现代电气自动控制技术
《现代电气自动控制技术》是2009年6月1日由人民邮电出版社出版的图书。
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《现代电气自动控制技术》是2009年6月1日由人民邮电出版社出版的图书。
第1章 电气控制技术 1
1.1 低压控制电器基础 1
1.1.1 电磁式控制电器的电磁机构 2
1.1.2 电磁式控制电器的执行机构 5
1.2 常用控制电器 9
1.2.1 手动电器 9
1.2.2 自动电器 14
1.2.3 现代低压电器 23
习题与思考题 31
第2章 电气控制线路的基本环节 32
2.1 绘制电气原理图的基本要求 32
2.1.1 常用电气图形符号及文字符号的国家标准 32
2.1.2 电气原理图的绘制原则 34
2.1.3 图面区域的划分 35
2.1.4 符号位置的索引 35
2.2 电气控制系统的基本环节 36
2.2.1 异步电动机启动控制电路 36
2.2.2 异步电动机正反转控制电路 44
2.2.3 异步电动机制动控制电路 46
2.2.4 双速异步电动机的高低速控制 48
2.2.5 组成电气控制系统的基本规律 50
2.2.6 电液控制 55
2.2.7 电动机的保护环节 59
习题与思考题 62
第3章 典型生产机械电气控制系统分析 63
3.1 CA6140车床电气控制系统 63
3.1.1 主要结构及运动特点 63
3.1.2 CA6140车床电气控制系统分析 64
3.2 T68镗床电气控制系统 66
3.2.1 主要结构及运动特点 66
3.2.2 电气控制系统分析 67
3.3 X62W铣床电气控制系统 71
3.3.1 主要结构及运动特点 71
3.3.2 电气控制系统分析 72
3.4 Z3040钻床电气控制系统 77
3.4.1 主要结构和运动特点 77
3.4.2 电气控制系统分析 78
3.5 提升机TKD电气控制系统 81
3.5.1 提升机的运动特点 81
3.5.2 TKD中的磁放大器、自整角机电路 83
3.5.3 TKD主电路 90
3.5.4 TKD测速电路 92
3.5.5 TKD控制电路 93
习题与思考题 105
第4章 电气控制系统的设计 106
4.1 电气控制系统设计的基本任务 106
4.1.1 电气控制系统设计的基本要求 106
4.1.2 电气控制系统设计的基本内容和设计步骤 107
4.2 电气原理图设计的一般原则 109
4.3 电气原理图的设计方法及设计实例 113
4.3.1 分析设计法 113
4.3.2 逻辑设计法 116
4.4 电气元件参数计算及选择 117
4.4.1 异步电动机启动、制动电阻计算 117
4.4.2 鼠笼型异步电动机能耗制动参数计算 118
4.4.3 控制变压器容量计算 119
4.4.4 常用电器元件的选择 119
习题与思考题 123
第5章 数字控制技术 125
5.1 数控技术概述 125
5.1.1 机床数字控制技术 125
5.1.2 数控机床 126
5.1.3 数控技术的发展 130
5.2 计算机数控(CNC)系统 132
5.2.1 CNC系统的组成 133
5.2.2 CNC装置的功能 134
5.2.3 CNC装置插补原理 135
5.3 数控机床的伺服驱动系统 143
5.3.1 伺服系统的性能 144
5.3.2 伺服系统的执行组件 144
5.3.3 开环伺服系统 151
5.3.4 闭环伺服系统 154
5.4 数控机床的检测装置 163
5.4.1 概述 163
5.4.2 旋转变压器 164
5.4.3 感应同步器 165
5.4.4 光栅 167
5.4.5 编码器 170
5.5 加工中心 172
5.5.1 加工中心的分类 173
5.5.2 加工中心的结构 174
5.5.3 加工中心的数控系统 175
习题与思考题 179
第6章 可编程序控制器控制技术 181
6.1 可编程序控制器概述 181
6.1.1 PLC的产生 181
6.1.2 PLC的特点 183
6.1.3 PLC的分类 184
6.1.4 PLC的应用 186
6.1.5 PLC的发展趋势 187
6.2 可编程序控制器的基本原理 188
6.2.1 PLC的硬件框图及各部分作用 188
6.2.2 PLC的内部编程器件 192
6.2.3 PLC的基本原理与工作方式 194
6.3 欧姆龙可编程序控制器的基本组成和功能 199
6.3.1 CPM1A系列PLC的基本组成 199
6.3.2 CPM1A型PLC的功能 202
6.3.3 CPM1A型的继电器区与数据区 203
习题与思考题 208
第7章 PLC控制系统的设计 210
7.1 CPM1A型PLC的编程语言及指令系统 210
7.1.1 CPM1A型PLC的编程语言 210
7.1.2 PLC的指令系统 211
7.2 梯形图程序设计的规则及方法 220
7.2.1 梯形图基本编程规则 220
7.2.2 梯形图基本设计方法 221
7.3 PLC控制系统设计与应用 224
7.3.1 PLC控制系统设计的内容与步骤 224
7.3.2 PLC在阀门控制系统中的应用 225
7.3.3 PLC的功能与应用 226
习题与思考题 226
附录1 国产低压电器产品型号编制办法 229
附录2 电气图常用图形及文字符号新旧对照表 235
参考文献 241
《现代电气自动控制技术(第2版)》从三个方面--电气控制技术、数字控制技术和可编程序控制器(PLC)控制技术，对现代电气自动控制技术进行了全面的阐述。书中以实际的典型生产机械为例，根据实用性的要求，从传统的继电-接触器控制系统，到数字控制系统、可编程序控制器控制系统，详细地阐述了控制系统的组成及工作原理。《现代电气自动控制技术(第2版)》主要内容包括常用低压电器及继电-接触器控制的典型环节，常用机床、矿山提升机等典型生产机械控制电路分析，控制电路的设计，数控技术及数控机床控制电路分析，可编程序控制器原理及应用等。《现代电气自动控制技术(第2版)》可作为高等院校机、电类专业本科生的教材，特别适合于从事电气控制的设计、制造及运行的工程技术人员阅读。
在环境保护方面，空调和制冷系统正采用包括HFC和天然制冷剂在内的对环境无害的制冷剂；在节约能源方面，空调和制冷工业的每一次技术进步都体现在节能型压缩机和高效运行的制冷系统的问世。
电气自动化技术《电机及电力拖动》、《工厂电气控制设备》、《可编程序控制器及应用》、《单片机及接口技术应用》、《电力电子技术及应用》、《过程控制系统》、《工厂供电系统》等核心课程，以及钳工初级工、电工初...
就业还可以，但并不是什么高薪行业。
关于家庭电气自动控制技术相关问题的研究
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围绕家庭电气自动控制技术的相关问题进行浅析并展开探究。
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由于伴随着持续发展的自动控制、现代通信、计算机技术,这就逐步产生智能化建筑,所谓的智能小区则是扩展与延伸智能化大楼,人们往往借助优化考虑小区建筑群的服务、结构、管理、系统这四个基本要素,提供出一个便利、舒适、投资合理、安全、温馨、效率高的人居环境。以便可以将当前我国住宅建设科技含量增强与发展加快的要求。
《现代电气控制技术》在介绍传统的低压电器、典型的控制线路以及设计方法的基础上，系统地介绍了现代电气控制系统的构成和特点。内容包括常用低压控制电器、基本电气控制线路、继电—接触器电气控制线路设计、典型的电气控制线路分析、现代低压电器、可编程控制器原理及应用、通用变频器及其应用、数控机床、现场总线网络电气控制系统以及电气系统的可靠性设计。《现代电气控制技术》既保留了传统的电气控制内容，又系统介绍了当今先进的电气控制技术。
第 1章 自动控制技术概述
1.1 引言............................................................................................................................................ 1
1.2 高技术和新技术基本特征......................................................................................................... 1
1.3 实用自动控制特点及内容......................................................................................................... 4
1.3.1 特点................................................................................................................................. 4
1.3.2 内容................................................................................................................................. 4
1.4 习题............................................................................................................................................ 8
第2 章 传感器的结构原理
2.1 传感器概述................................................................................................................................ 9
2.1.1 传感器概念...................................................................................................................... 9
2.1.2 传感器的应用.................................................................................................................. 9
2.2 电阻式传感器........................................................................................................................... 10
2.2.1 原理............................................................................................................................... 10
2.2.2 结构类型........................................................................................................................ 11
2.3 电感式传感器........................................................................................................................... 14
2.3.1 原理............................................................................................................................... 15
