电气控制实训报告要求
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1.实训封面:采用统一格式,老师提供模板2.目录:根据实训内容进行撰写3.实训内容
项目一:低压电器元件的应用
(分析面板上元器件的原理,绘制其电气符号,书写其文字符号说明其分类)项目二:三相异步电动机起停控制线路(绘制点动、长动、点长动以及两地控制的电气原理图,项目三:三相异步电动机正反转控制线路(分析正反转原理,绘制接触器互锁、接触器、按钮双重互锁以及自动往复控制的电气原理图,并分析其工作原理。项目四:三相异步电动机顺序控制线路(绘制顺起同停、同起顺停、顺起顺停的电气原理图,并分析其工作原理)项目五:三相异步电动机Y(绘制其电气原理图,并分析其工作原理)项目六:三菱变频器应用(一、三菱变频器简介:控制回路端子说明(4频率运行(2)参数清零(P30、P31、P32、P33、(外部端子)操作模式:P62、P63、P65)(2)电流输入频率设定信号(包括接线图以及参数调试过程)(3)电压输入频率设定信号(包括接线图以及参数调试过程)数设定(4速、8速以及综合应用(接线图,点动,起动自保持,输出停止以及指示灯的设置)实训心得体会
Δ降压起动控制线路
1)主回路端子说明3)其它参数意义(P34、P351)所用到的参数意义16速的接线图、参数调试过程以及开关通断表)
并分析其工作原理。)
)(2)主回路端子排列和接线(3)PU(面板)操作模式(1)设定P1、P2、P7、P8、P13、P17、P36、P37、P52、P53、P78);三、EXT(P15、P16、P79、P60、P61、(4)多段(5))()操作面板介绍;二、、(
扩展阅读:设 备 电 气 控 制 综 合 实 训 报 告
设备电气控制综合实训项目技术报告
姓名:李苏
学号:0901453105班级:模具0913组别:第六组指导老师:杨老师赵老师课程名称:设备电气控制提交日期:201*年5月10号
南京工业职业技术学院项目技术报告
院系:机械工程学院概要
设备电气综合实训是机械设计与制造专业群技术平台综合实训项目之一。在电气技术基础平台课程的基础上,进一步将本学期已经学过的相关课程及在课程中已初步掌握的电气原理图绘制及PLC程序设计、单元(技能)能力融合在一起。通过我们设计的电路,实现电动机的正反转,及停止;机床上有故障灯和正常灯;冷却电动机采用单独的电动机等基本的功能。同时我们考虑了设备电气控制方案的设计、元器件选型的采购、系统原理图的绘制、软件的设计、产品的组装调试、产品质量检测,故障检验分析。
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目录
概要2第一章机床电气设计方案51、1设计要求51、2控制过程51、3主要的技术参数51、4数控机床对主轴驱动的要求51、5电气控制方案7第二章常用低压元器件及其参数92、1低压断路器92、2熔断器及其选用102、2、1熔断器的主要参数102、2、2熔断器的选择102、3控制按钮112、4接触器112、4、1接触器的主要技术参数122、4、2交流接触器的选择122、5中间继电器132、6变压器142、6、1变压器的选择14
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第三章电气原理图绘制及分析15第四章元器件的选型16
4、1
电气元器件参数计算16
4、2电气元器件清单18第五章软件程序的编制195、1PLC简介195、1、1PLC的分类195、1、2PLC工作原理195、2控制输入/输出地址表195、3控制电路梯形图20第六章控制系统的接线、安装、调试216、1安装接线216、2调试中出现的问题及解决方法21参考资料21附录122附录228
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第一章机床电气设计方案
1、1设计要求
机床采用变频器和三相异步电动机控制,机床主轴采用变频器调
速。要求实现的正反转,以及停止。设计时需要冷却液和机床工作状态指示灯,即机床正常运行灯和故主轴障灯。冷却电动机采用独立的电动机。车床主轴电动机和冷却电动机能够分别停车。用继电器控制和PLC控制结合起来设计机床电气控制系统。1、2控制过程
控制回路由PLC控制,通电顺序为:交流控制回路上电→主电机上电→冷却电机上电。1、3主要的技术参数
