電氣控製與PLC工程應用 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉美俊 著

圖書標籤:

• 電氣控製
• PLC
• 自動化
• 工業控製
• 機械工程
• 繼電器控製
• 可編程控製器
• 傳感器
• 執行器
• 電機控製

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111344018

商品編碼：29482986239

包裝：平裝

齣版時間：2011-09-01

基本信息

書名：電氣控製與PLC工程應用

定價：33.00元

作者：劉美俊

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2011-09-01

ISBN：9787111344018

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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內容提要

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《電氣控製與plc工程應用》從滿足教學要求和實際工程應用齣發，以三菱公司fx係列plc為背景，重點介紹瞭常用低壓電器、電氣控製電路基礎，plc的工作原理、係統配置、編程元件與指令係統、功能指令與常用功能模塊、plc程序設計方法、plc通信及網絡技術，詳細闡述瞭梯形圖程序的設計方法、plc係統設計與調試方法、plc在工程應用中應注意的問題，並且列舉瞭工程應用實例。
　　《電氣控製與plc工程應用》注重理論和實際應用相結閤，內容由淺人深、通俗易懂，既便於教學又利於自學，各章配有適量的習題。
　　《電氣控製與plc工程應用》可作為高等院校自動化、電氣工程、電子信息、機電一體化及其他有關專業的教材，也可供工程技術人員自學或作為培訓教材使用。

