控制系统设计的一般步骤300

10.5 本章小结301

10.6 思考与练习302

第11章 机床电气与PLC控制的实践环节303

11.1 基本实验304

11.1.1 低压电器的认识实验304

11.1.2 三相异步电动机Y-△降压启动及正／反转控制306

11.1.3 三相异步电动机能耗制动控制307

11.1.4 三相异步电动机变频调速控制308

11.1.5 直流电动机的调速实验309

11.1.6 可编程控制器的控制实验311

11.1.7 步进电动机的调速控制实验312

11.2 三相异步电动机的基本拆装实习313

11.2.1 异步电动机的拆卸313

11.2.2 电动机的装配314

11.3 机床电气与PLC控制的综合设计部分314

11.3.1 低压电器控制设计314

11.3.2 用可编程控制器对异步电动机可逆运行控制实验315

11.3.3 利用可编程控制器设计抢答器317

11.3.4 人行道按钮控制交通灯程序设计实验320

11.3.5 典型机床电气PLC控制设计321

附录A 常用电器图形符号323

附录B 常用电器文字符号327

附录C 《机床电气控制技术》专业词汇中英文对照329

参考文献330