主轴电机:3相380V50HZ3KW2880r/min冷却电机:3相AC380V50HZ125W2790r/min1、4数控机床对主轴驱动的要求
数控机床对主轴要求在很宽的范围内连续可调,恒功率范围宽。当要求机床有加工螺纹功能、准停和恒线速加工时,就对主轴提出了相应的进给控制和位置控制的要求,此时主轴驱动也可称为主轴伺服系统,相应的主轴电机装配有编码器作为主轴位置检测,另一种方法是在主轴上直接安装外置式编码器,通过外置编码器检测主轴的位置。由于数控机床的高自动化及高精度,对主运动提出了更高的要求
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。(1)转速高,功率大:数控机床对工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋转下的精加工。粗加工时,扭矩大;精加工时,转速高。
(2)变速范围宽,且能实现无级变速:满足不同的加工要求,就要有不同的加工速度。由于数控机床的加工通常在自动的情况下进行,尽量减少人的参与,因而要求能够实现无级变速。
(3)能够实现恒切削速度加工:在加工端面时,为了保证端面稳定的加工质量,要求工件端面的各部位能保持恒定的线切削速度。随着加工的进行,通过调节主轴的转速N使得保持恒定的线切削速度。
(4)主传动链尽可能短:传动链越短,则累积误差越小。(5)实现刀具的快速或自动装卸:主运动是刀具旋转运动的数控机床,由于机床可以进行多工序加工,工序变换是时刀具也要更换,因此要求能够自动换刀。
(6)能够实现主轴定向或C轴功能:主轴定向控制是将主轴准确停在某一固定位置上,以便在该处进行换刀动作或进行镗孔的退刀,现在一般采用电气方式使主轴定向,即利用装在主轴上的位置编码器或磁性传感器作为位置反馈元件,由它们输出的信号使主轴准确定位在规定位置上。位置的调整可以通过改变磁性检测元件的位置或调整相应的机床参数。C轴功能是指主轴具备位置控制功能能够进行插补的编程,例如立式加工中心Z和C轴联动实现刚性攻丝。
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1、5电气控制方案
数控机床的主轴控制主要有以下三种控制:
(1)普通异步电机的接触器控制,电气上可实现正反转的控制,由于外部提供的交流电源为50HZ,电机在电气上无法调速,只能通过改变主传动机械的传动比来改变主轴的转速,这种速度调节是不连续的,而且只能获得有限的几种速度,这种方案实现的是有级调速,有的早期的数控机床和简易数控车床改造使用这种控制方案。
(2)变频器控制异步电机的方案:根据交流电机的转速公式:
其中:n为电机转速,单位为rpm;f为供给电机电源的
频率,单位Hz;p为电机的极对数。
因为通过改变电机极对数调速,选择速度级数受到限制,而且须改变电机的连接,所以很少使用;而使用广泛的是利用变频器改变电机的电源频率进行的调速,变频器能够实现对频率的连续调节,所以可以称为无级调速,变频器通过改变输出的三相交流电源的相序来改变电机的转向。但是,交流电机不带速度检测元件,不能构成速度反馈,属于开环的速度控制系统;电机旋转时存在转差,负载越大,转差越大,电机的实际速度与数控系统发出的指令速度存在误差。
变频器是一个智能化的独立式的控制单元,其功能是将电网提供的恒压恒频交流电,变换为变压变频的交流电,常用的是间接(交--直--交)变压变频装置。其原理是先将工频交流电通过整流器变成直
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流电,再经过逆变器将直流电变换成可控频率的交流电。
变频器作为主轴电机控制部件,需要接收数控系统的控制指令,控制指令包括速度指令和方向控制指令。速度指令是一个模拟量指令,一般需要的是一个单极性电压0~10V或0~5V之间的电压,电压值与主轴速度指令成正比;方向控制是开关量指令,一般使用数控的PLC输出来控制。
(3)主轴伺服系统控制主轴伺服电机,因为它引入了速度反馈,这种控制方案实现的是速度的闭环控制。和进给伺服系统一样主轴伺服系统也分为直流主轴伺服系统和交流伺服系统。
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第二章常用低压元器件及其参数
2、1低压断路器
低压断路器俗称为自动空气开关,时将控制和保护的功能合为一体的电
