PLC步進與伺服從入門到精通（簡體書）

本書從工程應用角度出發，首先介紹PLC步進與伺服的基礎知識，包括步進電機和伺服系統的概念及工作原理。然後詳細介紹三菱、西門子等品 牌步進電機與伺服系統及其功能。之後通過多個具體實例，深入淺出地講解步進與伺服在工程實踐中的應用過程，書中的每個實例均詳細給出了設計思路、設計步驟及程序代碼。
本書可以作為自學PLC步進與伺服工程人員的工具書，也可作為大專院校電氣工程及自動化、工業自動化、應用電子、計算機應用、機電一體化及其他相關專業的參考用書。

豈興明，清華大學工程熱物理博士學位，現任中國艦船研究設計中心高 級工程師，具有二十餘年自動化控制系統設計經驗。擔任1500噸級科考船、6500噸級救助船等多型號的動力系統主任設計師。

學習PLC步進與伺服系統的必讀開悟書
由淺入深，直擊要點，實用性強
詳細介紹了三菱、西門子等步進電機與伺服系統及其功能
結合實例，可與實際工程直接接軌
理論與實際操作相結合，讀者可以邊學邊用

基 礎 篇


第 1章 可編程控制器概述


1.1 PLC的發展


1.1.1 PLC的定義


1.1.2 PLC技術的產生


1.1.3 PLC的發展歷史


1.1.4 PLC技術的發展趨勢


1.2 PLC的功能特點和應用範圍


1.2.1 PLC的特點


1.2.2 PLC的應用範圍


1.3 PLC的基本結構與工作原理


1.3.1 PLC的基本結構


1.3.2 PLC的軟件系統


1.3.3 PLC的程序結構概述


1.3.4 PLC的掃描工作方式


1.3.5 PLC的工作原理


1.3.6 PLC的輸入/輸出原則


1.3.7 PLC的中斷處理


1.4 部分品牌PLC簡介


1.4.1 西門子PLC


1.4.2 三菱PLC


1.5 本 章 小 結


第 2章 步進電動機及驅動器概述


2.1 步進電動機的發展


2.1.1 步進電動機現狀


2.1.2 步進電動機發展趨勢


2.2 步進電動機的分類


2.2.1 按運動方式分類


2.2.2 按電動機輸出轉矩分類


1.2.3 按轉矩產生的工作方式分類


2.2.4 按勵磁組數分類


2.2.5 按電流極性分類


2.3 步進電動機驅動器


2.3.1 驅動器系統組成


2.3.2 驅動器參數說明


2.3.3 驅動器使用方法


2.3.4 驅動器連接電路


2.4 本 章 小 結


第3章 步進電動機工作原理


3.1 磁阻式步進電動機


3.1.1 磁阻式步進電動機的結構


3.1.2 磁阻式步進電動機的運行方式


3.1.3 小步距角步進電動機


3.1.4 反應式步進電動機的結構形式


3.2 永磁式步進電動機


3.2.1 單定子結構


3.2.2 兩定子結構


3.3 混合式步進電動機


2.3.1 永磁感應子式步進電動機的結構


3.3.2 永磁感應子式步進電動機工作原理


3.4 特種步進電動機


3.4.1 特微型永磁步進電動機


2.4.2 機電混合式步進電動機


3.4.3 直線和平面步進電動機


3.5 本 章 小 結


第4章 伺 服 系 統 概 述


4.1 伺服系統的發展


4.1.1 液壓及氣動伺服系統的發展


4.1.2 電氣伺服系統的發展


4.2 伺服控制系統結構功能


4.2.1 伺服系統結構


4.2.2 伺服系統功能


4.3 伺服控制系統的組成


4.3.1 自動控制理論中的伺服系統


4.3.2 電氣控制系統中的伺服設備


4.3.3 電―液控制系統中的伺服設備


4.3.4 電―氣控制系統中的伺服設備


4.4 伺服控制系統分類


4.4.1 按參數特性分類


4.4.2 按驅動元件類型分類


4.4.3 按控制原理分類


4.4.4 按機床加工系統分類


4.5 伺服控制系統的特點


4.5.1 伺服系統精度


4.5.2 伺服系統穩定性


4.5.3 響應及寬調速特性


4.6 本 章 小 結


第5章 伺服系統原理


5.1 步進式伺服系統原理


5.1.1 控制脈衝發生器


5.1.2 環分電路


5.1.3 驅動電路


5.1.4 步進電動機


