本書根據(jù)機械類專業(yè)機電傳動與控制課程教學(xué)大綱編寫。全書共分10章,內(nèi)容包括緒論、機電傳動與控制的基礎(chǔ)知識、直流電機、交流電動機、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)、電動機的選擇、可編程控制器、變頻器、人機界面及組態(tài)軟件和控制電機等。全書力求機電結(jié)合,涵蓋了機械專業(yè)中所有強電的部分,保證了知識體系的完整性,內(nèi)容由淺入深,便于自學(xué)。同時本書依托增強現(xiàn)實(AR)技術(shù),將視頻等數(shù)字資源與紙質(zhì)教材交互,為讀者和用戶帶來更豐富有效的閱讀體驗。在出版社網(wǎng)站課件/配套資源欄目提供有免費電子資源,供讀者和用戶參考。
本書可作為高等院校機械工程類專業(yè)本科學(xué)生學(xué)習(xí)的教材,也可供從事機電一體化技術(shù)工作的相關(guān)人員參考。
創(chuàng)新應(yīng)用型數(shù)字交互規(guī)劃教材︱機械工程是圍繞全國教育人才發(fā)展中長期規(guī)劃(20102020年)中國制造2025制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南等綱領(lǐng)性文件,在上海市機械專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會和上海市機械工程學(xué)會先進制造技術(shù)專業(yè)委員會的牽頭、指導(dǎo)下,由上?茖W(xué)技術(shù)出版社組織國內(nèi)高等院校及國內(nèi)外大型名企共同編寫而成的一套將數(shù)字資源與紙質(zhì)書交互融合的本科教材。該套教材的出版,立足于滿足經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級急需的智能制造業(yè)創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的需求,有望在一定程度上推動高等教育多樣化發(fā)展、優(yōu)化專業(yè)和課程結(jié)構(gòu)、提高專業(yè)課程設(shè)置與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的匹配程度、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。教材特色如下:
1.創(chuàng)新課程設(shè)置,優(yōu)化實踐環(huán)節(jié)。充分考慮國家對智能制造人才培養(yǎng)的政策和制度層面的要求,改進傳統(tǒng)教科書內(nèi)容陳舊、滯后于時代和行業(yè)發(fā)展的狀況,植入企業(yè)的相關(guān)內(nèi)容和案例,確保教材在內(nèi)容上技術(shù)先進、工藝領(lǐng)先、案例新穎;并在每章開始增設(shè)與國際工程教育認(rèn)證接軌的學(xué)習(xí)成果達成要求,進一步拓寬學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的國際化視野。
2.創(chuàng)新編寫模式,實現(xiàn)"產(chǎn)教研用"融合。由教指委、行業(yè)協(xié)會、名企、高校共同參與編寫,充分發(fā)揮學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會和行業(yè)組織在教材建設(shè)中的作用,以企業(yè)需求為導(dǎo)向,內(nèi)容技術(shù)互補、資源共享,突出專業(yè)和應(yīng)用實踐特色。
3.創(chuàng)新內(nèi)容形式,優(yōu)化教學(xué)方式。突破傳統(tǒng)教材模式,依托增強現(xiàn)實(AR)技術(shù),將智能制造仿真場景、實驗實訓(xùn)操作視頻、材料顯微組織放大圖片、智能機器人技術(shù)演示、國內(nèi)外名企案例展示等多種數(shù)字資源與紙質(zhì)產(chǎn)品交互,以直觀、形象、標(biāo)準(zhǔn)、泛在(便。┑姆绞教峁┙o學(xué)生,幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)興趣,改進學(xué)習(xí)效果,促進學(xué)習(xí)方式的變革。
4.出版新媒體服務(wù)到位。數(shù)字交互資源可后臺實時更新;教材免費提供電子教學(xué)資源,在我社官網(wǎng)瀏覽下載。
機電傳動與控制課程是機械類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課,是機械類人才學(xué)習(xí)電氣知識的主要課程。本課程以電動機、控制元件及控制系統(tǒng)為主線,將機電傳動的基礎(chǔ)知識、電動機特性、常規(guī)控制元件、典型控制線路及現(xiàn)代機械設(shè)備中所需要的先進控制技術(shù),如可編程控制器、變頻器和組態(tài)軟件技術(shù)有機銜接起來,構(gòu)成一個完整的體系。