2.3.2 电感式传感器的主要形式............................................................................................ 15
2.4 电容式传感器........................................................................................................................... 18
2.4.1 原理............................................................................................................................... 18
2.4.2 结构类型........................................................................................................................ 18
2.4.3 电容式传感器的优缺点................................................................................................ 20
2.5 光电式传感器........................................................................................................................... 20
2.5.1 光电元件........................................................................................................................ 20
2.5.2 光电传感器的应用实例................................................................................................ 24
2.6 光纤传感器............................................................................................................................... 26
2.6.1 工作原理........................................................................................................................ 26
2.6.2 结构类型........................................................................................................................ 28
2.7 霍尔传感器............................................................................................................................... 31
2.7.1 原理............................................................................................................................... 31
2.7.2 霍尔元件的基本结构.................................................................................................... 33
2.7.3 霍尔元件的使用方法.................................................................................................... 33
2.8 温度传感器............................................................................................................................... 34
2.8.1 热电偶测温原理............................................................................................................ 36
2.8.2 热电偶结构.................................................................................................................... 36
2.8.3 热电偶的使用................................................................................................................ 37
2.8.4 热电偶的补偿导线........................................................................................................ 38
2.8.5 热电偶使用注意事项.................................................................................................... 40
2.8.6 热电偶故障及其修复方法............................................................................................ 41
2.8.7 热敏电阻温度传感器性能参数.................................................................................... 41
2.8.8 集成温度传感器............................................................................................................ 42
2.9 气体传感器............................................................................................................................... 43
2.9.1 半导体气体传感器结构................................................................................................ 43
2.9.2 应用举例........................................................................................................................ 44
2.10 磁性传感器............................................................................................................................. 46
2.10.1 压磁式传感器.............................................................................................................. 46
2.10.2 磁电式传感器.............................................................................................................. 49
2.11 其他形式传感器..................................................................................................................... 52
2.11.1 涡流传感器.................................................................................................................. 53
2.11.2 压电式传感器.............................................................................................................. 55
2.11.3 振弦式传感器.............................................................................................................. 57
2.11.4 湿度传感器.................................................................................................................. 58
2.11.5 等强度应变梁传感器.................................................................................................. 62
2.11.6 商业电子秤用传感器.................................................................................................. 65
2.12 传感器的现状及存在问题..................................................................................................... 67
2.13 习题........................................................................................................................................ 72
第3 章 参数检测
3.1 力参数检测............................................................................................................................... 73
3.1.1 扭转力矩检测................................................................................................................ 73
