机床电气控制技术（第2版）.pdf

普通高等教育“十二五”机电类规划教材 机床电气控制技术（第 2 版）鲁远栋张明军程艳婷等编著 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING内 容 简 介本书从机床电气自动控制的原理和应用出发，把握典型机床的电气自动控制系统的应用特点，讲解了相应的数控系统的原理。本书系统地介绍了常用低压电器、常用电动机的应用基础、电气控制的基本控制电路、CNC、各种电动机驱动器、可编程控制器以及典型机床的电气与 PLC 控制等内容。本书特点：首先，基础知识讲解透彻，介绍了机床电气控制的基础知识、基本控制电路及控制系统等；其次，本书以机电控制为主线，系统全面地介绍机床电气控制的相关知识，对于学习机床电气控制及其具体应用有很大帮助。同时为教学需要，第 11 章进行典型的实验指导，便于教师教学与学生实践。本书既可作为各类高等学校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化的专业教材，也可供有关工程技术人员参考使用，也是广大电工和技术人员的自学用书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 机床电气控制技术/鲁远栋等编著 2 版 北京：电子工业出版社，2013.1（普通高等教育“十二五”机电类规划教材）ISBN 978-7-121-19022-3 机 鲁 机床电气控制 TG502.35 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2012）第 278239 号责任编辑：刘凡特约编辑：王燕刘丽丽印刷：装订：出版发行：电子工业出版社北京市海淀区万寿路 173 信箱邮编 100036 开本：7871 092 1/16 印张：21.5字数：550 千字印次：2013 年 1 月第 1 次印刷印数：4 000 册定价：49.00 元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。前 言 本书是根据全国高职教育协会专业指导委员会机电一体化专业教材的编写要求，按“一条主线，两个原则”的基本要求编写的。“一条主线”是指内容取舍始终围绕机床电气自动控制的应用主线，体现高职高专的应用性特点，又兼顾理论全面性地进行取材。“两个原则”一是体现以实例为核心，概念原理及元器件尽量结合图表和简单实例的原则；二是体现以学生为主体，系统而又循序渐进地进行讲述，并兼顾从简单到复杂的原则。在本书的编写形式、语言文字等方面，也充分考虑了学生的思维习惯，便于学生自学和复习。本书从机床电气自动控制的原理和应用出发，把握典型机床的电气自动控制系统应用的特点并讲解了相应的数控系统的原理。本书系统地介绍了常用低压电器、常用电动机的应用基础、电气控制的基本控制电路、CNC、各种电动机驱动器、可编程控制器，以及典型机床的电气与 PLC 控制等内容。与其他同类的参考书相比，本书介绍理论知识更为全面、易懂，而且实验内容与理论知识配套，是一本很好的专业课辅导用书和自学参考用书。本书特点 首先，基础知识讲解透彻，介绍了电气控制的基础知识、控制系统及各组成部分等；其次，本书最大特色是以机电控制为主线，书中系统而全面地介绍了机床电气控制相关知识，对于学习机床电气控制的具体应用有很大帮助。同时为教学需要，精心组织了一章具有代表性的实验指导，便于教师教学及学生实践。组织结构 全书共 11 章。内容包括低压电器、常用电动机的应用基础，以及基本控制电路、CNC和各种驱动器的简单介绍、可编程控制器，以及典型机床的电气与 PLC 控制等。为了体现重在应用的原则，使学生学有所用，本书在最后一章特地用整章篇幅对学生进行实训指导。本书的附录还提供了常用电器图形符号、常用电器文字符号和专业名词中英文对照等实用资料。读者对象 本书由浅入深、系统性强；内容翔实、实用易懂，既适合作为各类高等学校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化等有关专业的辅导用书，也可供有关工程技术人员参考使用，同时也是广大从事和电气控制技术专业有关的电工和技术人员的很好的自学用书。本书由鲁远栋、张明军、程艳婷等编著，其中程艳婷编写第 3 章部分内容、第 57 章，张明军编写第 8 章第 5 节、第 910 章、第 11 章部分内容，本书余下内容由鲁远栋、俞刚、黄雪峰编写。在此工作期间，谭连敏、焦向宾、赵志良、周玮、尚丽伟、王燕佳等老师和好友给予编著者极大的支持和鼓励，在此表示衷心感谢！同时参与本书编写工作的人员还有邹素琼、钟晓林、王娟、胡静、杨龙、张成林、方明、王波、陈小军、雷晓、李军华、陈晓云，在此一并表示感谢。配套服务 为机床电气控制技术读者和用户尽心服务，围绕相关技术、产品和项目市场，探讨应用与发展，发掘热点与重点；开展教学与培训。机床电气控制技术俱乐部 QQ：183090495，E-mai1：，欢迎机床电气控制技术爱好者和用户与作者联系。由于作者水平有限，书中难免有不恰当的地方，恳请广大读者批评指证。同时为了方便教师教学，还提供了本书的电子教案，相关电子教案请到华信教育资源网： 下载。