目錄

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前言
章　常用低壓電器
　1.1　低壓電器概述
　　1.1.1　低壓電器的分類
　　1.1.2　低壓電器的發展
　　1.1.3　低壓電器的基本結構
　1.2　刀開關與低壓斷路器
　　1.2.1　刀開關與組閤開關
　　1.2.2　低壓斷路器
　1.3　熔斷器與接觸器
　　1.3.1　熔斷器
　　1.3.2　接觸器
　1.4　繼電器與行程開關
　　1.4.1　繼電器
　　1.4.2　行程開關
　1.5　其他常用電器
　　1.5.1　接近開關
　　1.5.2　光電開關
　　1.5.3　控製按鈕
　思考與習題
第2章　電氣控製基礎
　2.1　電氣控製基礎知識
　　2.1.1　電氣控製係統圖及有關規定
　　2.1.2　繼電器—接觸器控製基本環節
　　2.1.3　電動機的保護環節
　2.2　三相異步電動機的控製
　　2.2.1　電動機減壓起動控製
　　2.2.2　電動機減壓製動控製
　　2.2.3　雙速異步電動機的高低速控製
　2.3　典型電氣電路分析與控製係統設計
　　2.3.1　c650型普通臥式車床電氣控製
　　2.3.2　z3040搖臂鑽床電氣控製
　　2.3.3　電氣控製電路設計
　思考與習題
第3章　plc概述
　3.1　plc性能簡介
　　3.1.1　plc的定義及特點
　　3.1.2　plc的主要功能
　　3.1.3　plc的應用領域
　3.2　plc的基本結構與工作原理
　　3.2.1　plc的硬件係統
　　3.2.2　plc的軟件係統
　　3.2.3　plc的工作原理
　　3.2.4　plc等效電路
　3.3　plc的分類與發展趨勢
　　3.3.1　plc的分類
　　3.3.2　plc的發展趨勢
　思考與習題
第4章　fx係列plc的編程 元件與基本指令
　4.1　fx係列plc簡介
　　4.1.1　fx係列plc性能比較
　　4.1.2　fx係列plc的係統配置
　4.2　fx係列plc的編程元件
　　4.2.1　輸入、輸齣繼電器
　　4.2.2　輔助、狀態繼電器
　　4.2.3　定時器與計數器
　　4.2.4　其他編程元件
　4.3　fx係列plc的基本邏輯指令與步進指令
　　4.3.1　fx係列plc的基本邏輯指令
　　4.3.2　fx係列plc的步進指令
　　4.3.3　基本邏輯指令的應用
　思考與習題
第5章　fx係列plc的功能指令與常用功能模塊
第6章　plc的程序設計方法
第7章　plc的通信及網絡技術
第8章　plc的工程應用
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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電力電子技術實用指南 內容梗概 本書旨在為讀者提供一套全麵、深入且實用的電力電子技術知識體係，涵蓋從基礎理論到前沿應用的各個方麵。內容結構清晰，循序漸進，既適閤初學者入門，也能夠滿足專業人士進階學習的需求。全書圍繞電力電子裝置的核心器件、基本原理、典型應用以及未來發展趨勢展開，旨在幫助讀者建立堅實的理論基礎，掌握實際操作技能，並深刻理解電力電子技術在現代工業和社會發展中的關鍵作用。 第一章：電力電子技術基礎 本章將係統闡述電力電子技術的核心概念和基本原理。首先，會詳細介紹電力電子技術的發展曆程及其在國民經濟中的重要地位，例如在能源轉換、工業驅動、綠色能源等領域的廣泛應用。接著，將深入剖析電力電子器件的基本特性，重點講解二極管、晶閘管（SCR）、門極可關斷晶閘管（GTO）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、功率MOSFET等關鍵器件的結構、工作原理、導通與關斷機製、電壓電流特性以及損耗分析。此外，還會介紹這些器件在不同應用場景下的選擇依據和技術要求。 為瞭理解功率器件的控製，本章還將引入脈衝寬度調製（PWM）技術。PWM是現代電力電子變換器中最核心的控製策略之一，它能夠通過改變脈衝信號的占寬比來調節輸齣電壓或電流的平均值，從而實現對功率變換器的精確控製。本章會詳細介紹不同類型的PWM策略，如單極性PWM、雙極性PWM、空間矢量PWM（SVPWM）等，並結閤數學模型和仿真波形進行深入解析，幫助讀者理解PWM信號生成機製及其對輸齣波形質量的影響。 同時，本章還將觸及電力電子係統的基礎組成和拓撲結構。一個典型的電力電子係統通常包括輸入濾波器、整流器、直流環節（包含儲能元件如電感和電容）、逆變器以及輸齣濾波器等部分。本章會簡要介紹這些組成部分的功用，並初步介紹幾種基本的電力電子變換器拓撲，如DC-DC變換器（升壓、降壓、升降壓）、AC-DC變換器（整流器）和DC-AC變換器（逆變器），為後續章節的深入學習打下基礎。 第二章：DC-DC變換器原理與設計 本章將聚焦於DC-DC變換器，這是電力電子技術中最基礎也是最廣泛應用的變換器類型之一。DC-DC變換器能夠將一個直流電壓轉換為另一個不同幅值的直流電壓，廣泛應用於電源管理、電池充電、太陽能光伏係統等領域。 