3.1.2 压（拉）力检测............................................................................................................ 83
3.1.3 张力检测........................................................................................................................ 86
3.1.4 应力检测........................................................................................................................ 88
3.2 热参数检测............................................................................................................................... 94
3.2.1 热敏电阻检测法............................................................................................................ 94
3.2.2 热电偶检测法................................................................................................................ 96
3.3 声参数检测............................................................................................................................... 97
3.3.1 声强测定原理................................................................................................................ 98
3.3.2 测定方法........................................................................................................................ 99
3.4 光参数检测............................................................................................................................. 100
3.4.1 测定原理...................................................................................................................... 100
3.4.2 检测方法...................................................................................................................... 101
3.5 电参数检测............................................................................................................................. 103
3.5.1 直流电流和直流电压的检测...................................................................................... 103
3.5.2 直流电功率检测.......................................................................................................... 106
3.5.3 交流电流和交流电压的检测...................................................................................... 107
3.5.4 交流电功率检测.......................................................................................................... 107
3.5.5 电参数测量注意事项.................................................................................................. 109
3.6 习题........................................................................................................................................ 110
第4 章 自动控制理论基础
4.1 系统动态过程分析基础......................................................................................................... 112
4.1.1 过渡过程及微分方程算子法...................................................................................... 112
4.1.2 结构图及传递函数...................................................................................................... 117
4.1.3 电路的导纳阻抗及传递函数表示方法...................................................................... 122
4.2 常用控制系统的基本类型..................................................................................................... 126
4.2.1 单回路系统.................................................................................................................. 126
4.2.2 多回路系统.................................................................................................................. 126
4.2.3 串级系统...................................................................................................................... 127
4.2.4 比值系统...................................................................................................................... 128
4.2.5 复合系统...................................................................................................................... 129
4.3 自动控制系统典型环节......................................................................................................... 130
4.3.1 惯性环节...................................................................................................................... 130
4.3.2 比例环节...................................................................................................................... 131
4.3.3 积分环节...................................................................................................................... 132
4.3.4 滞后环节...................................................................................................................... 134
4.3.5 振荡环节...................................................................................................................... 135
4.3.6 微分环节...................................................................................................................... 136
4.4 PID 调节器.............................................................................................................................. 137
4.4.1 比例（P）调节器........................................................................................................ 139
4.4.2 积分（I）调节器......................................................................................................... 140
4.4.3 微分（D）调节器....................................................................................................... 141
4.4.4 比例积分（PI）调节器............................................................................................... 141
4.4.5 比例微分（PD）调节器............................................................................................. 144
