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第1章 机床传动控制中的电动机1

主要内容1

学习重点及教学要求1

1.1 交流异步电动机的结构组成、工作原理、电磁转矩和机械特性1

1.1.1 交流异步电动机的结构组成2

1.1.2 交流异步电动机的工作原理2

1.1.3 交流异步电动机的铭牌4

1.1.4 交流异步电动机的电磁转矩与机械特性6

1.2 交流异步电动机的运行控制10

1.2.1 交流异步电动机的工作特性10

1.2.2 交流异步电动机的运行控制11

1.2.3 机床电动机的一般故障维修16

本章小结18

习题与思考题18

第2章 机床控制常用低压电器和图形符号说明19

主要内容19

学习重点及教学要求19

2.1 概述19

2.2 信号及控制电器22

2.2.1 非自动切换信号及控制电器22

2.2.2 自动切换信号及控制电器30

2.3 执行电器35

2.3.1 接触器35

2.3.2 交流固态继电器36

2.3.3 电磁执行电器39

2.4 保护电器42

2.4.1 熔断器42

2.4.2 热继电器43

2.4.3 电流和电压继电器45

2.4.4 电动机智能保护器46

2.4.5 漏电保护器47

2.5 机床控制中常用的其他器件49

2.5.1 常用检测仪表49

2.5.2 常用安装附件50

本章小结51

习题与思考题51

第3章 机床电气控制电路的基本环节53

主要内容53

学习重点及教学要求53

3.1 机床电气制图与识图基础53

3.1.1 电气原理图53

3.1.2 电气元件布置图55

3.1.3 安装接线图55

3.1.4 电气识图方法与步骤56

3.2 机床电气控制常用电路的基本环节56

3.2.1 机床的全电压启动控制电路57

3.2.2 机床的减压启动控制电路57

3.2.3 机床的点动、长动和停车控制58

3.2.4 机床电动机的软启动控制58

3.2.5 机床的多地点控制63

3.2.6 机床的联锁和互锁控制64

3.2.7 机床的正反向可逆运行控制64

3.3 机床控制的保护环节65

3.3.1 短路保护66

3.3.2 过电流保护66

3.3.3 过载（热）保护66

3.3.4 零电压与欠电压保护67

3.3.5 漏电保护67

3.4 机床电气控制线路常用的一些控制原则67

3.4.1 机床的行程控制原则67

3.4.2 机床的时间控制原则68

3.4.3 机床的速度控制原则70

3.4.4 机床的电流控制原则72

3.4.5 机床的频率控制原则72

3.5 机床中的电液控制74

3.5.1 液压系统的组成74

3.5.2 电磁换向阀75

3.5.3 液压系统工作自动循环控制电路75

本章小结77

习题与思考题78

第4章 机床控制中的PLC技术79

主要内容79

学习重点及教学要求79

4.1 PLC的快速入门79

4.1.1 PLC的基本概念79

4.1.2 PLC的基本结构及工作原理84

4.1.3 PLC的技术性能96

4.1.4 PLC的分类98

4.1.5 PLC的编程语言99

4.1.6 PLC的特殊功能101

4.2 德国西门子公司S7-200系列PLC的开发应用指南104

4.2.1 S7系列PLC型号名称的含义106

4.2.2 S7-200系列PLC的主要硬、软件性能指标110

4.2.3 S7-200系列PLC的13大编程软元（器）件——数据存储区115

4.2.4 S7-200系列PLC的基本指令121

4.2.5 S7-200系列PLC编程软件STEP7-Micro/WIN的使用说明170

4.2.6 S7-200 PLC的编程规则与技巧200

4.2.7 PLC控制中常用的基本电路编程环节206

4.2.8 控制系统设计及编程常用图232

习题与思考题236

第5章 典型机床的电气与PLC控制系统分析237

主要内容237

学习重点及教学要求237

5.1 识读和分析机床电气与PLC控制电路图的方法和步骤237

5.2 CA6140卧式车床的电气与PLC控制电路图分析240

5.2.1 CA6140卧式车床的机械结构和主要运动240

5.2.2 CA6140卧式车床的电气控制电路241

5.2.3 CA6140卧式车床的PLC控制系统分析243

5.3 C650卧式车床的电气与PLC控制电路图分析245

5.3.1 C650卧式车床的机械结构、运动形式、拖动形式及控制要求245

5.3.2 C650卧式车床的电气控制电路245

5.3.3 C650卧式车床的PLC控制系统分析247

5.4 Z3040摇臂钻床的电气与PLC控制系统分析251

5.4.1 Z3040摇臂钻床的机械结构和主要运动251

5.4.2 Z3040摇臂钻床的电气控制电路252

5.4.3 Z3040摇臂钻床的PLC控制系统分析254

5.4.4 Z3040摇臂钻床的常见电控故障分析257

5.5 平面磨床的电气与PLC电路图分析258

5.5.1 M7475型立轴圆台平面磨床的电气控制和PLC控制258

5.5.2 M7475型立轴圆台平面磨床的故障264

5.6 组合机床的电气与PLC控制电路分析264

