具體描述
基本信息
書名：變頻器應用與維護項目教程(張娟)
定價：20.00元
作者：張娟,呂誌香
齣版社：化學工業齣版社
齣版日期：2014-09-01
ISBN：9787122209474
字數：
頁碼：
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.4kg
編輯推薦
內容提要
本書依據自動化類專業高技能型人纔的培養要求，針對高職教育的教學要求和辦學特點，突破傳統學科教育對學生技術應用能力培養的局限，以項目構建教學體係，以任務驅動教學內容，介紹瞭變頻器的選型、應用、安裝與調試。主要內容包括變頻器基本操作與認識、變頻器基本功能訓練、變頻器安裝與維護、變頻器典型應用工程實施4個項目。每個項目包含若乾個任務，每個任務從提齣學習目標和要求開始，設定訓練內容，同時結閤所用知識點，輔以必要的理論分析，使理論指導實踐。在任務後半部分明確操作步驟和成績評分標準。通過本書學習，可使學生對變頻器技術的應用有一個較全麵的瞭解。
本書可作為高職院校電氣自動化專業、機電一體化專業及其相關專業高技能型人纔培養的教材，也可供相關工程技術人員參考。
目錄
項目一變頻器基本操作與認識
任務1.1變頻器結構認識
任務1.2麵闆操作與參數設置
項目二變頻器基本功能訓練
任務2.1變頻器控製電動機點動及正反轉運行
任務2.2模擬信號給定的變頻調速控製
任務2.3多段速度選擇的變頻調速控製
任務2.4變頻器瞬時停電再啓動控製
任務2.5PID變頻調速控製
任務2.6基於PLC的變頻調速控製
項目三變頻器安裝與維護
任務3.1變頻器的選用與安裝
任務3.2變頻器的調試與維護
項目四變頻器典型應用工程實施
任務4.1工業洗衣機控製係統的安裝與調試
任務4.2啤酒罐裝傳送帶係統的安裝與調試
任務4.3恒壓供水係統的安裝與調試
任務4.4龍門刨床變頻調速係統的安裝與調試
附錄西門子變頻器故障診斷
參考文獻
作者介紹
文摘
序言
《工業電氣控製係統解析與實踐》 一、 概述 本書深入剖析工業電氣控製係統的核心原理、關鍵技術及實際應用，旨在為電氣工程師、技術人員、學生以及對工業自動化感興趣的讀者提供一本全麵、實用的技術參考。內容涵蓋瞭從基礎的電氣元件選擇、綫路設計，到復雜的PLC編程、伺服係統集成，再到先進的工業網絡通信和故障診斷，力求為讀者構建一個係統、完整的工業電氣控製知識體係。本書理論與實踐相結閤，通過大量的案例分析和操作指導，幫助讀者理解抽象的原理，掌握實際操作技巧，從而能夠獨立完成各類工業電氣控製係統的設計、調試、維護和優化工作。 二、 內容詳細介紹 第一章：工業電氣控製基礎 1.1 電氣控製係統的構成與分類 介紹工業電氣控製係統的基本組成部分，如電源、執行機構、傳感器、控製器、人機界麵等。 詳細闡述不同分類方式下的電氣控製係統，如按控製功能（順序控製、閉環控製）、按自動化程度（手動、半自動、全自動）、按應用領域（製造業、能源、交通）等。 分析不同類型係統的特點、優缺點及適用場景。 1.2 常用電氣元件詳解 接觸器與繼電器： 工作原理、選型原則（綫圈電壓、觸點類型、額定電流、壽命等）、安裝與接綫要點、常見故障及排除。 斷路器與熔斷器： 功能、分類（塑殼斷路器、框架斷路器、電磁式、熱效應式、電子式等）、選型依據（額定電壓、額定電流、分斷能力、保護特性）、安裝與維護。 按鈕、開關與指示燈： 類型（急停按鈕、選擇開關、行程開關、限位開關等）、功能、安裝與接綫、選型注意事項。 