本章將詳細介紹幾種經典的DC-DC變換器拓撲，包括： Buck（降壓）變換器： 講解其工作原理，包括功率開關導通和關斷兩個階段的電路分析，以及電感電流和輸齣電壓的紋波分析。討論其在不同負載條件下的性能錶現。 Boost（升壓）變換器： 闡述其升壓原理，分析電感能量存儲和釋放過程，以及輸齣電壓與占空比的關係。 Buck-Boost（升降壓）變換器： 介紹其升降壓功能，分析其混閤工作模式，並討論其正負輸齣特性。 SEPIC/Ćuk變換器： 介紹這些具有隔離功能的DC-DC變換器，分析其耦閤電感和電容的特性，以及它們在特定應用中的優勢。 在理論講解的基礎上，本章還將深入探討DC-DC變換器的設計過程。這包括： 器件選型： 如何根據功率、電壓、電流、開關頻率等參數選擇閤適的功率開關（MOSFET, IGBT）、續流二極管、電感和電容。 參數計算： 講解如何計算關鍵元件的參數，例如電感的電感值、電容的容值，以滿足紋波、效率等設計要求。 控製環路設計： 介紹DC-DC變換器的基本控製策略，如電壓模式控製和電流模式控製，以及PID控製器的設計方法，以保證係統穩定性和動態響應性能。 散熱設計： 討論功率器件的散熱問題，介紹散熱器的選型和安裝方法，確保係統在長時間工作下的可靠性。 此外，本章還將引入軟開關技術在DC-DC變換器中的應用，如零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS），分析其如何減小開關損耗，提高變換器效率，並降低電磁乾擾（EMI）。 第三章：AC-DC變換器（整流器） 本章將深入研究AC-DC變換器，即整流器。整流器是將交流電轉換為直流電的關鍵設備，是幾乎所有電力電子應用中最前端的環節。 本章將從以下幾個方麵進行闡述： 單相整流器： 單相半波整流器： 講解其基本工作原理、輸齣電壓特性、紋波係數以及負載要求。 單相全波整流器（中心抽頭變壓器）： 分析其工作過程，比較其與半波整流器的優劣。 單相橋式整流器： 重點介紹橋式整流器，分析其整流效果，並討論其在不同負載（阻性、感性）下的錶現。 三相整流器： 三相半波整流器： 講解其原理和輸齣特性。 三相全波橋式整流器： 這是工業中最常用的一種整流器。詳細分析其工作過程，輸齣電壓波形，以及與單相橋式整流器的區彆。 有源電力濾波器（APF）與功率因數校正（PFC）： 無功功率與功率因數： 解釋功率因數的重要性，以及傳統無源濾波器的局限性。 有源電力濾波器（APF）： 介紹APF的工作原理，如何通過補償諧波電流來改善電網質量，提高功率因數。 功率因數校正（PFC）電路： 詳細講解升壓型PFC電路的工作原理，如何通過控製PWM信號來強製電流與電壓同相位，實現高功率因數。介紹其在各種交直流電源中的應用。 多重化整流器： 介紹通過增加整流器數量和采用移相技術來減少輸齣脈動和提高功率因數的方法。 本章還將討論整流器在實際應用中的挑戰，例如高次諧波的産生、電網注入的諧波電流對其他設備的影響，以及如何通過設計和控製手段來解決這些問題。 第四章：DC-AC變換器（逆變器） 本章將聚焦於DC-AC變換器，即逆變器。逆變器是將直流電轉換為交流電的核心設備，是實現電能變頻、電網並網、不間斷電源（UPS）等功能的基礎。 本章將深入講解以下內容： 單相逆變器： 半橋逆變器： 分析其基本結構和工作原理，討論輸齣電壓的方波特性。 全橋逆變器： 講解其如何通過控製開關的組閤來産生更接近正弦波的輸齣。 三相逆變器： 三相橋式逆變器（120°導通模式，180°導通模式）： 詳細分析其工作過程，輸齣綫電壓和相電壓波形，以及其在中性點連接（NPC）和三電平逆變器中的應用。 空間矢量脈衝寬度調製（SVPWM）： 深入解析SVPWM的原理，如何通過選擇電壓矢量來生成任意頻率和幅值的交流輸齣，以及其在提高輸齣波形質量和效率方麵的優勢。 逆變器控製策略： 電壓外環，電流內環控製： 介紹這種經典的控製結構，如何通過PID控製器實現對輸齣電壓和電流的精確控製。 直接轉矩控製（DTC）： 講解DTC的工作原理，它如何通過直接控製電機的磁鏈和轉矩來實現快速響應和高魯棒性。 模型預測控製（MPC）： 介紹MPC在逆變器控製中的應用，以及其如何通過預測未來係統的行為來優化控製性能。 並網逆變器： 並網條件： 詳細討論逆變器並網時需要滿足的條件，如電壓、頻率、相位同步等。 鎖相環（PLL）： 介紹PLL在並網逆變器中的作用，如何實現與電網的精確同步。 無功功率補償和有功功率控製： 講解如何控製並網逆變器輸齣不同的有功和無功功率，以滿足電網調度的需求。 本章還將討論逆變器在電動機驅動、不間斷電源（UPS）、風力發電和太陽能光伏發電等領域的具體應用，以及它們在提高能源利用效率、減少環境汙染方麵的重要作用。 第五章：電力電子在工業傳動中的應用 本章將聚焦於電力電子技術在現代工業傳動係統中的核心地位和廣泛應用。工業傳動係統負責精確控製電機的速度、轉矩和位置，是自動化生産綫、機器人、電動汽車等領域不可或缺的關鍵技術。 本章將重點闡述以下內容： 異步電動機的變頻調速： V/f控製（恒壓頻比控製）： 介紹最基礎的變頻調速方法，分析其工作原理和適用範圍。 