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第1章 机电控制系统与机电控制技术概论1

1.1 机电控制系统的基本概念及发展概况1

1.1.1 机电控制系统1

1.1.2 控制的基本概念1

1.1.3 机电控制基本理论2

1.1.4 机电控制系统的发展概况3

1.2 机电控制系统的一般构成4

1.2.1 机电控制系统的构成4

1.2.2 控制装置4

1.2.3 执行装置5

1.2.4 传感器6

1.2.5 机械部分7

1.3 机电控制系统的基本控制方式7

1.3.1 开环控制方式8

1.3.2 按偏差调节的闭环控制方式9

1.3.3 复合控制方式10

1.4 机电系统关键技术10

1.4.1 机械技术与精密机械技术11

1.4.2 计算机与信息处理技术11

1.4.3 自动控制技术11

1.4.4 传感与检测技术12

1.4.5 执行与驱动技术12

1.4.6 系统总体技术12

1.5 岸边集装箱起重机控制系统13

1.5.1 岸桥的总体结构及其功能14

1.5.2 岸桥电气控制系统的组成15

本章习题18

第2章 电力电子器件19

2.1 电力电子器件简介20

2.1.1 电力电子器件的发展过程20

2.1.2 电力电子器件的分类21

2.2 常用的电力电子器件24

2.2.1 不可控器件——电力二极管24

2.2.2 电流半控双极型器件—晶闸管（SCR）27

2.2.3 电压全控单极型器件—功率场效应晶体管（Power MOSFET）33

2.2.4 电压全控复合型器件—绝缘栅双极型晶体管IGBT35

2.2.5 电压全控混合型器件—智能功率模块IPM38

本章习题41

第3章 通用变频器原理及功能42

3.1 交—直—交变频调速基本原理42

3.1.1 异步电动机交流调速方法42

3.1.2 变频交流调速相关技术44

3.1.3 交—直—交变频器的基本电路46

3.1.4 三相电压型逆变器基本工作原理49

3.1.5 变频器的调压——脉宽调制（PWM）控制技术52

3.2 不同控制方式的交—直—交变频调速系统57

3.2.1 恒压频比控制的变压变频调速系统57

3.2.2 矢量控制的调速系统60

3.2.3 直接转矩控制的调速系统概述67

3.3 通用变频器的外部接口电路70

3.3.1 变频器主电路端子连接70

3.3.2 变频器控制端子71

3.4 通用变频器的主要控制功能73

3.4.1 变频器频率设定功能73

3.4.2 变频器运转控制功能76

3.4.3 变频器的升速和启动功能78

3.4.4 变频器的降速与制动功能81

3.4.5 通用变频器的V/f控制功能85

3.4.6 通用变频器的矢量控制功能86

3.4.7 变频器的PID控制功能89

3.4.8 变频器的保护功能93

本章习题93

第4章 工业控制现场总线95

4.1 数据通信基础95

4.1.1 数字数据传输方式95

4.1.2 数据串行通信方式98

4.1.3 OSI参考模型及网络通信协议99

4.1.4 通信传输介质112

4.1.5 网络拓扑结构115

4.1.6 介质访问控制117

4.2 工业网络常用标准串行通信接口119

4.2.1 RS232C串行通信接口120

4.2.2 RS422串行通信接口122

4.2.3 RS485串行通信接口123

4.2.4 USB总线接口124

4.2.5 蓝牙技术简介126

4.3 工业控制现场总线127

4.3.1 工业自动化的发展及现场总线的产生127

4.3.2 现场总线技术特点130

4.3.3 主流现场总线简介134

本章习题137

第5章 Modbus通信协议139

5.1 Modbus通信协议概述139

5.1.1 Modbus通信协议特点139

5.1.2 Modbus的传输网络140

5.1.3 Modbus的查询—回应周期141

5.1.4 Modbus的两种传输模式141

5.2 Modbus消息帧格式（Modbus Message Framing）143

5.2.1 消息帧包含的信息143

5.2.2 差错校验方法（奇偶校验、LRC校验、CRC校验）145

5.2.3 消息帧格式146

本章习题151

第6章 基于PLC的控制系统设计152

6.1 PLC控制系统设计原则与步骤152

6.1.1 PLC控制系统设计原则152

6.1.2 PLC控制系统设计的内容与步骤153

6.2 PLC应用系统程序设计155

6.2.1 PLC应用系统程序设计过程156

6.2.2 PLC应用系统程序设计方法156

6.3 系统的安全性可靠性设计164

6.3.1 可靠性概念164

6.3.2 抗干扰设计166

6.3.3 环境技术条件设计169

6.3.4 冗余系统设计170

6.3.5 供电系统设计171

6.3.6 安全电路设计173

6.3.7 系统故障自我诊断178

6.3.8 PLC程序可靠性设计180

本章习题183

第7章 PLC和变频器在起重机控制系统设计中的应用184

7.1 起重机起升机构组成与控制要求184

7.1.1 起重机的起升机构和控制结构184

7.1.2 起重机控制要求186

7.1.3 起升控制系统的主要器件187

7.2 起重机控制系统设计—变频器端子控制方式199

7.2.1 控制系统技术设计199

7.2.2 控制系统PLC控制程序设计205

7.3 起重机控制系统设计—变频器其他控制方式220

7.3.1 起重机控制系统设计—变频器模拟量控制方式220

7.3.2 起重机控制系统设计—USS通讯控制方式222

本章习题229

参考文献232

附录233

附录1233

附录2236