全书以“能力本位”课程思想为主导，摆脱“学科本位”课程思想的束缚，打破原来的课程界限，以工程应用的需要重组教学内容。将原“机床电气控制与PLC”和“电机与控制”课程的内容进行优化衔接、定向选择和合理取舍，建立了一种全新的、结构综合化的课程体系。 本书内容简明扼要，图文并茂，通俗易懂。主要内容有变压器、常用电动机、常用低压电器、电气控制电路基本环节、典型设备的电气控制电路分析、可编程控制器的基础知识、FX2N系列可编程控制器及指令系统和可编程控制器的编程方法及应用等。     读者对象：本书可作为高职高专机电一体化、机械工程及自动化等机电类专业的教材，也可供电气工程技术人员参考。

前 言 电机与设备电气控制是高职高专机电类专业的专业主干课。它是将电机与控制、继电接触器控制和可编程控制器（PLC）控制技术整合到一起的新型教材。 该教材以学生的就业需求为导向，打破原来的课程界限，以工程应用的需要重组教学内容。将传统的《机床电气控制与PLC》和《电机与控制》的内容进行优化衔接、定向选择和合理取舍，将两者的内容紧密地结合了起来，建立了一种全新的、结构综合化的课程体系。经过优化、整合后的教材进一步拓宽了专业课程覆盖面，体现了传统工程、现代工程技术和非技术要求的融合，摆脱了片面追求知识的广博和片面强调单一技能的现象，更注重学生应用能力的提高和综合素质的培养。在一定程度上解决了各阶段教学环节因时空分离所造成的理论与实践的脱节。 本书内容分为三大部分，共8章。第一部分（第1～2章）主要阐述变压器和常用电动机的工作原理和使用方法。详细介绍了异步电动机、简单阐述了直流电动机、简明扼要地介绍了机电类专业常用控制电机等教学内容。第二部分（第3~5章）主要介绍继电接触器控制技术，阐述了常用低压电器、电气控制电路的基本环节和典型设备电气控制电路分析等基本教学内容。在编写时淡化低压电器的工作原理，强调低压电器的选用；精简机床的电气控制分析，增加起重机等其他设备的电气控制分析。第三部分（第6~8章）介绍PLC控制技术，选择了具有代表性的三菱FX2N系列产品，详细介绍了PLC的工作原理、FX2N的指令系统（包括基本指令和常用功能指令）、PLC程序设计和PLC控制系统的应用设计等内容。编写时注重教学内容的更新，增加PLC的新知识，紧跟时代的发展，力求将最新的行业知识介绍给读者。 本书在教学的使用过程中，可根据专业的不同、课时的多少进行增减，有些内容可安排在实训、实验和课程设计中进行。由于课程三大部分既相互联系，又相互独立，可供分别开设“电机与控制”、“机床电气控制”及“可编程控制器应用技术”三门课程的院校选用。 本书由成都电子机械高等专科学校谢志萍、王显涛、雷莉萍、罗凤曼和郑向华编写。第1章由雷莉萍编写，第4章由罗凤曼编写，第5章由郑向华编写，其余章节由谢志萍编写。王显涛负责全书的习题编写。 本书编者尽心尽力而为，但由于编者水平有限，书中难免有疏漏及错误之处，恳请专家和同行批评指正。 编 者 2011年7月