5.2 電―液伺服系統原理


5.2.1 伺服閥


5.2.2 液壓馬達


5.2.3 液壓缸的基本原理


5.2.4 反饋傳感器


5.3 氣動伺服系統原理


5.3.1 氣動伺服系統構成


5.3.2 氣動伺服系統氣路原理


5.4 直流伺服系統原理


5.4.1 整流驅動裝置原理


5.4.2 直流PWM伺服驅動裝置的工作原理


5.4.3 直流系統控制電路原理


5.4.4 測速元件工作原理


5.5 交流伺服系統原理


5.5.1 伺服控制單元基本原理


5.5.2 功率放大單元原理


5.5.3 感應電動機原理


5.5.4 反饋元件原理


5.6 數字伺服系統原理


5.6.1 控制計算機及接口原理


5.6.2 模擬低通濾波器原理


5.6.3 自整角機―數字轉換器原理


5.7 本 章 小 結





提 高 篇


第6章 PLC的基本指令系統


6.1 指令系統的基本知識


6.1.1 數制


6.1.2 數據類型


6.2 位邏輯指令


6.2.1 觸點指令


6.2.2 線圈指令


6.2.3 RLO操作指令


6.2.4 立即讀與立即寫


6.3 比較指令


6.4 轉換指令


6.5 計數器指令


6.6 數據塊操作指令


6.7 邏輯控制指令


6.8 運算指令


6.8.1 整數運算指令


6.8.2 浮點運算指令


6.8.3 賦值指令


6.9 程序控制指令


6.10 定時器指令


6.11 累加器指令


6.12 本 章 小 結


第7章 PLC控制系統的設計方法


7.1 安全用電常識


7.1.1 觸電的原因和危害


7.1.2 觸電的種類和形式


7.1.3 安全措施


7.1.4 觸電的急救


7.2 PLC控制系統的設計流程


7.2.1 PLC控制系統的基本原則


7.2.2 PLC控制系統的設計內容


7.2.3 PLC控制系統的設計步驟


7.3 PLC的硬件系統設計選型方法


7.3.1 PLC硬件系統設計基本流程


7.3.2 機型選擇


7.3.3 容量選擇


7.3.4 I/O模塊的選擇


7.3.5 電源模塊及編程器的選擇


7.3.6 分配PLC的I/O地址，繪製PLC外部I/O接線圖


7.4 PLC的控制程序設計方法


7.5 設計經驗與注意事項


7.6 本 章 小 結


第8章 步進電動機系統設計


8.1 步進電動機特性


8.1.1 靜態特性


8.1.2 運行特性


8.1.3 頻率特性


8.1.4 機械諧振與阻尼特性


8.1.5 步距誤差特性


8.2 控 制 系 統


8.2.1 開環系統


8.2.2 閉環系統


8.3 參 數 測 試


8.3.1 靜態參數測試


8.3.2 動態參數測試


8.4 參 數 選 型


8.4.1 參數估算


8.4.2 參數設定


8.5 數 學 模 型


8.5.1 狀態變量與傳遞函數


8.5.2 動態特性模型


8.5.3 加減速模型


8.6 振動與噪聲及阻尼處理


8.6.1 振盪和失步


8.6.2 振盪和噪聲


8.6.3 低頻振盪的抑制


8.7 本 章 小 結


第9章 伺服系統設計


9.1 伺服系統需求分析


9.1.1 伺服系統需求


9.1.2 伺服系統優點


9.1.3 伺服系統技術要求


9.2 伺服系統總體方案設計


9.2.1 伺服系統總體方案初步制訂


9.2.2 伺服系統穩態設計


9.2.3 建立系統數學模型及動態設計


9.3 電―液伺服系統分析與設計


9.3.1 電―液伺服系統總體方案設計


9.3.2 電―液伺服系統穩態設計


9.3.3 電―液伺服系統數學模型


9.3.4 電―液伺服系統動態分析


9.4 氣動伺服系統設計


9.4.1 氣動伺服系統總體方案設計


9.4.2 氣動伺服系統穩態設計


9.4.3 氣動伺服系統數學模型


9.4.4 氣動系統動態分析


9.5 直流伺服系統設計


9.5.1 直流伺服系統整體設計


9.5.2 直流伺服系統穩態設計