器。它常作为不经常接通或断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关,当发生过载时、短路或欠压故障时能自动切断电路,有效地保护串接在它后面的电气设备,并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
低压断路器的主要参数有额定电压,额定电流,级数,脱扣器类型及额定电流整定范围、电磁脱口整定范围及主触点失望分断能力等。
DZ15系列规格及参数
型号DZ1540/1901DZ1540/2901DZ1540/3901DZ1540/3902DZ1540/4901DZ1563/1901DZ1563/2901DZ1563/3901DZ1563/390263壳架额定电流/A40额定电压/V220380380380380220380380380级数12334123310,16,20,2532,40,50,635脱扣器额定电流/A6,10,16,20,25,32,40额定短路通断能力/KA3南京工业职业技术学院项目技术报告
DZ1563/49013804
2、2熔断器及其选用
熔断器是一种利用金属导体作为熔体串联与电路中,当电路发生短路或严重过载时,熔体自身发热熔断,从而分段电路的电器。熔断器主要用于短路保护,是最简单有效的保护电气。一般由熔体和底座(或是熔管)等组成。
2、2、1熔断器的主要参数
(1)、额定电压指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压,其值一般等于或大于电气设备的额定电流。
(2)、额定电流指熔断器长期工作时,设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。
(3)、极限分段能力指熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)的条件下,能分段的最大电流值。
RT18系列熔断器的主要技术参数
型号RT18--32RT1832XRT18--63RT1863X
熔断体额定电流/A2,4,6,10.16,20,25,322,4,6,10.16,20,25,322,4,6,10.16,20,25,32,40,50,632,4,6,10.16,20,25,32,40,50,63重量/Kg0.750.750.180.182、2、2熔断器的选择
选择熔断器时主要是选择熔断器的类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电
流。
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接触器的工作原理适当线圈通电后,铁心产生电磁吸力将衔铁吸合。衔铁带动触点系统动作,使常闭触点断开,常开触点闭合。当线圈断电时,电磁吸力消失,先贴在反作用弹簧力的作用下释放,触点系统随之复位。
接触器按其主触点通过电流的种类不同,分为直流、交流两种,机床上应用最多的是交流接触器。
2、4、1接触器的主要技术参数
(1)、额定电压接触器铭牌上标出的额定电压是指主触点的额定电压。(2)、额定电流接触器铭牌上标出的额定电流是指主触点的额定电流。(3)、接通和分断能力指接触器主触点在规定条件下能可靠的接通或分断电流值。
(4)、额定操作频率指每小时的操作次数。交流接触器最高为每小时600次,直流接触器为每小时1200次。操作频率直接影响到接触器的电寿命和灭弧罩的工作条件,对于交流接触器还影响到线圈的温升。
CJ10系列交流接触器的规格及参数
型号CJ10--5CJ10--10CJ10--20CJ10--40CJ10--60CJ10--100CJ10--150
额定触电电压/V500主触点额定辅助触点额额定操作频电流/A定电流/A率5102056004060100150可控制电动机功率/kw220V380V1.22.22.545.51011201*3030504375南京工业职业技术学院项目技术报告
2、4、2交流接触器的选择
1)、根据及初期所控制负载的工作任务(轻任务,一般任务和重任务)来选择
相应的使用类别的接触器。
2)、交流的接触器的额定电压(指主触点的额定电压)一般为500V或380V两种,应大于或等于负载电路的电压。
3)、根据电动机(或其他负载)的功率和操作情况来确定接触器主触点的电流等级。","p":{"h":18,"w":南京工业职业技术学院项目技术报告