4.4.6 比例积分微分（PID）调节器.................................................................................... 146
4.4.7 反馈网路带有电位计的调节器及惯性环节.............................................................. 151
4.5 最佳控制系统的标准及校正方法......................................................................................... 157
4.5.1 评价系统的主要指标.................................................................................................. 157
4.5.2 二阶闭环调节系统的最佳标准.................................................................................. 158
4.5.3 三阶闭环调节系统的最佳标准.................................................................................. 159
4.5.4 二阶或三阶最佳标准应用举例.................................................................................. 161
4.5.5 校正方法...................................................................................................................... 171
4.6 控制系统常用参数（公式）图表及符号说明..................................................................... 173
4.6.1 调节器的二阶最佳与三阶最佳比较.......................................................................... 173
4.6.2 电气传动常用调节对象的计算.................................................................................. 174
4.6.3 常用电气网路的复数阻抗.......................................................................................... 178
4.6.4 常用电子调节器的线路及特性.................................................................................. 180
4.6.5 符号说明...................................................................................................................... 183
4.7 习题........................................................................................................................................ 184
第5 章 计算机控制
5.1 结构特性................................................................................................................................ 189
5.2 指令功能................................................................................................................................ 193
5.2.1 指令符号的意义.......................................................................................................... 193
5.2.2 指令及地址.................................................................................................................. 194
5.3 应用举例................................................................................................................................ 203
5.3.1 工业顺序控制.............................................................................................................. 204
5.3.2 步进电机控制.............................................................................................................. 207
5.3.3 警报音变控制.............................................................................................................. 208
5.3.4 彩灯花样控制.............................................................................................................. 209
5.3.5 用单片机控制测量系统.............................................................................................. 210
5.4 习题........................................................................................................................................ 212
第6 章 接口技术
6.1 电平变换接口......................................................................................................................... 213
6.2 各类半导体器件间的接口..................................................................................................... 215
6.2.1 晶体管驱动TTL 电路的接口..................................................................................... 215
6.2.2 运算放大器与CMOS电路间的接口......................................................................... 216
6.2.3 CMOS 与TTL 的接口................................................................................................. 216
6.2.4 光敏器件同TTL 匹配的接口..................................................................................... 217
6.3 工业电气设备及大负载与低压半导体器件的接口............................................................. 217
6.3.1 工业电气设备与低压半导体器件的接口.................................................................. 218
6.3.2 大负载与低压半导体的接口...................................................................................... 218
6.4 阻抗匹配及负荷计算............................................................................................................. 220
6.4.1 阻抗匹配实例.............................................................................................................. 220
6.4.2 负荷计算...................................................................................................................... 223
6.5 D/A（数/模）转换及接口..................................................................................................... 224
6.5.1 D/A（数/模）转换原理.............................................................................................. 224
6.5.2 D/A（数/模）转换器及接口...................................................................................... 225
6.6 A/D（模/数）转换及接口..................................................................................................... 226
6.6.1 双积分A/D（模/数）转换原理................................................................................. 226
6.6.2 双积分A/D（模/数）转换器及接口......................................................................... 227
6.7 微机键盘、显示及通讯接口................................................................................................. 228
