变频器、步进与伺服系统应用技术：基于SINAMICS G120/V90 向晓汉_向晓汉_9787111759027

在现代化工业生产中，变频器与伺服系统发挥着举足轻重的作用，不仅实现了对电机转速的精确控制，还大幅提高了生产效率。本书就是一本介绍变频器与伺服驱动系统的基础知识和实用技能的图书。本书从基础和实用出发，涵盖的主要内容包括：变频器的工作原理；SINAMICS G120变频器的接线与操作；SINAMICS G120变频器的运行与功能；SINAMICS G120变频器的外围电路；SINAMICS V90伺服驱动系统与接线；SINAMICS V90伺服驱动系统的运行与功能；SINAMICS G120/V90伺服系统的通信及其应用。
本书内容丰富、重点突出，强调知识的实用性，同时配有丰富的动画、微课和课件等电子资源辅助读者学习。
本书可作为大中专院校机电类、信息类专业的变频器和伺服驱动系统教材，也可供入门和提高级别的工程技术人员参考使用。

1）基于实战经验的深度解析：本书作者具有深厚的企业实战经验和教学经验，将变频器、步进与伺服系统的理论知识与实际操作无缝融合。书中不仅详细解析了这些系统的基本原理，还深入剖析了多个工业应用中的实际案例与解决方案，使学习内容直接对接工程实践，极大地增强了学习的针对性和实用性。
2）系统性与全面性：本书内容结构严谨，逻辑清晰，全面覆盖了变频器、步进电机及伺服系统的基础知识和实用技能特别是对西门子主流产品SINAMICS G120/V90进行了详尽讲解，满足了从初学者到高级工程师不同层次的学习需求。
3）强化工程实践能力：书中不仅传授理论知识，更宝贵的是分享了向老师在实际工程项目中积累的丰富经验和技巧，包括故障排查、性能优化、参数调整等实用技能。通过具体实例，读者能够迅速掌握解决实际问题的方法和策略，有效提升工程实践能力。
4）图文并茂，直观易懂：书中大量采用图表、示意图和操作步骤说明，将复杂的技术问题以直观易懂的方式呈现给读者。这种图文并茂的编排方式，有助于读者快速理解技术要点，提高学习效率。
5）紧跟技术前沿与趋势：在介绍传统技术的同时，本书不忘关注并融入工业自动化领域的最新技术动态和发展趋势，如数字化、智能化等前沿技术。有助于读者在掌握基础技能的同时，拓宽视野，紧跟时代步伐，为未来职业发展打下坚实基础。
6）用实例引导读者：本书大部分章节通过精选实例进行讲解，如用例子说明工程创建的实现全过程。特别是重点例子均附有详细的软硬件配置方案图、接线图和程序代码，且所有程序均已在PLC上验证通过，确保了内容的准确性和可靠性。这些实例不仅实用性强，而且易于读者进行工程移植和应用实践。