2、6变压器
变压器是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同的单数之不同的交流电压的静止电器。
2、6、1变压器的选择
选择变压器的主要依据是变压器的额定值。
1)、根据实际情况选择一次额定电压U1(380V,220V),再选择二次额定电压U2(二次额定值是指初级加额定电压时,二次的空载输出电压,二次带有伏在输出电压下降5%,因此选择输出额定电压时应略高于负载额定电压。)2)、根据实际负载情况,确定各二次绕组额定电流I2。一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。
3)、二次额定容量有总容量确定。根据经验公式P=K∑Pi
式中Pi----电磁元件的吸持功率和灯等负载消耗的功率,单位为KW;K-----变压器的容量储存系数,K=1.1~1.25。
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第三章电气原理图绘制
1、电源电路
D1---QF为电源总断路器,电源AC380V供给变频器,D1-FU1、-FU2、
-FU3、-FU4是熔断器,作用是为电路提供短路保护。D1-TC1为控制变压器,一次侧为380V,二南京工业职业技术学院项目技术报告
2、主轴电路图
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采用模拟主轴(变频器H1-A1)控制,配置3KW2880r/min的交流异步电动机H1-M1,这是一个开环控制系统,CNC输出
的模拟信号0~10V到变频器13、14断,从而控制电动机的转速,通过设置变频器的参数,实现从低速到高速的调速。H1-K1为主轴交流接触器,接通或断开主轴动力源。M3-K3、M4-K4为主轴正反转继电器,通过PLC实现正反转。M1-K1为急停继电器,当按下急停按钮或X轴、Z轴超程时断开主轴电路;COM为变频器有异常情况时,通过1、2端子报警信号传到PLC中。
3、冷却电路图
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E1-QM1为冷却保护开关,作用是接通或断开电源及短路、过载保护,其辅助触点输入到PLC,作为其状态信号,E1-K1为冷
却电动机的甲流接触器,E1-Z1分别为冷却电动机的灭弧器,起到保护作用。
4、强电控制电路
M1-SB1为急停按钮,当按下急停按钮后,系统就会发出极听信号,关掉主轴、伺服和一切辅助设备,打开钥匙开关M1-SA1,接通中间继电器,AC220V上电,接通伺服电动机电源。-SB2、-SB3为CNC接通或断开按钮,M1-K1继电气控制CNC上电,接通的顺序为先接通伺服单元,后接通CNC,断电的顺序正好相反,M3-K2为通过PLC接通冷却电动机接触器E1-K1的信号。M1-Z2、-Z3、-Z4为灭弧器。当断电时,线圈中会存在瞬时大电压,电流,容易损坏电器元件,二极管与M1-K1构成一个放电回路,从而保护电路。
5、PLC输入电路
M2-SB1、SB2为主电动机接通或断开按钮,SB3、SB4为主轴正反转按钮。M2-SA1为冷却开关。当机床运行正常时,机床
正常灯亮,当主轴出现错误时,主轴会发出报警信号,报警指示灯亮,按下急停按钮M1-K1,主轴电动机断电,机床停止运行。
6、PLC输出电路
M3-K1为接通主轴电动机的继电器,-K2为接通冷却电动机的
继电器,-K3为主轴正反转的继电器。M3-HL1、M3-HL2为机床运行指示灯。
第四章元器件的选型
4、1元器件参数计算
(1)电源断路器的选择主要确定D1-QF1、E1-QM1的电流。电源断路器QF1的选择主要考虑H1-M1和E1-M1电动机的额定电流。电源断路器E1-QM1的电流计算,E1-M1的额定电流为:I-M1=125/380=0.33A;因而E1-QM1的额定电流取为0.33A。断路器D1-QF1的电流计算,工作电流取H1-M1和E1-M1的额定电流之和,主轴电机额定电流IHI-M1=3000/380A=7.89A,考虑变压器容量,因而电源开关断路器D1-QF1的额定电流就选16A左右,选为DZ15-40/3901,额定电流16A。