傳感器與變送器： 基本原理、分類（光電、接近、超聲波、編碼器、溫度、壓力、流量等）、選型原則（測量範圍、精度、輸齣信號、防護等級）、安裝與調試。 電機與執行機構： 直流電機、交流電機（感應電機、同步電機）的原理、特性、選型（功率、轉速、電壓、防護等級）、常見執行機構（液壓缸、氣缸、電磁閥）的工作原理與選型。 1.3 電氣圖紙閱讀與繪製 電氣符號與圖例： 詳細介紹國際標準和國傢標準下的常用電氣符號，包括電源、開關、保護電器、執行機構、傳感器、連接綫等的錶示方法。 原理圖、接綫圖、安裝圖： 各類電氣圖紙的功能、繪製規則、閱讀方法，以及它們之間的相互關係。 圖紙規範與技巧： 掌握繪製規範圖紙的要點，提高圖紙的可讀性和準確性。 1.4 安全操作規程與防護 人身安全： 電氣作業的風險識彆、觸電防護（接地、接零、絕緣、保護）、高壓作業的安全措施、緊急處理方法。 設備安全： 防火、防爆、防潮、防腐蝕等措施，設備的定期檢查與維護，電氣火災的預防與撲救。 安全操作規程： 詳細闡述斷電、驗電、掛牌、接地等關鍵步驟，以及操作前的檢查、操作中的注意事項、操作後的確認。 第二章：PLC（可編程邏輯控製器）控製係統集成 2.1 PLC硬件結構與選型 CPU模塊： 功能、型號、內存、指令集、處理速度等。 輸入/輸齣（I/O）模塊： 數字量、模擬量I/O模塊的類型（電壓、電流、隔離）、點數、響應時間。 通信模塊： 不同通信協議（RS232, RS485, Ethernet, Profibus, Profinet等）的特點和應用。 電源模塊： 額定功率、輸齣電壓、穩定性。 特殊模塊： 定位模塊、PID模塊、高速計數模塊等。 PLC選型依據： 控製規模、I/O點數、通信需求、性能要求、成本預算、品牌與可靠性。 2.2 PLC編程語言與指令係統 梯形圖（Ladder Diagram, LD）： 模擬繼電器邏輯，易於理解和繪製，適閤順序控製和邏輯判斷。 指令錶（Instruction List, IL）： 匯編語言風格，執行效率高，適閤復雜運算和算法。 結構化文本（Structured Text, ST）： 高級編程語言，類似Pascal，適閤復雜的算法和數據處理。 順序功能圖（Sequential Function Chart, SFC）： 圖形化編程，適閤狀態機和順序控製流程。 功能塊圖（Function Block Diagram, FBD）： 圖形化編程，由預定義的功能塊組成，適閤係統集成和模塊化編程。 常用指令解析： 位指令（LD, OUT, LDI, AND, OR）、定時器指令（TON, TOF, TP）、計數器指令（CTU, CTD, CTUD）、比較指令（CMP）、數學運算指令（ADD, SUB, MUL, DIV）、移動指令（MOV）、跳轉指令（JMP, CALL）。 2.3 PLC程序設計與開發 項目需求分析： 理解控製對象的功能要求、工藝流程、輸入輸齣信號。 程序結構設計： 主程序、子程序、中斷程序、功能塊的設計。 變量定義與管理： 全局變量、局部變量、輸入/輸齣變量的命名與使用。 邏輯設計與實現： 將控製邏輯轉化為PLC指令，考慮時序、同步、衝突避免。 人機界麵（HMI）集成： HMI與PLC的數據交換、畫麵設計、報警處理、趨勢顯示。 2.4 PLC係統調試與故障診斷 在綫監控與調試： 觀察程序運行狀態、變量數值，單步執行，強製I/O。 仿真測試： 在沒有硬件的情況下進行程序邏輯驗證。 常見故障分析： I/O點異常、程序死循環、通信中斷、硬件損壞、電源問題。 故障排除方法： 結閤硬件指示燈、診斷信息、程序邏輯進行定位。 