前言
随着计算机技术的发展，以可编程序控制器（PLC）、变频器调速和计算机通信等技术为主体的新型电气控制系统已经逐渐取代传统的继电器电气控制系统，并广泛应用于各行业。变频器和伺服驱动是20世纪70年代随着电力电子技术、PWM控制技术的发展而产生的驱动装置，也称为运动控制。由于其通用性强、可靠性好、使用方便，目前已在工业自动化控制的很多领域得到了广泛应用。随着科学技术的进一步发展，变频器和伺服驱动产品的性能日益提高、价格不断下降，其产品应用将更加广泛。
西门子变频器和伺服系统是欧系产品的杰出代表，其功能强大，虽然价格高，但市场占有率仍很高。因此本书以西门子变频器和伺服系统为例介绍变频器、步进与伺服应用技术。本书在内容编排时，力求尽可能简单和详细，用较多的例子引领读者入门，并能完成简单的工程。应用部分精选实际工程案例，供读者模仿学习，以提高读者解决实际问题的能力，力争使读者通过看书就能学会变频器和伺服驱动技术。
本书在编者总结长期的教学经验和工程实践的基础上，联合相关企业人员共同编写。本书具有以下特点：
1）基于实战经验的深度解析：本书作者具有深厚的企业实战经验和教学经验，将变频器、步进与伺服系统的理论知识与实际操作无缝融合。书中不仅详细解析了这些系统的基本原理，还深入剖析了多个工业应用中的实际案例与解决方案，使学习内容直接对接工程实践，极大地增强了学习的针对性和实用性。
2）系统性与全面性：本书内容结构严谨，逻辑清晰，全面覆盖了变频器、步进电机及伺服系统的基础知识和实用技能特别是对西门子主流产品SINAMICS G120/V90进行了详尽讲解，满足了从初学者到高级工程师不同层次的学习需求。
3）强化工程实践能力：书中不仅传授理论知识，更宝贵的是分享了向老师在实际工程项目中积累的丰富经验和技巧，包括故障排查、性能优化、参数调整等实用技能。通过具体实例，读者能够迅速掌握解决实际问题的方法和策略，有效提升工程实践能力。
4）图文并茂，直观易懂：书中大量采用图表、示意图和操作步骤说明，将复杂的技术问题以直观易懂的方式呈现给读者。这种图文并茂的编排方式，有助于读者快速理解技术要点，提高学习效率。
5）紧跟技术前沿与趋势：在介绍传统技术的同时，本书不忘关注并融入工业自动化领域的最新技术动态和发展趋势，如数字化、智能化等前沿技术。有助于读者在掌握基础技能的同时，拓宽视野，紧跟时代步伐，为未来职业发展打下坚实基础。
6）用实例引导读者：本书大部分章节通过精选实例进行讲解，如用例子说明工程创建的实现全过程。特别是重点例子均附有详细的软硬件配置方案图、接线图和程序代码，且所有程序均已在PLC上验证通过，确保了内容的准确性和可靠性。这些实例不仅实用性强，而且易于读者进行工程移植和应用实践。
7）丰富的多媒体教学与自学资源：本书不仅适合作为高校相关专业的教学用书，也是工程技术人员自学提升的宝贵资源。书中配备了丰富的动画、微课等多媒体教学资源，帮助读者更直观地理解技术要点。
本书由向晓汉主编。第1章由无锡职业技术学院的齐斌编写；第2章由无锡职业技术学院的黎雪芬编写；第3、4章由龙丽编写；第5~9章由无锡职业技术学院的向晓汉编写。本书由无锡职业技术学院的奚茂龙教授主审。
由于编者水平有限，书中缺点和错误在所难免，敬请读者批评指正，万分感激！