矢量控製（磁場定嚮控製）： 深入講解矢量控製的原理，如何將三相交流電機等效為直流電機進行控製，實現精確的轉矩和速度控製。分析其在高性能傳動係統中的優勢。 直接轉矩控製（DTC）： 再次強調DTC在異步電機傳動中的應用，及其快速動態響應的特點。 永磁同步電動機（PMSM）的驅動： PMSM的特點與優勢： 介紹PMSM的高功率密度、高效率等優點。 PMSM的控製策略： 講解PMSM的矢量控製（通常是id=0控製或最大轉矩/電流比控製），以及SVPWM在PMSM驅動中的應用。 PMSM在電動汽車和伺服係統中的應用： 結閤具體案例分析PMSM驅動係統的設計要點。 直流電機驅動： 有刷直流電機（BDCM）的調速： 介紹PWM斬波器對BDCM的調速原理。 無刷直流電機（BLDC）的驅動： 講解BLDC的換嚮原理（通常采用霍爾傳感器或無傳感器方法），以及其在低成本、高效率應用中的優勢。 再生製動與能量迴收： 再生製動原理： 解釋電機在減速過程中如何變成發電機，將機械能轉換為電能。 能量迴收係統： 介紹如何利用DC-DC或DC-AC變換器將電機産生的電能迴饋到電網或儲能裝置中，提高能源利用率。 特種電機驅動： 簡要介紹步進電機、開關磁阻電機等特種電機的驅動原理和應用場景。 本章還將討論工業傳動係統中對可靠性、效率、電磁兼容性（EMC）等方麵的要求，以及如何通過優化設計和控製來滿足這些要求。 第六章：電力電子在新興領域的應用與未來趨勢 本章將視野拓展到電力電子技術在日益重要的戰略新興領域的應用，並展望其未來的發展趨勢。 新能源發電係統： 太陽能光伏發電： 詳細介紹光伏逆變器（並網型、離網型、儲能型）的工作原理，MPPT（最大功率點跟蹤）技術的實現，以及光伏電站的係統集成。 風力發電： 闡述風力發電機組中變流器的作用，包括雙饋感應發電機和永磁直驅發電機的變流器拓撲和控製方法。 儲能係統（ESS）： 介紹儲能變流器（PCS）在電網側、用戶側儲能中的應用，包括能量調度、頻率支撐、削峰填榖等功能。 電動汽車（EV）與混閤動力汽車（HEV）： 車載充電機（OBC）： 介紹OBC的功率變換原理，包括隔離型DC-DC變換器和PFC電路。 DC-DC變換器： 講解在電動汽車中用於不同電壓等級（如12V、48V、高壓電池組）之間電能轉換的DC-DC變換器。 逆變器（驅動電機）： 再次強調逆變器在驅動電機中的作用，以及其對續航裏程和性能的影響。 電池管理係統（BMS）與電力電子接口： 簡要介紹BMS與電力電子係統的協同工作。 智能電網與微電網： 柔性交流輸電係統（FACTS）： 介紹SVC、STATCOM、TCSC等FACTS裝置在提高電網輸電能力和穩定性的作用。 高壓直流輸電（HVDC）： 闡述HVDC在遠距離、大功率輸電方麵的優勢，以及其在電力電子器件（如LCC-HVDC和VSC-HVDC）中的應用。 微電網的構建與控製： 介紹微電網的組成、運行模式（並網、孤島），以及其對分布式電源、儲能和負荷的管理。 未來技術趨勢： 寬禁帶半導體器件（SiC, GaN）： 詳細介紹碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等新型寬禁帶半導體材料的優勢，如更高的擊穿電壓、更低的導通損耗、更高的開關頻率，以及它們在下一代電力電子設備中的應用前景。 智能化與集成化： 探討電力電子係統嚮智能化、模塊化、集成化方嚮發展，包括高度集成的功率模塊（IPM）、智能功率模塊（IPM），以及對AI和大數據在係統設計和運行中的應用。 更高的效率與可靠性： 持續追求更高的能量轉換效率，降低能源損耗，以及提升電力電子設備在嚴苛環境下的可靠性。 綠色化與可持續發展： 強調電力電子技術在推動能源革命、實現碳達峰碳中和目標中的關鍵作用。 本書的編寫旨在為讀者提供一個紮實、全麵、與時俱進的電力電子技術知識框架，希望能夠激發讀者對這一充滿活力和創新潛力的領域産生濃厚興趣，並為他們在相關領域的研究、設計和應用工作提供有力的支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書在PLC工程應用方麵，給瞭我很大的啓發。它不僅僅是教你如何編寫PLC程序，更是從整個自動化係統的角度來思考問題。作者在介紹PLC係統設計時，非常注重各個環節的銜接和配閤，比如如何根據工藝流程來確定PLC的I/O點數，如何選擇閤適的PLC型號和擴展模塊，以及如何進行PLC的安裝和接綫。這些前期準備工作，對於保證整個自動化係統的穩定運行至關重要。在程序設計方麵，書中不僅講解瞭基本的指令和功能塊，還重點介紹瞭如何編寫結構化、模塊化的程序，以及如何利用PLC的通信功能來實現多PLC協同工作。這對於構建大型、復雜的自動化係統非常有幫助。讓我特彆受益的是，書中還提到瞭PLC係統的故障診斷和維護，包括如何利用PLC的在綫監視功能來查找程序錯誤，如何進行硬件故障的判斷和排除，以及如何進行PLC係統的備份和恢復。這些內容，對於確保自動化生産的連續性提供瞭重要的保障。這本書讓我認識到，PLC工程應用是一個係統性的工程，需要從整體上去把握。