(2)接触器的选择根据接触器所控制负载回路的电压、电流及所需触点的数量来选择接触器。H1-K1用来控制主轴电动机H1-M1变频器得电,M1的额定电流为7.89A,控制回路电源为220V,需主触点三对,辅助常开触点两对,主触点电流IC=PN/(KUN)=3000/[(1~1.4)×380]A=5.64~7.89A,故选为10A,所以选择CJ10-10型接触器,线圈电压为220V;E1-K1用来控制冷却泵电动机E1-M1的上电与断电,需主触点三对,I-M1=0.33A,所以选择CJ10-5型接触器,主触点电流取为5A,线圈电压为220V。
(3)中间继电器的选择直流中间继电器M1-K1用于急停控制,M3-K1~-K4分别控制主电机的通断、主轴的正反转和冷却电路的通断,其额定电流都较小,线圈电压为24V,故所以M1-Kl和M3-K1~K4都选用普通型JZ8-ZP直流中间继电器,每个中间继电器常开常闭触点各有4对,额定电流为5A,线圈电压为24V。交流继电器M1-K2用于交流控制回路上电控制,220V,额定电流为5A,常开常闭触点各有4对。
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(4)按钮的选择主轴接通按钮M2-SB1、正反转按钮M2-SB3和-SB4选择LAl8型按钮,其颜色为绿色;钥匙开关M1-SA1为220V,冷却液通断手动开关M2-SA1为24V,急停M1-SB1采用紧急式按钮,红色,主轴断电按钮M2-SB2选择LAl8型按钮,其颜色为红色。
(5)熔断器的选择熔断器D1-FU1,主要考虑主轴电动机的额定电流,ID1-FU1=(1.5~2.5)IN=(1.5~2.5)IHI-M1=1.5×7.89=11.8,故选用RTl8-32型熔断器,配用16A熔体。熔断器-FU2、-FU3、-FU4和-FU5的选择将同控制变压器、电源开关的选择结合进行。
(6)控制变压器的选择负载功率为P-TC=P-VC+PKM≈P-VC+3×12W=P-VC+36W,其中,开关电源的功率P-VC=PPLC+PKA≤2A×24V+12W=60W,取为100W,因此控制变压器可选用BK-300,200VA,380/220,24V。I-FU2≥P-TC/U=200W/380V=0.53A。I-FU3≥P-VC/U=100W/220V=0.46A。故熔断器-FU2、-FU3和-FU4均选RTl8-32型,熔体2A。
(7)开关电源的选择P-VC=PPLC+PKA≤2A×24V+12W=60W,取为100W。I-FU5≥P/U=100W/24V=4.15A,取熔体电流为6A,选RTl8-32型。(8)指示灯的选择指示灯选用发光二极管,24V,红色一个,绿色两个。
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4、2电气元器件清单
序号123456789符号H1-M1E1-M1D1-QF1E1-QM1H1-K1E1-K1M1-K1-K2M3-K1-K4D1-FU1D1-FU2~-FU4D1-FU5名称型号规格数量3KW380V8.2A12880r/min125W380V3.1A12790r/min380V16A1380V0.7A1三相异步电Y100L-2动机三相异步电JCB-22动机电源断路器DZ15-40/3901电源断路器交流接触器DZ5-2/3901CJ10-10CJ10-5直流中间继JZ8-Z电器熔断器RT18-32熔断器熔断器RT18-32RT18-32LA18LA18LA18BK-300380V10A380V210A24V5A6380V熔体16A1220V熔体2A324V熔体6A5A红色5A红色5A红色急停220V/A380V/220V100VA6.3V绿色6.3V绿色131111211110M2-SB1-SB3-SB4控制按钮11M2-SB212M1-SB113D1-TC114D1-VC15M3-HL1-HL216M3-HL317M1-SA118M2-SA1
控制按钮控制按钮变压器直流稳压器发光二极管发光二极管钥匙开关旋钮开关南京工业职业技术学院项目技术报告
第五章软件程序的编制
5、1PLC简介