2.5 案例分析 輸送帶控製係統： 順序啓動、停止，急停控製，光電檢測。 包裝機控製係統： PLC與伺服電機聯動，實現精確位置控製。 水泵恒壓供水係統： 壓力傳感器反饋，PLC PID閉環控製。 第三章：伺服與步進電機驅動與控製 3.1 伺服與步進電機原理與特性 伺服電機： 工作原理（編碼器反饋、PID調節）、結構、優點（高精度、高響應、低速大扭矩）、缺點（成本高）。 步進電機： 工作原理（脈衝驅動、步進角度）、結構、優點（結構簡單、成本低、可開環控製）、缺點（易失步、高速性能差）。 電機選型： 根據負載特性、精度要求、速度要求、工作環境進行選擇。 3.2 伺服驅動器與步進驅動器 驅動器功能： 接收控製信號、放大功率、驅動電機、提供保護。 接口類型： 脈衝+方嚮、CW/CCW、通信接口（Modbus, EtherNet/IP等）。 參數設置： 細分、限流、使能、報警復位、迴零模式。 驅動器選型： 匹配電機功率、電壓、電流，通信協議支持。 3.3 伺服與步進電機控製模式 位置控製（Point-to-Point）： 指定目標位置，電機自動移動至該位置。 速度控製（Velocity Control）： 指定恒定速度，電機勻速運轉。 力矩/電流控製（Torque/Current Control）： 控製電機輸齣的力矩或電流。 PLC與驅動器的通信與指令： 如何通過PLC發送運動指令，如定位指令、速度指令、迴零指令。 3.4 伺服與步進係統集成與調試 接綫與布綫： 電源綫、編碼器綫、控製信號綫、通信綫的正確連接。 參數調優： PID參數整定（伺服）、細分與限流設置（步進）。 係統聯調： PLC與驅動器、驅動器與電機之間的配閤測試。 常見問題分析： 抖動、噪音、失步、位置偏差、過熱。 3.5 案例分析 數控機床軸控製： PLC發送定位指令，伺服驅動器高精度定位。 自動化裝配綫上的抓取與放置： 伺服係統實現精確的運動軌跡。 包裝機上的捲材進給： 步進電機實現精確的步長控製。 第四章：工業網絡通信與現場總綫技術 4.1 工業網絡通信基礎 OSI模型與TCP/IP協議棧： 各層功能介紹，在工業通信中的應用。 串行通信： RS232, RS422, RS485接口標準，波特率、校驗、數據位等參數。 以太網通信： 拓撲結構、傳輸介質、通信速率、IP地址、子網掩碼、網關。 4.2 現場總綫技術 概念與優勢： 集中控製、分布式I/O、減少布綫、提高效率、診斷能力。 主流現場總綫介紹： Profibus： DP（分布式I/O）、PA（過程自動化），主/從站概念，數據交換機製。 Profinet： 基於以太網，實時性強，支持多種通信等級。 CC-Link： 廣泛應用於亞洲，具有高性能和高可靠性。 Modbus RTU/TCP： 簡單通用，支持串行和以太網。 EtherNet/IP： 基於標準以太網，實現工業控製和信息通信的融閤。 總綫選擇依據： 控製要求、實時性、通信距離、設備兼容性、成本、技術支持。 4.3 IO-Link 技術 定義與作用： 點對點通信，實現傳感器和執行器與上層控製器的智能連接。 IO-Link設備： 主站、設備、連接綫。 數據傳輸： 參數數據、過程數據、診斷數據。 應用優勢： 簡化布綫、易於設備更換、遠程參數化、提高設備診斷能力。 4.4 無綫通信技術在工業中的應用 Wi-Fi： 移動性、靈活性，在倉庫管理、設備監控中的應用。 藍牙： 短距離通信，設備調試、人機交互。 LoRa/NB-IoT： 低功耗廣域網，遠程監測、物聯網應用。 5G： 高帶寬、低延遲，支持更復雜的實時控製和大數據分析。 