智能制造装备电气传动控制系统安装与调试

项目1 数控机床自动控制系统的结构组成认识 1
1．1 数控机床自动控制系统的结构组成框图 2
1．2 数控机床的进给伺服系统 2
1．3 数控机床的主轴驱动系统 3
1．4 数控机床的辅助控制系统 3
1．5 伺服系统的分类 3
1．5．1 按照在数控机床上的作用分类 3
1．5．2 按照调节理论分类 4
1．5．3 按照驱动元件分类 5
1．5．4 按照反馈比较的控制方式分类 6
思考与练习题1 6
实训任务1 绘制数控机床自动控制系统的结构组成框图 7

项目2 数控机床主轴驱动系统的结构组成认识 9
2．1 数控机床对主轴驱动系统的要求 10
2．2 数控机床主轴的传动结构 10
2．3 数控机床主轴的配置方案 11
2．3．1 机械调速方案 11
2．3．2 变频驱动方案 12
2．3．3 直流驱动方案 12
2．3．4 伺服驱动方案 13
思考与练习题2 13
实训任务2 认识数控机床主轴驱动系统的结构组成 15

项目3 直流主轴电气控制系统安装与调试 17
3．1 调速系统 18
3．1．1 调速的概念 18
3．1．2 调速系统的类型 18
3．1．3 调速系统的性能指标 18
3．2 直流电动机 21
3．2．1 直流电动机的结构组成 21
3．2．2 直流电动机的工作原理 21
3．2．3 直流电动机的类型 22
3．2．4 直流电动机的调速方法 22
3．2．5 直流电动机的机械特性 23
3．3 晶闸管供电的直流调速系统 24
3．3．1 开环直流调速系统 24
3．3．2 转速负反馈单闭环调速系统 25
3．3．3 无静差直流调速系统 28
3．3．4 转速、电流双闭环直流调速系统 29
3．4 直流调速器 32
3．4．1 什么是直流调速器 32
3．4．2 直流调速器的工作原理 33
3．4．3 英杰M1R10系列全数字直流调速器的应用 33
思考与练习题3 36
实训任务3 英杰M1D10直流调速电气控制系统安装与调试 37

项目4 变频主轴电气控制系统安装与调试 41
4．1 三相交流异步感应电动机 42
4．1．1 三相交流异步感应电动机的结构组成 42
4．1．2 三相交流异步感应电动机的工作原理 42
4．1．3 三相交流异步感应电动机的接线方式 44
4．1．4 三相交流异步感应电动机的铭牌数据 45
4．1．5 三相交流异步感应电动机的机械特性 45
4．1．6 三相交流异步感应电动机的调速方法 47
4．2 三相交流电动机的变频调速原理 47
4．2．1 变频调速时保持磁通量不变 47
4．2．2 基频以上调速 48
4．2．3 基频以下调速 48
4．3 变频器的工作原理 49
4．3．1 变频器的结构组成 49
4．3．2 逆变电路的工作原理 52
4．3．3 恒压频比的变频调速 53
4．3．4 矢量控制方式的变频调速 54
4．4 变频器的应用 55
4．4．1 变频器的类型 55
4．4．2 变频器的主要技术参数 56
4．4．3 变频器的选用 57
4．4．4 西门子G110变频器的原理框图与端子功能 58
典型案例1 用简单低压电器作控制元件实现变频调速 59
典型案例2 用较多低压电器作控制元件实现变频调速 60
典型案例3 用PLC控制系统实现变频调速 60
典型案例4 用西门子802C数控系统与G110变频器实现变频主轴控制 62
思考与练习题4 63
实训任务4 变频主轴控制系统设计、安装与调试 65

项目5 数控机床进给伺服系统的结构组成认识 71
5．1 进给伺服系统的组成 72
5．2 对进给伺服系统的基本要求 72
5．3 进给伺服系统配置方案 74
5．3．1 开环进给伺服系统配置方案 74
5．3．2 半闭环进给伺服系统配置方案 74
5．3．3 全闭环进给伺服系统配置方案 75
思考与练习题5 75
实训任务5 认识进给伺服系统的结构组成 77