6.7.1 键盘接口...................................................................................................................... 228
6.7.2 显示器接口.................................................................................................................. 232
6.7.3 通讯接口...................................................................................................................... 233
6.8 习题........................................................................................................................................ 235
第7 章 执行机构
7.1 显示执行机构......................................................................................................................... 236
7.1.1 数字式.......................................................................................................................... 236
7.1.2 屏幕式.......................................................................................................................... 240
7.2 记录执行机构......................................................................................................................... 241
7.2.1 描笔式记录仪.............................................................................................................. 241
7.2.2 自动平衡记录器.......................................................................................................... 244
7.2.3 x-y 记录器.................................................................................................................... 245
7.2.4 光线示波器.................................................................................................................. 245
7.2.5 各种记录器的性能比较.............................................................................................. 247
7.3 电机执行机构......................................................................................................................... 248
7.3.1 电机的结构及使用...................................................................................................... 248
7.3.2 电机的选择.................................................................................................................. 251
7.3.3 电机容量计算.............................................................................................................. 255
7.4 开关执行机构......................................................................................................................... 257
7.4.1 接触器.......................................................................................................................... 257
7.4.2 继电器.......................................................................................................................... 260
7.4.3 半导体开关及机械开关.............................................................................................. 263
7.5 习题........................................................................................................................................ 266
第8 章 整机系统分析
8.1 整机系统设计......................................................................................................................... 267
8.1.1 整机系统设计方法...................................................................................................... 268
8.1.2 整机系统设计步骤...................................................................................................... 270
8.2 整机系统安装......................................................................................................................... 270
8.2.1 老化筛选...................................................................................................................... 270
8.2.2 结构布局...................................................................................................................... 271
8.2.3 部件安装...................................................................................................................... 271
8.2.4 整机连接...................................................................................................................... 274
8.3 整机系统调试和测量............................................................................................................. 276
8.3.1 调试过程中的测量...................................................................................................... 277
8.3.2 整机系统的调试.......................................................................................................... 283
8.4 整机系统考核......................................................................................................................... 290
8.5 习题........................................................................................................................................ 291
附录 A 习题参考答案....................................................................................................... 293
附录B 几种MCS-51单片机与其他器件的连接线路图.................................................... 296
参考文献............................................................................................................................. 301
2100433B
内容简介
本书是根据高校已普遍将低压电气控制技术和可编程控制器原理及应用两门课程合并为电气控制及PLC应用一门课程的情况，并充分考虑到现代电气控制技术的实际应用和发展趋势，结合培养高级工程技术应用型人才的定位而编写的。本书从实际工程应用出发，在强调知识实用性的层面上涵盖了现代电气控制技术及PLC应用两大部分，共分8章，主要包括常用低压电器、电气控制线路、PLC基础、S7-200系列PLC的硬件及其编程软件、S7-200系列PLC的基本指令及其应用、S7-200系列PLC常用功能指令及其应用、S7-200系列PLC通信与网络、PLC应用系统设计及实例。本书内容丰富、重点突出，同时配有大量实用的例题及习题，便于自学、易于教学。 2100433B
现代电气控制技术内容简介