本書根據(jù)學(xué)科發(fā)展及其內(nèi)在規(guī)律,把機械類專業(yè)所需的強電控制知識都集中在一起,避免了不必要的重復(fù),節(jié)省了學(xué)時,加強了系統(tǒng)性,注重理論聯(lián)系實際。全書共分10章。第1章為緒論。第2章為基本知識,已經(jīng)具備相關(guān)知識的可以跳過這一章節(jié)。第3、第4章分別介紹了直流電動機和交流電動機的工作原理及其特性。由于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實際中,第5章介紹了繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中用到的常用電器和基本控制線路等。第6章介紹了電動機選擇。隨著微型計算機的出現(xiàn)和迅速發(fā)展,可編程控制器在機電傳動中廣泛使用。第7章介紹了可編程控制器的原理和使用。同時變頻器的使用越來越普遍,第8章介紹了變頻器的原理和使用。第9章介紹了人機界面及組態(tài)軟件,適應(yīng)目前觸摸屏和組態(tài)軟件的普及應(yīng)用。隨著機電傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展,控制電機作為一種重要的檢測、控制元件,用得愈來愈多,故第10章介紹了目前典型的控制電機的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、性能和應(yīng)用。
相比其他同類教材,本書創(chuàng)新融入了數(shù)字交互資源,通過手機等移動端掃描教材中相應(yīng)位置,可以觀看視頻,了解實物的實際工作過程和軟件具體操作過程,使學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)更加直觀和產(chǎn)生興趣。本書從第2章起各章后附有思考與練習(xí),并在出版社網(wǎng)站(www.sstp.cn)課件/配套資源欄目給出部分練習(xí)題的答案和提示,以便讀者自學(xué)。
本書由華東理工大學(xué)機械教學(xué)團隊編寫。具體編寫分工如下:
吳清編寫第1、 7、 10章,夏春明編寫第5、 8、 9章,顏建軍編寫第2、 4章,李錦編寫第3、 6章;全書由吳清統(tǒng)稿。在本書的資料收集和整理過程中,張詩雨、余靜、余夏輝、曹煒、曹默、羅巍巍、馬暢、沈天柱、尚文、張濱、朱佳華、盛然給予了很大的幫助,在此表示感謝。
由于編者水平所限,書中可能存在錯誤或不足之處,敬請廣大讀者批評指正。
編者
吳清,男,華東理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院教師,高級實驗師職稱。專長學(xué)科模式識別、工業(yè)自動化、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和機電一體化應(yīng)用。有一定的教材編撰經(jīng)驗
第1章 緒論
1.1 機電傳動與控制的目的和任務(wù)
1.2 機電傳動與控制的發(fā)展概況
1.3 機電傳動與控制課程的性質(zhì)與特點
1.4 本教材的內(nèi)容安排
第2章 機電傳動與控制的基礎(chǔ)知識
2.1 電磁知識
2.2 控制系統(tǒng)
2.3 動力學(xué)基礎(chǔ)
2.4 生產(chǎn)機械的機械特性
2.5 機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件
2.6 機電傳動系統(tǒng)過渡過程
第3章 直流電機
3.1 工作原理和基本結(jié)構(gòu)
3.2 直流發(fā)電機
3.3 直流電動機
3.4 直流電動機的機械特性
3.5 直流他勵電動機的啟動
3.6 直流他勵電動機的調(diào)速
3.7 直流他勵電動機的制動
第4章 交流電動機
4.1 三相異步電動機的工作原理和基本結(jié)構(gòu)
4.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路
4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性
4.4 三相異步電動機的工作特性
4.5 三相異步電動機的啟動特性
4.6 三相異步電動機的調(diào)速特性
4.7 三相異步電動機的制動特性
4.8 單相異步電動機
第5章 繼電器-接觸器控制系統(tǒng)
5.1 常用低壓電器
5.2 電氣控制線路的繪制
5.3 三相異步電動機的控制線路
5.4 三相異步電動機的調(diào)速及軟啟動
5.5 直流電動機的控制線路
第6章 電動機的選擇
6.1 電動機容量選擇原則
6.2 不同工作制下電動機容量選擇
6.3 電動機的種類、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速及形式的選擇
第7章 可編程控制器
7.1
PLC的產(chǎn)生與發(fā)展
7.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
7.3 PLC的性能指標(biāo)
7.4 PLC的編程語言
7.5 西門子S7-200系列PLC
7.6 三菱Q系列PLC
7.7 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟
7.8 PLC的硬件設(shè)置
7.9 PLC的軟件設(shè)計
第8章 變頻器
8.1 概述
8.2 工作原理
8.3 通用變頻器的外部接口電路、基本功能及使用
8.4 變頻器調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計
8.5 變頻器外圍設(shè)備的選用及安裝
第9章 人機界面及組態(tài)軟件
9.1 人機界面
9.2 組態(tài)軟件基礎(chǔ)知識
第10章 控制電機
10.1
伺服電動機
10.2 力矩電動機
10.3 微型同步電動機
10.4 無刷直流電動機
10.5 舵機
10.6 步進電動機
參考文獻