项目6 步进伺服系统安装与调试 79
6．1 步进电动机 80
6．1．1 什么是步进电动机 80
6．1．2 步进电动机的种类 80
6．1．3 步进电动机的结构组成 81
6．1．4 步进电动机的工作原理 81
6．2 步进电动机的有关计算 82
6．2．1 步距角 82
6．2．2 步进电动机的转速 83
6．2．3 脉冲当量 83
6．2．4 步距角的选择 84
6．3 步进电动机的运行特性 84
6．3．1 矩角特性 84
6．3．2 矩频特性 84
6．3．3 工作频率 85
6．3．4 步进电动机存在的问题 86
6．4 步进驱动控制系统 86
6．4．1 控制器 87
6．4．2 步进驱动器 87
6．5 步进伺服系统应用案例 87
6．5．1 M535步进驱动器 87
6．5．2 华中数控系统构成的开环进给驱动系统 89
思考与练习题6 90
实训任务6 步进伺服系统电气控制系统设计、安装与调试 91

项目7 交流通用伺服系统安装与调试 95
7．1 伺服电动机 96
7．1．1 什么是伺服电动机 96
7．1．2 伺服电动机的结构组成 96
7．1．3 伺服电动机的工作原理 96
7．1．4 伺服电动机的铭牌 97
7．1．5 交流伺服电动机的使用注意事项 98
7．1．6 交流伺服电动机的检测方法 99
7．1．7 伺服电动机与步进电动机的比较 99
7．2 伺服驱动器 100
7．2．1 通用伺服与专用伺服 101
7．2．2 通用伺服驱动器的工作原理 101
7．2．3 通用伺服驱动器的工作模式 104
7．2．4 松下Minas A4系列伺服驱动器 105
典型案例5 用华中数控系统与松下伺服驱动器实现伺服控制 109
典型案例6 用西门子数控系统与松下伺服驱动器实现伺服控制 111
思考与练习题7 113
实训任务7 伺服电动机铭牌识读及电动机好坏检测 115
实训任务8 交流通用伺服系统设计、安装与调试 119

项目8 西门子专用伺服驱动系统认识 123
8．1 SIMODRIVE 611系列伺服驱动系统 124
8．1．1 SIMODRIVE 611系列伺服的类型 124
8．1．2 电源滤波器 124
8．1．3 整流电抗器 124
8．1．4 电源模块 125
8．1．5 伺服驱动模块 127
典型案例7 用西门子840D数控系统与SIMODRIVE 611D实现伺服控制 129
8．2 SINAMICS S120系列伺服驱动系统 129
8．2．1 模块型伺服驱动系统 129
8．2．2　书本型伺服驱动系统 132
8．2．3 装置型伺服驱动系统 134
8．2．4 紧凑书本型伺服驱动系统 138
典型案例8 用西门子840DSL数控系统与SINAMICS S120实现伺服控制 139
8．3 SINAMICS S120 Combi伺服驱动产品 140
8．3．1 电源滤波器 140
8．3．2 电源电抗器 140
8．3．3 S120 Combi功率模块 140
8．4 西门子其他伺服驱动系统 141
8．4．1 SINAMICS V60 141
8．4．2 SINAMICS V70 142
8．4．3 SINAMICS V90 143
思考与练习题8 143
实训任务9 认识西门子专用伺服驱动产品 145

项目9 发那科专用伺服驱动系统认识 149
9．1 αi系列伺服驱动产品 150
9．1．1 电源模块 150
9．1．2 主轴放大器模块 150
9．1．3 伺服放大器模块 151
9．1．4 αi系列交流伺服电动机 151
9．2 βi系列伺服驱动产品 151
9．2．1 多伺服轴/主轴一体型伺服放大器βiSVSP 152
9．2．2 独立型伺服放大器βiSV（FSSB接口） 152
9．2．3 独立型伺服放大器βiSV（I/O link接口） 154
9．2．4 βi系列交流伺服电动机 154
思考与练习题9 156
实训任务10 认识发那科专用伺服驱动产品 157

项目10 数控机床电气传动新技术的应用 159
10．1 直线电动机 160
10．1．1 直线电动机的结构 160
10．1．2 直线电动机的分类 161
10．1．3 直线电动机的工作原理 162
10．1．4 直线电动机的应用案例 162
10．2 其他新技术 163
10．2．1 电主轴 163
10．2．2 电滚珠丝杠 163
思考与练习题10 164
参考文献 165