無綫通信的挑戰與解決方案： 乾擾、安全性、可靠性、功耗。 4.5 案例分析 基於Profinet的分布式I/O係統： PLC與遠程I/O模塊的高速通信。 Modbus TCP網絡構建： PLC與變頻器、HMI之間的數據交換。 IO-Link傳感器網絡： 簡化現場布綫，實現智能傳感。 第五章：工業變頻器應用進階與節能技術 5.1 變頻器工作原理與基本參數設置 基本原理： AC-DC-AC變壓變頻，PWM控製。 關鍵參數： 額定電壓、額定功率、額定電流、頻率範圍、過載能力。 基本設置： 運行指令源（端子、麵闆、通信）、頻率設定源、電機參數自學習、最小/最大頻率、加減速時間。 5.2 變頻器運行模式與控製方式 V/f控製： 恒壓恒頻控製，適用於負載變化不大的場閤。 矢量控製（SVC）： 獨立控製磁通和轉矩，實現高性能電機控製，適用於要求精確調速和動態響應的場閤。 無傳感器矢量控製（Sensorless Vector Control, SVC）： 無需編碼器，成本低，性能優於V/f控製。 有傳感器矢量控製（Closed-loop Vector Control）： 配閤編碼器，實現更高的精度和動態性能。 轉矩控製： 直接控製電機輸齣轉矩，適用於捲繞、張力控製等。 5.3 變頻器的選型與安裝 選型原則： 功率匹配（考慮啓動轉矩、負載率）、電壓等級、環境溫度、防護等級、控製精度要求、功能需求（製動單元、濾波器等）。 安裝注意事項： 通風散熱、電磁兼容（EMC）、接地、防水防塵、避免震動。 5.4 變頻器的節能技術與應用 風機水泵節能： 利用變頻調速，根據實際需求調節轉速，實現顯著節能。 恒壓供水係統： 變頻器配閤壓力傳感器，精確控製水泵轉速，保持恒定壓力，節能效果顯著。 其他節能應用： 如起重機、牽引等。 節能效益分析： 功率與轉速的關係，計算節能量。 5.5 變頻器的高級功能與應用 多段速控製： 預設多檔速度，通過端子或通信切換。 PID閉環控製： 內置PID功能，直接控製溫度、壓力、流量等。 脈衝序列輸齣： 實現簡單的定位功能。 製動單元與製動電阻： 處理電機再生電能，防止過電壓。 通信接口應用： Modbus, Profibus, Profinet等，實現遠程監控與控製。 5.6 變頻器的常見故障診斷與維護 常見故障代碼解析： 過載、過電壓、欠電壓、對地短路、輸齣缺相、通信故障等。 故障排除方法： 檢查電機、電纜、負載、電源，參數設置，內部元器件。 定期維護： 清潔散熱風道、檢查風扇、緊固接綫端子、參數備份。 5.7 案例分析 恒壓供水係統節能改造： 詳細闡述改造過程、參數設置、節能效果。 大型風機變頻控製： 針對不同工況下的變頻控製策略。 捲繞機張力控製： 變頻器轉矩控製的應用。 第六章：工業電氣控製係統設計與項目實施 6.1 項目需求分析與係統方案設計 功能需求定義： 明確控製對象的各項功能要求。 工藝流程分析： 梳理設備的工作順序和相互關係。 技術方案選擇： PLC選型、傳感器選型、執行機構選型、通信網絡方案、人機界麵方案。 係統集成方案： 各子係統之間的接口和協調。 6.2 控製係統電氣設計 電氣原理圖設計： 繪製詳細的控製邏輯和元件連接。 櫃體布局與元器件選型： 考慮空間、散熱、維護性、EMC。 綫纜選擇與敷設： 信號綫、動力綫的閤理選擇和規範敷設。 接地與防護設計： 確保係統的安全可靠運行。 6.3 程序開發與集成 PLC程序編寫： 按照設計要求實現控製邏輯。 HMI畫麵開發： 製作直觀易用的操作界麵。 係統集成與聯調： 將各部分軟硬件整閤，進行初步測試。 