運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用指南

序
前言
第1章運(yùn)動(dòng)控制概論1
1.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用背景1
1.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1
1.3運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功能2
1.4運(yùn)動(dòng)控制器的種類3
1.5運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理5

第2章運(yùn)動(dòng)控制器及其低壓電器6
2.1運(yùn)動(dòng)控制器6
2.1.1PLC的應(yīng)用場合6
2.1.2PLC的工作原理7
2.1.3PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8
2.2西門子PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能11
2.2.1SIMATIC S7-200 SMART PLC11
2.2.2SIMATIC S7-200 SMART PLC運(yùn)動(dòng)控制向?qū)?3
2.2.3SIMATIC S7-200 SMART PLC運(yùn)動(dòng)控制指令25
2.2.4SIMATIC S7-1200/1500 PLC28
2.2.5SIMATIC S7-1200 PLC控制脈沖型伺服運(yùn)動(dòng)控制向?qū)?9
2.2.6SIMATIC S7-1500 PLC控制總線型伺服運(yùn)動(dòng)控制向?qū)?7
2.2.7SIMATIC S7-1200/1500 PLC運(yùn)動(dòng)控制指令49
2.3低壓電器52
2.3.1指示燈53
2.3.2開關(guān)53
2.3.3低壓斷路器54
2.3.4熔斷器56
2.3.5接觸器58
2.3.6控制繼電器59
2.3.7熱繼電器61
2.3.8傳感器62
2.4人機(jī)界面64

第3章變頻調(diào)速系統(tǒng)66
3.1變頻調(diào)速的基本原理66
3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理66
3.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的主要用途和分類66
3.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)66
3.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路67
3.2.4三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速70
3.2.5三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制73
3.3變頻器73
3.3.1變頻器的組成74
3.3.2變頻器的工作原理74
3.3.3變頻器的控制方式74
3.4西門子變頻調(diào)速系統(tǒng)75
3.4.1SINAMICS V20變頻器75
3.4.2SINAMICS G120C變頻器81
3.4.3SINAMICS V20變頻器和SINAMICSG120C變頻器通信85

第4章伺服控制系統(tǒng)89
4.1伺服驅(qū)動(dòng)器原理概述90
4.1.1伺服電動(dòng)機(jī)矢量控制原理90
4.1.2坐標(biāo)變換原理92
4.1.3PWM控制方法93
4.2編碼器97
4.3網(wǎng)絡(luò)通信98
4.4西門子伺服控制系統(tǒng)99
4.4.1SINAMICS V90 PTI伺服驅(qū)動(dòng)器脈沖型的組成及功能99
4.4.2SINAMICS V90伺服驅(qū)動(dòng)器PROFINET通信總線型的組成及功能108
4.4.3SINAMICS V90伺服驅(qū)動(dòng)器的安全功能114
4.4.4SINAMICS V90伺服驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試工具115
4.4.5SIMOTICS 1FL6伺服電動(dòng)機(jī)119

第5章伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)化121
5.1伺服控制系統(tǒng)的基本控制理論122
5.1.1信號(hào)的描述方法122
5.1.2系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性125
5.1.3系統(tǒng)開環(huán)頻域響應(yīng)特性128
5.1.4系統(tǒng)閉環(huán)頻域響應(yīng)特性129
5.1.5系統(tǒng)頻域響應(yīng)的測量方法130
5.1.6控制系統(tǒng)的基本模型130
5.2伺服控制系統(tǒng)的基本優(yōu)化方法140
5.2.1伺服控制系統(tǒng)的基本環(huán)路140
5.2.2PID控制器原理142
5.2.3電流環(huán)優(yōu)化143
5.2.4機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)144
5.2.5速度環(huán)優(yōu)化151
5.2.6位置環(huán)優(yōu)化165
5.3SINAMICS V90伺服驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)化方法175
5.3.1基于頻域響應(yīng)Bode圖的優(yōu)化176
5.3.2一鍵自動(dòng)優(yōu)化178
5.3.3實(shí)時(shí)自動(dòng)優(yōu)化180
5.3.4自動(dòng)優(yōu)化策略181
5.3.5位置指令響應(yīng)183
5.3.6插補(bǔ)軸優(yōu)化方法183
5.3.7機(jī)械諧振抑制188
5.3.8低頻振動(dòng)抑制189

第6章運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用194
6.1伺服電動(dòng)機(jī)的選型194
6.2電氣控制柜的設(shè)計(jì)196
6.2.1電氣控制柜的設(shè)計(jì)原則196
6.2.2直流24V電源的設(shè)計(jì)要求198
6.2.3防護(hù)要求199
6.2.4冷卻設(shè)計(jì)201
6.3接地設(shè)計(jì)205
6.3.1接地的分類205
6.3.2低壓系統(tǒng)的接地形式206
6.3.3接地209
6.3.4電磁兼容性的設(shè)計(jì)212
6.3.5西門子驅(qū)動(dòng)器的接地屏蔽要點(diǎn)213
6.4運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試要點(diǎn)217
6.4.1電動(dòng)機(jī)的起停控制217
6.4.2SINAMICS V20變頻器或SINAMICSG120C變頻器與SIMATIC S7-200 SMARTPLC之間的USS通信222
6.4.3SINAMICS V20變頻器或SINAMICSG120C變頻器與SIMATIC S7-200 SMARTPLC之間的Modbus通信227
6.4.4SINAMICS G120C變頻器與SIMATICS7-200 SMART PLC之間的PROFINET通信230
6.4.5SINAMICS V20變頻器或SINAMICS G120C變頻器與SIMATIC S7-1200 PLC之間的USS通信235
6.4.6SINAMICS V20變頻器或SINAMICS G120C變頻器與SIMATIC S7-1200 PLC之間的Modbus通信240
6.4.7SINAMICS G120C變頻器與SIMATIC S7-1200 PLC之間的PROFINET通信244
6.4.8SINAMICS V90 PN伺服驅(qū)動(dòng)器與SIMATIC S7-1500 PLC之間的位置控制（HSP）246
6.4.9SINAMICS V90 PN伺服驅(qū)動(dòng)器與SIMATIC S7-1500 PLC之間的位置控制（GSD）254
6.4.10SINAMICS V90 PN伺服驅(qū)動(dòng)器與SIMATIC S7-1200 PLC之間的PROFINET通信（功能塊）256
6.4.11SINAMICS V90 PN伺服驅(qū)動(dòng)器與SIMATIC S7-200 SMART PLC之間的位置控制263
6.4.12SINAMICS V90 PN伺服驅(qū)動(dòng)器附加報(bào)文750的應(yīng)用269

附錄伺服電動(dòng)機(jī)選型的計(jì)算274
附錄A基本運(yùn)動(dòng)原理274
附錄B圓盤型負(fù)載的伺服電動(dòng)機(jī)選型282
附錄C滾珠絲杠型負(fù)載的伺服電動(dòng)機(jī)
選型285
參考文獻(xiàn)288