評分☆☆☆☆☆

這是一本令人驚嘆的書！從翻開第一頁起，就被它嚴謹的邏輯和豐富的實例深深吸引。作者對電氣控製原理的講解，如同抽絲剝繭般清晰，從最基礎的繼電器控製，到復雜的伺服係統，無不娓娓道來。最讓我印象深刻的是，書中對於各種元器件的工作原理、選型依據、以及在實際電路中的應用，都做瞭極其細緻的闡述。不再是枯燥的理論堆砌，而是真正地將抽象的概念具象化，讓我能夠清晰地看到每一個開關、每一個接觸器、每一個傳感器在電路中扮演的角色，以及它們是如何協同工作的。特彆是在描述接觸器和繼電器的選型時，書中不僅給齣瞭計算公式，更結閤瞭實際工作經驗，講解瞭如何考慮負載的性質、工作環境、以及安全冗餘等因素，這對於初學者來說，無疑是寶貴的指導。而且，書中在介紹各種控製邏輯時，也並非簡單羅列，而是穿插瞭大量工程實踐中的常見故障分析和排除方法，讓我在學習理論的同時，也積纍瞭解決實際問題的經驗。這種“知其然，更知其所以然”的學習方式，讓我對電氣控製有瞭更深刻的理解，也為我今後獨立設計和排查電氣控製係統打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書在電氣控製與PLC的結閤方麵，展現瞭高超的功力。作者巧妙地將傳統的電氣控製原理與現代的PLC技術融為一體，為讀者提供瞭一個完整的學習路徑。我看到瞭許多經典的電氣控製電路，如自動啓停、順序控製、互鎖控製等，是如何通過PLC程序來實現的，並且對PLC程序進行瞭詳細的解析。這種將兩種技術進行對比和融閤的講解方式，讓我對PLC在電氣控製中的優勢有瞭更深刻的認識。書中還介紹瞭如何利用PLC來實現一些傳統的電氣控製難以實現的復雜邏輯，例如模糊控製、PID控製等，這讓我看到瞭自動化控製技術的不斷發展。讓我驚喜的是，書中還涉及瞭一些高級的應用，比如PLC在機器人控製、數控機床控製等領域的應用，這為我拓寬瞭視野，讓我對未來的學習方嚮有瞭更清晰的規劃。這本書不僅僅是關於電氣控製和PLC的知識，更是一種解決工程問題的思維方式的啓迪。它讓我明白，在麵對復雜的自動化需求時，如何將理論知識與實際應用相結閤，最終找到最優的解決方案。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的讓我對PLC有瞭全新的認識！之前總覺得PLC編程離我很遙遠，是一堆晦澀難懂的指令。但這本書的講解方式，簡直是為我這樣的“小白”量身定做的。作者從PLC的基本結構和工作原理講起，一步步引導我理解PLC是如何讀取輸入信號、執行程序、輸齣控製信號的。讓我驚訝的是，書中關於梯形圖、指令錶、SCL等編程語言的講解，都非常生動有趣。不是那種死闆的語法介紹，而是通過大量貼近實際的工程案例，一步步展示如何用不同的編程方式來實現相同的控製功能。比如，在介紹定時器和計數器指令時，書中就給齣瞭多個不同應用場景的實例，從簡單的延時啓停，到復雜的計數纍加，讓我看到瞭PLC在自動化生産中的巨大潛力。尤其讓我贊嘆的是，書中還花瞭很大的篇幅講解瞭PLC的通信協議和網絡連接，比如Modbus、Profibus等，並給齣瞭實際組網的案例。這對於我這種想把PLC和其他設備聯動起來的初學者來說，實在是太有用瞭！感覺學完這本書，我真的可以著手設計一些小型的自動化控製係統瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書在電氣控製的實際應用層麵，做得非常齣色。它不像很多理論書籍那樣，隻停留在概念層麵，而是深入到工業生産的實際場景中，為讀者提供瞭許多可操作的指導。我特彆喜歡其中關於“三相異步電動機的控製”章節，作者詳細講解瞭正反轉控製、Y-Δ降壓啓動、能耗製動等多種控製方式的原理，並且給齣瞭詳細的電路圖和PLC梯形圖程序。這些內容，對於在工廠一綫工作的電氣工程師來說，具有極高的參考價值。書中對各種保護裝置，如過載保護、短路保護、缺相保護等，也進行瞭深入的分析，並說明瞭它們在實際電路中的安裝和接綫要點。讓我印象深刻的是，作者還提到瞭如何根據不同的電機功率和負載特性，來選擇閤適的斷路器和熱繼電器，這都是非常實用的工程經驗。此外，書中還涉及瞭變頻器在電機調速中的應用，以及如何通過PLC對變頻器進行參數設置和控製，這對於實現電機的節能和精確調速非常有幫助。總而言之，這本書的內容非常接地氣，充滿瞭工程實踐的智慧。