可编程序控制器(ProgrammableController),简称PC或PLC。它是20世纪70年代以来在集成电路,计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制装置。它可以取代传统的继电器控制系统实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数等各种功能。大型高档PLC能进行数字运算、数据处理、模拟量调节以及互联网通信等,迅速的从早期的逻辑控制发展到伺服控制、过程控制等领域。它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点,被广泛用应与自动化控制的各个领域。近年来,PLC的应用不断普及,极大地促进了现代工业的进步与发展。
5、1、1PLC的分类
1、按照点数、功能不同分类
根据输入输出点数、存储容量和功能分为小型、中型和大型三类。小型PLC又称抵挡PLC,其输入输出的点数一般在256点以下,用户存储器容量小于8KB。中型PLC的输入输出点数一般在256~2048点之间,用户存储容量小于50KB。大型PLC又称高档PLC,输入输出点数超过2048点,进行扩展后还能增加,用户存储容量在50KB以上。
2、按照结构形状分类分为整体式和模块式两种。根据使用情况分类分为通用型和专用型。
5、1、2PLC工作原理
PLC采用“顺序扫描,不断循环”的工作方式
1.每次扫描过程,集中采集输入信号,集中对输出信号进行刷新。
2.输入刷新过程,当输入端口关闭时,程序在进行执行阶段时,输入端有新状态,新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时,新状态才被读入。3.一个扫描周期分为输入采样,程序执行,输出刷新。4.元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。
5.扫描周期的长短由三条决定。(1)CPU执行指令的速度(2)指令本身占有的时间(3)指令条数,现在的PLC扫描速度都是非常快的。
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6.由于采用集中采样,集中输出的方式,存在输入/输出滞后的现象,即输入/输出响应延迟。
5、2控制器输入/输出地址表输入信号急停SB3主轴正转SB4主轴反转SB5保护开关正常E1-QM1主轴报警主轴正反转停止按钮输出信号主轴反转M3-K4机床正常指示灯M3-HL1机床故障指示灯M3-HL3Y0.3Y0.4Y0.5接通主轴电机M3-K1接通冷却电机M3-K2主轴正转M3-K3X8.4X10.3X10.4X10.5X10.6X8.5Y0.0Y0.1Y0.2名称主轴电动机接通SB1主轴电动机断开SB2冷却电动机接通/断开SA1地址X10.0X10.1X10.2南京工业职业技术学院项目技术报告
5、3控制电路梯形图(见附录2)
X8.4为急停控制按钮,X10.5是保护开关正常的信号,Y0.5是机床故障指示灯M3-HL3,X10.6是主轴报警信号。当主轴运行正常时,正常灯亮,主轴出错时,主轴报警,故障灯亮。主轴报警时(X10.6),机床故障灯亮(Y0.5),主轴电动机断开。X10.3是主轴正转信号,X10.4是主轴反转信号,按下X8.5,主轴正反转停止。
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第六章控制系统的安装接线、调试
6、1安装接线
(1)、电源电路的安装:在接线时,选用线型要注意,主电路选用粗些的电线,辅助电路细些。
(2)、主轴电机线路的连接是要接入变频器,在接入变频器是要注意把正反转接对。
6、3调试中出现的问题及解决方法
按下SB3或是SB4时,主轴正反转停止不可靠。解决方法,在主轴正反转电路中接一个停止按钮(X8.5),来保证主轴正反转可靠停止。
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参考资料
1、南京工业职业技术学院综合实训项目资源积累与学习分享系统。2、数控机床电气控制夏燕兰主编北京:机械工业出版社201*。3、王淑英编电气与PLC控制技术机械工业出版社201*、01。4、数控机床故障诊断与维修技术刘永久主编北京:机械工业出版社201*。5、电气制图1984版国家标准,北京:中国标准出版社。6、电气图用符号1984版国家标准北京:中国标准出版社。
7、电气技术中的文字符号制定通则1984版国家标准北京:中国标准出版社。8、新标准电气识图王普生主编北京:中国电力出版社201*。9、低压电器产品样本.
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