目 录 第1章 变压器 1 1.1 变压器的结构及工作原理 1 1.1.1 变压器的结构及其分类 1 1.1.2 变压器的工作原理 3 1.2 变压器的功能及运行特性 6 1.2.1 变压器的功能 6 1.2.2 变压器的运行特性 9 1.3 三相变压器及特殊变压器 11 1.3.1 三相变压器 11 1.3.2 特殊变压器 12 1.4 变压器使用中的问题 15 1.4.1 变压器的铭牌 15 1.4.2 变压器的绕组极性 17 第2章 常用电动机 18 2.1 异步电动机 18 2.1.1 三相异步电动机的结构 18 2.1.2 三相异步电动机的工作原理 20 2.1.3 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 22 2.1.4 三相异步电动机的启动 26 2.1.5 三相异步电动机的调速、反转与制动 29 2.1.6 三相异步电动机的铭牌数据及使用 30 2.1.7 单相异步电动机 32 2.2 直流电动机 35 2.2.1 直流电动机的工作原理 36 2.2.2 直流电动机的结构 37 2.2.3 直流电动机的分类及机械特性 39 2.2.4 直流电动机的调速 43 2.2.5 直流电动机的启动、反转和制动 45 2.3 常用控制电动机 47 2.3.1 控制电动机概述 47 2.3.2 步进电动机 48 2.3.3 伺服电动机 51 第3章 常用低压电器 54 3.1 常用低压电器的基础知识 54 3.1.1 低压电器的分类 54 3.1.2 电磁式低压电器基本结构 55 3.2 接触器 58 3.2.1 接触器的分类及工作原理 59 3.2.2 接触器的技术参数及选用 60 3.3 继电器 62 3.3.1 电流继电器 63 3.3.2 电压继电器 64 3.3.3 中间继电器 64 3.3.4 时间继电器 65 3.3.5 热继电器 68 3.3.6 速度继电器 70 3.4 熔断器 71 3.4.1 熔断器的种类及结构 72 3.4.2 熔断器的技术参数及典型产品 73 3.4.3 熔断器的选用 74 3.5 开关电器 75 3.5.1 刀开关 75 3.5.2 转换开关 76 3.5.3 低压断路器 77 3.6 主令电器 79 3.6.1 控制按钮 79 3.6.2 行程开关 81 3.6.3 万能转换开关 82 第4章 电气控制电路基本环节 84 4.1 电气控制系统图的绘制规则和常用符号 84 4.1.1 电气图常用的图形符号、文字符号和接线端子标记 84 4.1.2 电气图的绘制原则 85 4.2 电气控制系统的基本控制电路 89 4.2.1 自锁与互锁控制 89 4.2.2 点动和长动控制 90 4.2.3 多地和多条件控制 91 4.2.4 正、反转控制 91 4.2.5 顺序控制 94 4.3 异步电动机的启动控制 95 4.3.1 直接启动 96 4.3.2 定子串电阻（或电抗器）降压启动 96 4.3.3 星—三角形（Y一△）降压启动 97 4.3.4 自耦变压器降压启动 97 4.3.5 电动机启动方法的选择 98 4.4 异步电动机的制动控制 99 4.4.1 能耗制动 99 4.4.2 反接制动 100 4.5 异步电动机的调速控制 101 4.5.1 变转差率调速 101 4.5.2 变极调速 101 4.5.3 变频调速 103 4.6 电气控制系统常用的保护环节 105 4.6.1 短路保护 105 4.6.2 过载保护 105 4.6.3 过电流保护 105 4.6.4 失压保护 106 4.6.5 欠压保护 106 4.6.6 过电压保护 107 4.6.7 其他保护 107 第5章 典型设备的电气控制电路分析 108 5.1 CA6140型普通车床电气控制电路分析 108 5.1.1 主要结构及运动特点 109 5.1.2 电气控制要求 109 5.1.3 CA6140型车床的控制线路 110 5.2 Z3040型摇臂钻床电气控制分析 112 5.2.1 钻床结构与运动形式 112 5.2.2 电力拖动特点与控制要求 113 5.2.3 电气控制电路分析 113 5.3 X62W型铣床电气控制分析 117 5.3.1 主要结构和运动特点 117 5.3.2 电力拖动特点与控制要求 118 5.3.3 电气控制电路分析 118 5.3.4 X62W型卧式万能铣床电气控制特点 124 5.4 5吨桥式起重机的电气控制分析 124 5.4.1 桥式起重机结构及运行特点 124 5.4.2 桥式起重机电力拖动及控制要求 125 5.4.3 5吨桥式起重机的控制电路分析 126 第6章 可编程控制器的基础知识 130 6.1 可编程控制器概述 130 6.1.1 PLC的发展历史 130 6.1.2 PLC的特点 131 6.1.3 PLC的应用领域 133 6.1.4 PLC的发展趋势 134 6.2 PLC系统的组成及分类 136 6.2.1 PLC的硬件结构 136 6.2.2 PLC的软件组成 137 6.2.3 PLC的分类 138 6.3 PLC的编程方法与工作原理 141 6.3.1 PLC的编程方法 141 6.3.2 PLC的工作原理 143 第7章 FX2N系列可编程控制器及指令系统 147 7.1 FX2N系列可编程控制器及其性能 147 7.1.1 FX系列PLC型号名称的含义 147 7.1.2 FX系列PLC性能简介 148 7.2 FX2N系列PLC的编程元件 151 7.3 FX2N系列可编程控制器的基本逻辑指令 158 7.4 FX2N系列可编程控制器的常用功能指令 165 7.4.1 功能指令的基本格式 165 7.4.2 FX2N系列PLC的常用功能指令 167 第8章 可编程控制器的编程方法及应用 178 8.1 梯形图程序的特点及绘制原则 178 8.1.1 梯形图的特点及编程规则 178 8.1.2 常用基本环节的梯形图编程 180 8.2 PLC程序设计方法 183 8.2.1 梯形图的经验设计法 183 8.2.2 根据继电器电路图设计梯形图程序 186 8.2.3 梯形图的顺序控制设计法 188 8.3 顺序控制梯形图的编程方式 192 8.3.1 使用STL指令的编程方式 192 8.3.2 使用启—保—停电路的编程方式 198 8.4 可编程控制器在工业中的应用 203 8.4.1 PLC控制系统的设计步骤 203 8.4.2 减少输入/输出点的方法 205 8.4.3 可编程控制器的应用举例 207 习题 221 第1章 变压器 221 第2章 常用电动机 222 第3章 常用低压电器 223 第4章 电气控制电路基本环节 223 第5章 典型设备的电气控制电路分析 225 第6章 可编程控制器的基础知识 225 第7章 FX2N系列可编程控制器及指令系统 226 第8章 可编程控制器的编程方法及应用 227 参考文献 231

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