编者

第1章变频器基础知识
1.1交流调速基础
1.1.1三相交流电动机的结构和原理
1.1.2三相异步电动机的机械特性和调速原理
1.2变频器概述
1.2.1变频器的发展
1.2.2变频器的分类
1.2.3变频器的应用
1.2.4主流变频器品牌的市场份额
1.3变频器的工作原理
1.3.1交-直-交变换技术
1.3.2变频变压的原理及实现方法
1.3.3正弦脉宽调制波的实现方法
1.3.4交-直-交变频器的主电路
习题
第2章SINAMICS G120变频器的接线与参数设置
2.1SINAMICS G120变频器的配置
2.1.1西门子变频器概述
2.1.2SINAMICS G120变频器的系统构成
2.2SINAMICS G120变频器的接线
2.2.1SINAMICS G120变频器控制单元的接线
2.2.2SINAMICS G120变频器功率模块的接线
2.3SINAMICS G120变频器的接线实例
2.4SINAMICS G120变频器的参数设置
2.4.1SINAMICS G120变频器的常用参数
2.4.2用BOP-2设置SINAMICS G120变频器的参数
2.4.3用Starter软件设置SINAMICS G120变频器的参数
2.4.4用TIA Portal软件设置SINAMICSG120变频器的参数
2.4.5SINAMICS G120变频器参数的上传和下载
2.5SINAMICS G120变频器的基本操作
习题
第3章SINAMICS G120变频器的运行与功能
3.1SINAMICS G120变频器的BICO和宏功能
3.1.1SINAMICS G120变频器的BICO功能
3.1.2预定义接口宏的概念
3.1.3SINAMICS G120的预定义接口宏
3.2变频器正、反转控制
3.2.1正、反转控制方式
3.2.2二线制和三线制控制
3.2.3命令源和设定值源
3.3SINAMICS G120变频器多段转速/频率设定控制及应用
3.3.1数字量输入
3.3.2数字量输出
3.3.3直接选择模式设定
3.4SINAMICS G120变频器模拟量输入频率/转速设定控制及应用
3.4.1模拟量输入
3.4.2模拟量输出
3.4.3模拟量转速设定的应用
3.5SINAMICS G120变频器的MOP（电动电位器）频率/转速设定及应用
3.5.1SINAMICS G120变频器的MOP频率/转速设定
3.5.2SINAMICS G120变频器MOP频率/转速设定的应用
3.6PLC与SINAMICS G120变频器通信及应用
3.6.1USS通信
3.6.2S7-1200 PLC与SINAMICS G120变频器的USS通信
3.6.3Modbus通信
3.6.4S7-1200 PLC与SINAMICS G120变频器的Modbus通信
3.6.5PROFINET通信
3.6.6SINAMICS通信报文解析
3.6.7S7-1200 PLC与SINAMICS G120变频器的PROFINET通信
3.7U/f控制功能
3.7.1U/f控制方式
3.7.2转矩补偿功能
3.8矢量控制功能
3.8.1矢量控制实现的基本原理
3.8.2高性能变频器的自整定功能
3.9变频器的PID闭环控制功能
3.9.1PID控制原理
3.9.2SINAMICS G120变频器的闭环控制
3.9.3变频器的PID控制应用
实例
习题
第4章S7-1200/1500 PLC对步进驱动系统的控制
4.1步进驱动系统的结构和工作原理
4.1.1步进电动机
4.1.2步进电动机的结构和工作原理
4.1.3步进驱动器的工作原理
4.2S7-1200/1500 PLC对步进驱动系统的速度和位置控制
4.2.1S7-1200/1500 PLC运动控制指令
4.2.2S7-1200/1500 PLC对步进驱动系统的速度控制
4.2.3S7-1200/1500 PLC对步进驱动系统的位置控制
习题
第5章伺服驱动系统基础
5.1伺服系统概述
5.1.1伺服系统的概念
5.1.2伺服系统的应用场合
5.1.3伺服系统的行业应用
5.1.4主流伺服系统品牌
5.2伺服电动机
5.2.1直流伺服电动机
5.2.2交流伺服电动机
5.3伺服驱动器
5.3.1伺服驱动器的控制电路
5.3.2偏差计数器和位置增益
5.4编码器
5.4.1编码器简介
5.4.2增量式编码器
5.4.3绝对值编码器
5.4.4编码器应用
习题
第6章SINAMICS V90伺服驱动系统与接线
6.1西门子伺服系统
6.2SINAMICS V90伺服驱动系统
6.2.1SINAMICS V90伺服驱动器
6.2.2SIMOTICS S-1FL6伺服电动机
6.3SINAMICS V90伺服驱动系统的选件
6.3.1进线滤波器
6.3.2熔断器和断路器
6.3.3SD卡
6.3.4制动电阻
6.4SINAMICS V90伺服驱动系统的接口与接线
6.4.1SINAMICS V90伺服驱动系统的主电路接线
6.4.2SINAMICS V90伺服驱动系统的控制电路接线
6.4.3SINAMICS V90伺服系统（脉冲版本）的控制回路的接线
6.4.4电动机的抱闸
6.5SINAMICS V90伺服驱动系统的参数
6.5.1SINAMICS V90伺服驱动系统的参数概述
6.5.2SINAMICS V90伺服驱动系统的参数说明
6.6SINAMICS V90伺服驱动系统的参数设置
6.6.1用BOP设置SINAMICS V90伺服驱动系统的参数
6.6.2用V-ASSISTANT软件设置SINAMICSV90伺服驱动系统的参数
习题
第7章SINAMICS V90伺服驱动系统的速度、位置和转矩控制及应用
7.1S7-1200/1500 PLC与SINAMICSV90伺服驱动系统的速度控制
7.1.1S7-1200/1500 PLC通过I/O地址控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制
7.1.2S7-1200/1500 PLC通过FB285函数块控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制
7.1.3S7-1200/1500 PLC通过高速脉冲控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制
7.2速度限制
7.3S7-1200/1500 PLC与SINAMICS
V90伺服驱动系统的位置控制
7.3.1S7-1200/1500 PLC通过TO的方式控制SINAMICS V90 PN伺服驱动系统实现定位
7.3.2S7-1200/1500 PLC控制伺服系统的往复运动
7.3.3S7-1200/1500 PLC通过高速脉冲控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现定位
7.

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