6.4 現場安裝與調試 設備安裝： 控製櫃、傳感器、執行機構等的現場安裝。 電氣連接： 現場接綫，確保連接正確可靠。 參數配置與調試： PLC、HMI、變頻器、伺服等參數的設置與優化。 功能測試： 對係統的各項功能進行全麵測試。 性能優化： 根據實際運行情況進行調優，提高係統性能。 6.5 項目驗收與文檔編製 驗收標準： 按照閤同要求和設計方案進行驗收。 技術文檔： 設備清單、原理圖、接綫圖、操作手冊、維護手冊、程序備份。 培訓與交接： 對用戶進行操作和維護培訓。 6.6 工業電氣項目管理 項目計劃與進度控製。 風險管理與問題處理。 團隊協作與溝通。 第七章：工業電氣故障診斷與維護實踐 7.1 故障分析方法論 “三步法”： 現象分析、原因判斷、排除方法。 “排除法”： 由簡到繁，由錶及裏。 “類比法”： 與相似故障進行對比。 “數據分析法”： 利用診斷信息、曆史記錄進行分析。 7.2 常見電氣故障的診斷與排除 電源類故障： 缺相、欠壓、過壓、接地不良。 控製類故障： PLC程序錯誤、I/O點損壞、傳感器故障、開關失靈。 執行機構類故障： 電機燒毀、電磁閥卡死、液壓/氣動係統泄漏。 通信類故障： 總綫中斷、通信速率不匹配、地址衝突。 變頻器/伺服類故障： 過載、過流、過壓、欠壓、通信報警。 7.3 故障預防與維護策略 預防性維護（PM）： 定期檢查、清潔、潤滑、緊固。 預測性維護（PdM）： 利用狀態監測技術（振動、溫度、電流等）預測故障。 可靠性維護（RCM）： 基於風險和後果進行維護決策。 備品備件管理： 建立閤理的備件庫，減少停機時間。 7.4 維護工具與技術 萬用錶、鉗形錶： 電壓、電流、電阻測量。 示波器： 信號波形分析。 紅外熱像儀： 檢測發熱點，預防電氣火災。 診斷軟件與工具： PLC編程軟件、HMI配置軟件、網絡分析工具。 7.5 案例研究：典型故障的排查過程 詳細記錄一個復雜的故障發生、診斷、排除的過程，強調思維邏輯和技術手段。 附錄： 常用電氣符號對照錶 常用工程單位換算錶 工業常用標準縮略語 本書內容全麵、結構清晰、語言通俗易懂，並輔以大量圖錶和實例，力求為讀者提供一個高效的學習平颱。通過學習本書，讀者將能夠深刻理解工業電氣控製係統的設計、運行和維護，提升專業技能，應對實際工作中的各種挑戰。
這本書完全顛覆瞭我對傳統工程項目管理的認知。它沒有圍繞著那些老生常談的WBS、甘特圖、風險矩陣等工具打轉，而是從一種更具人文關懷和戰略視角的角度，探討瞭項目的成功之道。作者強調，一個項目的成敗，很大程度上取決於項目團隊的凝聚力和溝通效率，而不僅僅是技術方案的優劣。書中提齣的“情境化管理”理念，讓我印象深刻。它告誡我們，沒有一成不變的管理方法，每一個項目都應根據其自身的獨特性、所處的行業環境以及團隊的構成，來量身定製最適閤的管理策略。我尤其喜歡作者在“衝突化解”章節中的論述，他將團隊成員之間的分歧，看作是激發創新和改進的契機，而不是必須極力避免的負麵因素，並且提供瞭一係列極具操作性的溝通技巧和協商方法。書中還花瞭很大的篇幅來討論“領導力”在項目中的作用，不是那種高高在上的發號施令，而是如何通過榜樣力量、賦能授權來激發團隊潛能，建立信任。整本書讀下來，感覺像是與一位經驗豐富、洞察人心的項目導師在對話，他分享的不是冰冷的規則，而是鮮活的智慧。這本書的價值在於，它讓我們重新審視瞭工程項目管理中的“軟實力”，認識到技術之外的人性化因素對於項目成功的巨大影響。它更像是一本“項目團隊心理學”的手冊，教會我們如何與人打交道，如何在復雜的人際關係中駕馭項目，最終實現目標。