本书内容共分六章，第一章绪论，介绍机电控制系统的发展历史、基本含义、有关概念和基本要求；第二章机电控制系统的驱动电动机，集中介绍常用电动机的结构、工作原理及运行特性；第三章自动控制基础，简述了自动控制的基本概念、原理及控制系统的常用分析方法；第四章常用低压电器，介绍电气控制系统中常用低压电器元件的工作原理、技术指标、图形和文字符号及用途；第五章机电控制系统，介绍常规电气线路的基本控制原则和典型生产机械的常规电气控制线路，并结合实例着重分析了直流电动机、交流电动机控制系统和步进电动机驱动系统；第六章可编程序控制器，介绍可编程控制器的发展历史和工作原理，并重点介绍了西门子S7-200系列可编程控制器程序的常用指令及控制系统的设计方法。



        本书的特点是：本着专业技术课程切合工程应用的教学原则，层次清晰地构建了电气控制技术从常规继电器—接触器控制到可编程控制器控制的完整体系，并把所涉及的电机与电气控制技术等方面的专业知识用一种新的体系组织起来。注重理论联系实际，突出现代电气控制的新技术和新产品。各章均有丰富的设计实例和习题，有利于学生掌握现代机电控制原理和工程设计方法。



        本教材适合作为高职高专院校电气自动化技术、机电一体化技术、生产过程自动化技术、数控技术以及相关专业的电机与拖动控制技术、电气控制技术、可编程控制器应用等课程教材，还可以作为成人教育、机电行业的工程技术人员的参考书或培训资料。

        为适应高等职业技术教育的需要，以培养高等技术应用型专门人才为目标，用电子技术改造传统产业，促进国民经济发展，这就需要一批机电一体化的复合型人才。为适应机电一体化专业及非电子类专业学生尽快掌握电方面的综合知识，我们编写了这本《电机与控制技术》，该书从机电控制技术需要出发，集电机、电机拖动、自动控制技术、电气控制技术与可编程控制器于一体，涉及的基础理论和实际知识面广，是电学、磁学、电磁学、动力学等学科知识的综合。而用理论分析各种电机的实际问题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和工程分析方法，并结合具体案例。通过本课程的学习，学生能掌握电机拖动控制等必备的基础理论知识，掌握常用的开环、闭环控制系统的工作原理、特点及应用场所，具备一定的分析及处理机电控制系统的实际能力，并了解最新控制技术在机电设备中的应用。



        根据编者多年的实践和教学经验，发现由于受课时的限制，电气自动化、机电一体化、数控等相关专业学生开设的机械类课程较多，而电类专业课程较少并且不系统，本书从工业电气控制设备制造及系统安装、调试、维护及技术管理工作的需要出发，独自建立了内容比较全面的体系，以培养高等技术应用型专门人才为目标，编者在编写中注重内容和体系的改革，针对机电类专业对职业技术人员的知识和能力要求，经过对课程改革方案认真地讨论和研究，最终确定以机电装置原动机驱动系统为主线，着重于机电结合、机电控制，把“电机与电机拖动”、“自动控制原理”、“可编程序控制器应用”、“ 机电控制系统”等多门课程的内容用一种新的体系组织起来，在讲述机电控制所需要的最基本、最适用的电学知识的基础上，力图以掌握基本概念，强化实际应用为重点，使学生在规定的学时内掌握机电控制所需要的最基本、最适用的电学知识，以培养学生专业实践适应能力和应变能力。



        本教材适合作为高职高专院校电气自动化技术、机电一体化技术、生产过程自动化技术、数控技术以及相关专业的电机与拖动控制技术、电气控制技术、可编程控制器应用等课程教材，还可以作为成人教育、机电行业的工程技术人员的参考书或培训资料。



        本书由姚永刚教授担任主编，张智先、吴建远担任副主编，具体编写分工为：姚永刚编写了第一、三章，张智先编写了第二章，吴建远编写了第五章，范峥编写了第六章，张士磊编写了第四章。



        全书由田坤教授主审，提出了许多宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢。此外，在本书的编写过程中参阅了多种同类教材和著作，特向其编、著者致谢。



