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1.1 概论1

1.1.1 数控机床电气控制系统的组成1

第1章　绪论1

1.1.2 机床电气控制系统及其发展3

1.2 本课程的性质和任务6

习题6

第2章　数控机床常用低压电器7

2.1 低压电器的基本知识7

2.1.1 低压电器的分类7

2.1.2 低压电器的基本结构7

2.2 开关电器9

2.2.1 低压隔离器9

2.2.2 低压断路器12

2.2.3 主令电器13

2.3.2 接触器的结构及工作原理16

2.3 接触器16

2.3.1 接触器的用途及分类16

2.3.3 接触器的选择17

2.4 继电器18

2.4.1 电磁式继电器18

2.4.2 热继电器19

2.4.3 时间继电器20

2.4.4 速度继电器22

2.4.5 温度继电器22

2.4.6 液位继电器23

2.5 熔断器23

2.5.1 熔断器的结构和分类23

2.5.2 熔断器的技术参数23

2.6.2 电磁离合器24

2.6.1 电磁阀24

2.6 执行电器24

2.5.3 熔断器的选择24

2.6.3 电磁制动器25

习题26

第3章　常用电动机应用基础27

3.1 直流电动机应用基础27

3.1.1 直流电动机的工作原理和基本结构27

3.1.2 直流电动机的机械特性29

3.1.3 其他特性29

3.2 交流电动机应用基础30

3.2.1 三相异步电动机的工作原理30

3.2.2 三相异步电动机的基本结构31

3.2.3 其他特性32

3.3.1 步进电动机的工作原理33

3.3 步进电动机应用基础33

3.3.2 步进电动机的结构34

3.3.3 步进电动机的主要特性34

3.4 其他常用的电动机35

3.4.1 感应电动机35

3.4.2 同步电动机35

3.4.3 直线电动机35

3.4.4 伺服电动机36

3.5 电动机的保护37

3.5.1 短路保护37

3.5.2 过电流保护37

3.5.3 欠电流保护37

3.5.4 失压保护37

3.5.5 欠电压保护37

3.6.2 电动机形式的选择38

3.6.1 电动机种类的选择38

3.6.3 额定电压的选择38

3.5.6 过电压保护38

3.5.7 过载保护38

3.6 电动机的选择38

3.6.4 额定转速的选择39

习题39

第4章　电气控制基本环节40

4.1 三相异步电动机的启动控制40

4.1.1 三相鼠笼式异步电动机全压启动控制40

4.1.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动41

4.2 三相异步电动机的可逆运行44

4.2.1 电动机可逆运行的手动控制44

4.2.2 电动机可逆运行的自动控制45

4.3 三相异步电动机制动控制46

4.3.1 电磁抱闸制动和电磁离合器制动46

4.3.3 反接制动控制47

4.3.2 能耗制动控制47

4.3.4 电容制动48

4.4 其他功能控制电路49

4.4.1 点动与长动控制电路49

4.4.2 连锁控制和顺序启动50

4.4.3 多地点控制线路50

4.4.4 步进控制线路50

习题51

第5章　典型机床电气控制52

5.1 电气识图与制图基础知识52

5.1.1 电气控制系统图的基本表达方法52

5.1.2 电气原理图54

5.1.3 电器布置图55

5.1.4 电气安装接线图56

5.2.1 卧式车床主要结构57

5.2 CA6140车床电气控制系统57

5.2.2 CA6140卧式车床的运动形式和控制要求58

5.2.3 CA6140卧式车床电气原理图分析58

5.3 Z3040钻床电气控制系统59

5.3.1 钻床的主要结构和运动情况60

5.3.2 Z3040钻床电气原理图分析60

5.4　X62W铣床电气控制系统62

5.4.1　X62W铣床基本运动形式及控制要求62

5.4.2　X62W铣床电气原理图分析64

5.5.2 供电电源68

5.5.3 主轴及X、Y、Z轴伺服驱动工作原理68

5.5.1 数控立式铣床的控制要求68

5.5 数控铣床电气控制系统68

5.5.4 X、Y、Z轴电机控制电路分析71

习题72

第6章　电动机调速控制系统73

6.1 电动机调速的基本概念和指标73

6.1.1 调速的基本概述73

6.1.2 调速的性能指标73

6.2 直流调速控制系统74

6.2.1 直流电动机的调速方法74

6.2.2 3种调速方式性能比较76

6.3 交流调速控制系统77

6.3.1 交流调速的特点与分类77

6.3.2 交流电动机的变极调速77

6.3.3 交流电动机的串级调速79

6.3.4 交流电动机的变频调速80

习题86

第7章　PLC概论87

7.1　PLC的产生与发展87

7.1.1　PLC的产生87

7.1.2 PLC的定义87

7.1.3 PLC在国外的发展状况88

7.1.4　PLC在国内的发展状况88