5.6.1 组合机床的组成结构和工作特点265

5.6.2 深孔钻组合机床的PLC控制系统设计266

5.6.3 双头钻床的PLC控制系统设计270

5.7 PLC在数控机床中的工程应用分析272

5.7.1 数控机床中PLC的主要功能272

5.7.2 PLC与机床之间的信号处理过程273

5.7.3 数控机床中PLC控制程序的编制274

本章小结277

习题与思考题277

第6章 机床电气与PLC控制系统设计279

主要内容279

学习重点及教学要求279

6.1 机床电气控制系统设计的基本内容和一般原则280

6.1.1 机床电气控制系统设计的基本内容280

6.1.2 机床电气控制线路设计的一般原则280

6.2 拟定任务书，确定机床电力拖动方案和选择电动机283

6.2.1 拟定任务书283

6.2.2 确定电力拖动方式283

6.2.3 确定机床调速方案283

6.2.4 进行机床电动机的选择283

6.2.5 机床的启动、制动和反向要求289

6.3 机床电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法290

6.3.1 经验设计法290

6.3.2 逻辑设计法293

6.3.3 原理设计中应注意的几个问题296

6.4 选择电气元件297

6.4.1 继电器的选择297

6.4.2 接触器的选择303

6.4.3 熔断器的选择309

6.4.4 常用控制电器的选择311

6.4.5 常用低压开关的选择314

6.4.6 电磁铁的选择319

6.4.7 控制变压器的选择321

6.5 机床电气控制系统的工艺设计321

6.5.1 机床电气设备总体配置设计322

6.5.2 机床电气元件布置图的设计及电气部件接线图的绘制322

6.5.3 清单汇总和说明书的编写323

6.6 典型机床CW6163型卧式车床电气控制系统的设计案例324

6.6.1 CW6163型卧式车床的主要结构及设计要求324

6.6.2 CW6163型卧式车床电气控制线路图的设计324

6.6.3 CW6163型卧式车床电气元件的选择325

6.6.4 绘制电气元件布置图和电气安装接线图327

6.6.5 检查和调整电气元件328

6.6.6 电气控制柜的安装配线328

6.6.7 电气控制柜的安装检查329

6.6.8 电气控制柜的调试329

6.6.9 文档工作329

6.7 机床PLC控制系统的设计330

6.7.1 机床PLC控制系统设计的基本原则330

6.7.2 机床PLC控制系统设计的基本内容330

6.7.3 机床PLC控制系统设计的一般步骤330

6.7.4 机床PLC控制系统经典设计举例331

本章小结345

习题与思考题346

第7章 机床电气与PLC控制实验及课程设计指导347

主要内容347

学习重点及教学要求347

7.1 机床电气与PLC控制实验及课程设计基本要求和注意事项347

7.1.1 实验及课程设计前的准备347

7.1.2 实验及课程设计的实施进行347

7.1.3 实验及课程设计报告348

7.1.4 实验及课程设计中的安全事项348

7.1.5 实验及课程设计中要熟练掌握一些关键主要设备的性能348

7.2 机床电气控制部分实验指导349

7.2.1 实验1 三相异步电动机点动和长动（连续）控制实验349

7.2.2 实验2 三相异步电动机正反转控制实验350

7.2.3 实验3 三相异步电动机？-△启动控制实验356

7.2.4 实验4 三相异步电动机能耗制动控制实验359

7.2.5 实验5 多台三相异步电动机的顺序控制实验（顺启逆停）361

7.2.6 实验6 三相异步电动机的多地点控制实验365

7.2.7 实验7 三相异步电动机的减压启动控制实验366

7.2.8 实验8 三相异步电动机的反接制动控制实验368

7.2.9 实验9 双速异步电动机的高／低速制动控制实验370

7.2.10 实验10 三相异步电动机常用的保护控制实验374

7.3 机床PLC控制技术实验指导375

7.3.1 实验1 电动机PLC控制系统实验375

7.3.2 实验2 继电器类指令实验379

7.3.3 实验3 定时器类指令实验381

7.3.4 实验4 计数器指令实验383

7.3.5 实验5 微分指令、锁存器指令实验386

7.3.6 实验6 移位指令实验388

7.3.7 实验7 交通灯控制电路实验392

7.3.8 实验8 运料车控制电路实验394

7.3.9 实验9 混料罐控制实验399

7.4 机床电气与PLC控制课程设计指导402

7.4.1 课程设计1 多台电动机启动停止（顺启逆停）控制系统设计402

7.4.2 课程设计2 恒压供水控制系统设计409

7.4.3 课程设计3 搬运机械手控制系统设计422

7.4.4 课程设计4 PLC的顺序控制程序设计429

本章小结435

附录436

附录A 电气图常用图形符号和文字符号新／旧标准对照表436

附录B S7-200系列PLC的系统配置438

附录C S7-200系列PLC的常用指令439

附录D 常用的部分特殊标志位存储器SM444

参考文献446