        限于编者知识水平，书中疏漏和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。                                                



        编  者



        2010.3

第一章  绪论 1

第一节  机电控制系统的发展概况 1

第二节  控制系统的基本概念 2

一、系统及控制系统 2

二、控制系统的分类 3

第三节  本课程的性质、任务和学习方法 4

第二章  机电控制系统的驱动电动机 5

第一节  直流电动机 5

一、直流电动机工作原理 5

二、直流电动机运行特性 6

三、他励直流电动机的机械特性 8

四、他励直流电动机的起动、调速、制动运行特性 11

第二节  交流异步电动机 22

一、三相异步电动机的工作原理 22

二、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 23

三、三相异步电动机的工作特性 28

四、三相异步电动机的起动、调整和制动的运行控制 29

五、三相交流电动机的选择 39

第三节  伺服电动机 41

一、直流伺服电动机 41

二、交流伺服电动机 42

第四节  步进电动机 45

一、步进电动机的基本结构与工作原理 46

二、步进电动机的起动和高频运行 50

本章小结 51

思考题 51

第三章  自动控制基础 54

第一节  概述 54

一、自动控制的基本概念 54

二、自动控制理论的内容 56

三、自动控制系统的基本构成 57

四、控制系统的分类 58

第二节  自动控制系统性能及评价 60

一、自动控制系统的基本要求 60

二、自动控制系统的性能指标 61

第三节  控制系统的数学模型 63

一、建立系统微分方程的一般步骤 63

二、传递函数 64

三、动态结构图 64

第四节  控制系统的时域分析 65

一、典型输入信号 65

二、一阶系统分析 66

三、二阶系统分析 67

本章小结 70

思考题 70

第四章  常用低压电器 72

第一节  低压电器的基本知识 72

一、低压电器的分类 72

二、低压电器的基本结构 73

第二节  主电路中常用的低压电器元件 75

一、刀开关 75

二、组合开关 76

三、低压断路器 76

四、熔断器 78

第三节   控制电路中常用的低压电器元件 85

一、电磁式继电器 85

二、时间继电器 86

三、热继电器 89

四、速度继电器 91

五、干簧继电器 91

六、固态继电器 92

七、主令电器 94

八、信号灯 100

本章小结 100

思考题 101

第五章  机电控制系统 103

第一节  继电器—接触器控制系统 103

一、电气控制系统图及有关规定 103

二、三相异步电动机起动控制电路 106

三、三相异步电动机正反控制线路 109

四、三相异步电动机制动控制电路 112

五、其他基本控制电路 116

六、三相异步电动机有级调速控制电路 119

第二节  直流电动机控制系统 121

一、直流电动机调速的分类 121

二、直流调速系统的方案选择 122

三、直流电动机闭环调速系统 124

第三节  交流电动机控制系统 130

一、交流调速的原理和分类 130

二、异步电动机的调压调速系统 130

三．异步电动机变频调速系统 131

第四节  步进电动机控制系统 139

一、步进电动机的驱动方式 139

二、步进电动机的驱动电路 142

三、步进电动机的运行特性及影响因素 144

四、步进电动机的选用原则 146

五、步进电动机应用举例 148

本章小结 149

思考题 150

第六章  可编程控制器 152

第一节  可编程序控制器概述 152

一、可编程序控制器的产生与发展 152

二、可编程序控制器的应用与特点 153

三、可编程序控制器的分类 155

第二节  可编程控制器的结构和工作原理 156

一、可编程控制器的结构 156

二、可编程序控制器的工作原理 160

三、PLC的编程语言 161

四、PLC控制与继电器控制的区别 162

第三节  S7系列可编程控制器简介 164

一、S7-200系列PLC的组成 164

二、S7系列PLC的寻址方式 167

三、S7-200系列PLC内部元器件 169

四、S7-200 PLC有效编程范围 172

第四节  S7系列可编程控制器的指令系统 173

一、基本逻辑指令 173

二、定时器计数器指令 180

三、算术及增减指令 184

四、传送移位类指令 187

五、逻辑操作指令 190

六、程序控制指令 192

第五节  典型电路的PLC程序设计 195

一、延时脉冲产生电路 195

二、瞬时接通/延时断开电路 196

三、延时接通／延时断开电路 197

四、脉冲宽度可调电路 197

五、计数器的扩展 198

六、长定时电路 198

七、闪烁电路 199

八、报警电路 200

第六节  可编程控制器控制系统的设计及应用 201

一、PLC应用系统设计的内容和原则 202

二、可编程控制器系统设计步骤 204

三、PLC应用举例 205

本章小结 209

思考题 209

附录A  电气图常用新旧图形符号和文字符号对照表 213

附录B  S7-200系列PLC有效编程范围 216

参考文献 218

无