運動控制系統(tǒng)應用指南

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

第2章運動控制器及其低壓電器6
2.1運動控制器6
2.1.1PLC的應用場合6
2.1.2PLC的工作原理7
2.1.3PLC的內(nèi)部結(jié)構8
2.2西門子PLC的運動控制功能11
2.2.1SIMATIC S7-200 SMART PLC11
2.2.2SIMATIC S7-200 SMART PLC運動控制向?qū)?3
2.2.3SIMATIC S7-200 SMART PLC運動控制指令25
2.2.4SIMATIC S7-1200/1500 PLC28
2.2.5SIMATIC S7-1200 PLC控制脈沖型伺服運動控制向?qū)?9
2.2.6SIMATIC S7-1500 PLC控制總線型伺服運動控制向?qū)?7
2.2.7SIMATIC S7-1200/1500 PLC運動控制指令49
2.3低壓電器52
2.3.1指示燈53
2.3.2開關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
3.2三相異步電動機的基本原理66
3.2.1三相異步電動機的主要用途和分類66
3.2.2三相異步電動機的基本結(jié)構66
3.2.3三相異步電動機的等效電路67
3.2.4三相異步電動機的調(diào)速70
3.2.5三相異步電動機的制動控制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)動器原理概述90
4.1.1伺服電動機矢量控制原理90
4.1.2坐標變換原理92
4.1.3PWM控制方法93
4.2編碼器97
4.3網(wǎng)絡通信98
4.4西門子伺服控制系統(tǒng)99
4.4.1SINAMICS V90 PTI伺服驅(qū)動器脈沖型的組成及功能99
4.4.2SINAMICS V90伺服驅(qū)動器PROFINET通信總線型的組成及功能108
4.4.3SINAMICS V90伺服驅(qū)動器的安全功能114
4.4.4SINAMICS V90伺服驅(qū)動器的調(diào)試工具115
4.4.5SIMOTICS 1FL6伺服電動機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信號的描述方法122
5.1.2系統(tǒng)階躍響應特性125
5.1.3系統(tǒng)開環(huán)頻域響應特性128
5.1.4系統(tǒng)閉環(huán)頻域響應特性129
5.1.5系統(tǒng)頻域響應的測量方法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機械傳動系統(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)動器的優(yōu)化方法175
5.3.1基于頻域響應Bode圖的優(yōu)化176
5.3.2一鍵自動優(yōu)化178
5.3.3實時自動優(yōu)化180
5.3.4自動優(yōu)化策略181
5.3.5位置指令響應183
5.3.6插補軸優(yōu)化方法183
5.3.7機械諧振抑制188
5.3.8低頻振動抑制189

第6章運動控制系統(tǒng)的應用194
6.1伺服電動機的選型194
6.2電氣控制柜的設計196
6.2.1電氣控制柜的設計原則196
6.2.2直流24V電源的設計要求198
6.2.3防護要求199
6.2.4冷卻設計201
6.3接地設計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電磁兼容性的設計212
6.3.5西門子驅(qū)動器的接地屏蔽要點213
6.4運動控制系統(tǒng)的設計調(diào)試要點217
6.4.1電動機的起停控制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)動器附加報文750的應用269

附錄伺服電動機選型的計算274
附錄A基本運動原理274
附錄B圓盤型負載的伺服電動機選型282
附錄C滾珠絲杠型負載的伺服電動機
選型285
參考文獻288