9.5.3 直流伺服系統數學模型


9.5.4 直流伺服的動態分析設計


9.6 交流伺服系統設計


9.6.1 交流伺服系統總體設計


9.6.2 交流伺服系統穩態設計


9.6.3 交流伺服系統動態數學模型


9.6.4 交流伺服系統動態分析


9.7 全數字伺服系統


9.7.1 全數字伺服系統總體設計


9.7.2 全數字伺服系統穩態設計


9.7.3 數字控制程序設計


9.8 本 章 小 結


第 10章 步進伺服系統維護與故障分析


10.1 步進電機和伺服電機維護與保養


10.1.1 步進電機維護要點與保養步驟


10.1.2 伺服電機維護要點與保養步驟


10.2 步進電機及驅動器典型故障分析


10.2.1 反應式步進電機及驅動器典型故障分析


10.2.2 永磁式步進電機及驅動器典型故障分析


10.3 伺服電機及驅動器典型故障分析


10.3.1 直流伺服電機及伺服系統典型故障分析


10.3.2 交流伺服電機及伺服系統典型故障分析


10.4 部分品牌PLC通用步進、伺服系統簡介


10.4.1 西門子PLC通用步進、伺服系統


10.4.2 三菱PLC通用步進、伺服驅動系統


10.5 本 章 小 結





實 踐 篇


第 11章 西門子工程常用步進電動機控制實例


11.1 S7-200 PLC驅動步進電動機實例


11.1.1 S7-200 PLC下步進電動機控制系統功能說明


11.1.2 系統硬件選型與搭建


11.1.3 電氣控制原理圖


11.1.4 系統軟件程序設計


11.2 S7-300 PLC驅動步進電動機實例


11.2.1 S7-300 PLC下步進電動機控制系統功能說明


11.2.2 系統硬件選型與搭建


11.2.3 電氣控制原理圖


11.2.4 系統軟件程序設計


11.3 工控機驅動步進電動機實例


11.3.1 工控機控制下步進電動機控制系統功能說明


11.3.2 系統硬件選型與搭建


11.3.3 電氣控制原理圖


11.3.4 系統軟件程序設計


11.4 本 章 小 結


第 12章 三菱步進伺服系統的控制應用技術


12.1 三菱伺服系統模塊組成


12.1.1 MR-J2S-A伺服驅動器結構與功能


12.1.2 伺服電動機原理及其功能


12.2 三菱交流伺服系統各端子功能以及內部電路


12.2.1 三菱交流伺服系統外圍接線


12.2.2 三菱交流伺服系統各端子及功能說明


12.2.3 三菱伺服系統接口說明


12.3 三菱伺服系統的工作模式


12.3.1 三菱MR-J2S-A伺服系統位置控制模式


12.3.2 三菱MR-J2S-A伺服系統速度控制模式


12.3.3 三菱MR-J2S-A伺服系統轉矩控制模式


12.4 三菱伺服系統的設計


12.4.1 三菱MR-J2S-A伺服系統控制模式選擇


12.4.2 三菱伺服電動機型號選擇


12.4.3 三菱伺服系統其他配件規格選擇


12.4.4 三菱伺服電氣接線圖


12.4.5 三菱伺服軟件選擇


12.4.6 三菱伺服系統MR-J2S-A基本參數設置


12.5 本 章 小 結


第 13章 步進伺服系統綜合應用實例


13.1 西門子數控伺服系統在軋輥車床的應用


13.1.1 西門子840D數控伺服系統及軋輥車床基本概念


13.1.2 西門子840D數控伺服系統硬件配置


13.1.3 基於西門子840D系統的軋輥車床軟件配置


13.2 電―液伺服系統在仿形銑床上的典型應用


13.2.1 仿形銑床的基本概念


13.2.2 電―液伺服系統下仿形銑床的基本參數


13.2.3 仿形銑床的基本控制方式


13.2.4 數字隨動銑床


13.2.5 液壓伺服下仿形銑床的檢修方式


13.3 基於DSP的混合式步進電動機伺服系統


13.3.1 基於DSP的混合式步進電動機系統功能說明


13.3.2 系統硬件設計


13.3.3 系統軟件設計


13.4 本 章 小 結


參 考 文 獻


附錄1 自動控制系統常用元器件及說明


附錄2 CNC常用術語中英文對照表