7.1.5　PLC的发展趋势88

7.2 PLC的特点及主要功能89

7.2.1　PLC的特点89

7.2.2 PLC的主要功能90

7.2.3　PLC的分类91

7.3 PLC的基本结构92

7.3.3 I/O模块93

7.3.1 CPU93

7.3.2 存储器93

7.3.4 电源95

7.3.5 扩展接口95

7.3.6 通信模块95

7.3.7 其他智能模块95

7.4　PLC的软件及编程语言95

7.4.1 系统软件96

7.4.2 用户程序96

7.4.3 编程工具98

7.5　PLC的工作原理99

7.5.1　PLC的工作方式99

7.5.2 PLC的工作执行过程100

7.6.4 编程指令的种类和数量101

7.6.3 扫描速度101

7.6.5 编程语言及编程手段101

7.6.1 存储容量101

7.6.2 I/O点数101

7.6　PLC的主要性能指标101

7.6.6 高级模块102

习题102

第8章　S7-200系列PLC程序编制103

8.1　S7-200系列PLC的组成及性能103

8.1.1 硬件系统的基本构成103

8.1.2　S7-200系列PLC的主要性能指标105

8.1.3 外端子图105

8.2 PLC的内部元件及寻址方式106

8.2.1 软元件（软继电器）106

8.2.2 软元件类型及功能107

8.2.3 数据类型及寻址方式109

8.3　S7-200系列PLC基本指令系统112

8.3.1 位逻辑指令112

8.3.2 定时器指令115

8.3.3 计数器指令117

8.4　S7-200系列PLC功能指令118

8.4.1 功能指令的分类及用途118

8.4.2 传送类指令119

8.4.3 比较指令121

8.4.4 移位与交换指令122

8.4.5 数字运算类指令123

8.4.6 逻辑操作指令125

8.4.7 程序控制指令126

8.4.8 高速计数指令128

8.5.1 梯形图的结构规则131

8.5 PLC的编程及应用131

8.5.2 基本程序段133

8.5.3 常用基本程序举例134

8.6 编程软件STEP7-Micro/WIN 32使用方法介绍138

8.6.1 编程软件的系统要求138

8.6.2 软件的安装139

8.6.3 硬件的连接139

8.6.4 显示界面及各部分功能141

8.6.5 编程方法146

习题147

第9章　PLC应用设计150

9.1 PLC控制系统设计方法及步骤150

9.1.1 PLC控制系统设计的基本原则150

9.1.2 PLC控制系统的设计步骤150

9.1.4 PLC机型的选择151

9.1.3 PLC控制系统设计的任务151

9.1.5 I/O地址分配152

9.1.6 系统设计153

9.1.7 总装和统调153

9.2 节省I/O点数的几种方法154

9.2.1 减少输入点数的措施154

9.2.2 减少输出点数的措施155

9.3 提高PLC控制系统可靠性的措施155

9.3.1 PLC对工作环境的要求156

9.3.2 PLC对供电的要求156

9.3.3 PLC控制系统的布线要求158

9.3.4 PLC控制系统的接地要求159

9.3.5 冗余系统与热备用系统159

9.3.6 故障的检测与诊断160

9.4.1 PLC在数控机床上的应用161

9.4 PLC的应用实例161

9.4.2 PLC在QCS014液压试验台改造中的应用169

9.4.3 PLC在大小球分选机控制中的应用174

习题178

第10章　S7-200系列PLC的自动化网络通信180

10.1 计算机通信简介180

10.1.1　概述180

10.1.2 串行通信的信号传输182

10.1.3　工厂自动化通信网络183

10.1.4　通信网络的传输介质184

10.1.5 计算机通信的国际标准185

10.2 S7-200系列PLC的通信方式与通信参数的设置185

10.2.1 S7-200系列PLC的通信方式185

10.2.2 S7-200系列PLC支持的通信协议186

10.2.3 S7-200系列PLC通信的网络部件188

10.2.4 网络读写指令189

10.2.5　S7-200通信扩展模块190

10.2.6　通信设置190

10.3 计算机与PLC的通信190

10.3.1 用Micro Computing软件实现PLC与计算机的通信191

10.3.2 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计191

10.3.3　使用工控组态软件实现通信191

10.3.4　使用串行通信控件实现通信192

10.3.5　使用STEP7-Micro/WIN 32软件在PPI工作模式下实现通信194

习题194

附录1 常用电气图形符号新旧对照表（GB 4728—85）195

附录2 常用基本文字符号新旧对照表199

附录3 常用辅助文字符号新旧对照表200

附录4 西门子S7-200系列PLC CPU规范200

参考文献202