编著者V目 录 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.21.2机床电气自动控制系统.6 1.2.1电气控制系统的组成.61.2.2机床电力拖动自动控制系统.71.3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.112.1.2常用低压电器.112.1.3常用低压电器的发展.122.2低压电器的基本结构.13 2.2.1电磁机构.142.2.2触点系统.152.2.3灭弧系统.152.3熔断器.17 2.3.1熔断器的结构和分类.172.3.2熔断器的主要参数.182.3.3熔断器的类型选择.182.3.4快速熔断器.192.4低压隔离器.20 2.4.1低压刀开关.202.4.2熔断式刀开关.222.4.3组合开关.232.5主令电器.24 2.5.1控制按钮.242.5.2行程开关.262.5.3万能转换开关.292.5.4主令控制器.302.6接触器.31 2.6.1接触器的结构及工作原理.312.6.2接触器的主要技术参数.32VI2.6.3常用接触器的主要技术数据.342.6.4接触器选用原则.362.7继电器.36 2.7.1电磁式继电器.372.7.2时间继电器.392.7.3热继电器.432.7.4速度继电器.462.8低压断路器.47 2.8.1低压断路器的结构及工作原理.472.8.2低压断路器的常用类别.482.8.3低压断路器的主要参数和技术数据.482.8.4低压断路器的控制特性.502.8.5低压断路器的选择及使用注意事项.502.9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.512.9.2常见电器故障诊断与维修.522.10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.583.1.2直流电动机的基本方程.663.1.3直流电动机的机械特性.683.1.4直流电动机的电气控制原理.713.2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.793.2.2三相异步电动机的机械特性.853.2.3异步电动机的启动、调速及制动控制.923.3步进电动机.98 3.3.1步进电动机的工作原理.983.3.2步进电动机的静态指标术语.1003.3.3步进电动机的应用.1003.4伺服电动机.100 3.4.1直流伺服电动机.1013.4.2交流伺服电动机.1023.5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 VII4.1.1常用电器的图形符号和文字符号.1064.1.2电气控制线路原理图的绘图规则.1064.1.3电气控制图的分类.1084.1.4电气图阅读的基本方法.1094.2典型基本控制电路.110 4.2.1点动与连续控制电路.1104.2.2正/反转控制电路.1124.2.3位置控制.1154.2.4其他控制电路.1184.3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.1214.3.2他励直流电动机的启动控制.1234.3.3直流电动机的调速控制.1254.3.4他励直流电动机正/反转控制电路.1314.3.5直流电动机的制动控制.1334.3.6直流电动机的保护.1354.4.三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.1354.4.2三相绕线式异步电动机降压启动控制.1394.4.3三相异步电动机的正/反转控制.1424.4.4三相异步电动机的制动控制.1444.4.5交流电动机多地及顺序控制.1474.5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.1515.1.2 CNC 系统的基本功能.1515.2数控系统的硬件.153 5.2.1 CNC 系统的硬件组成.1535.2.2 CNC 系统各组成部分工作原理.1545.3数控系统的软件.158 5.3.1 CNC 系统的软件功能.1585.3.2 CNC 系统软件功能的实现.1585.3.3 CNC 系统的软件结构.1615.4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 VIII6.1.1数控机床伺服系统概述.1646.1.2数控机床伺服系统的分类.1656.2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.1746.4.2 SPWM 变频控制器.1746.4.3交流伺服驱动器的信号连接.1756.5数控机床检测装置.176 6.5.1光栅传感器.1776.5.2脉冲编码器.1786.5.3感应同步器.1806.6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.1857.1.2 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.1907.3.2自动换挡的控制.1917.3.3齿轮自动换挡的操纵机构.1927.4主轴准停控制.1937.4.1概述.1937.4.2机械准停控制.1947.4.3电气准停控制.1957.5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.2028.1.2 PLC 的产生和发展.2028.1.3 PLC 的特点和应用.2048.1.4 PLC 的分类.2068.2 PLC 的组成及工作原理.208 8.2.1 PLC 的基本组成.2088.2.2 PLC 的工作原理.212IX8.3 PLC 的指令系统.215 8.3.1 PLC 的编程语言.2158.3.2 PLC 的基本指令.2168.3.3 PLC 的功能指令.2278.3.4逻辑运算指令.2318.3.5传送指令.2328.3.6移位和循环移位指令.2338.3.7数据转换指令.2368.3.8编码和译码指令.2378.4 PLC 的程序设计.238 8.4.1软件设计概述.2388.4.2梯形图和语句表编程简介.2408.4.3 PLC 应用程序编制举例.2428.5数控系统