电气控制与PLC应用技术_赵晶_9787560643298

本书面向当今控制技术和工程实际应用，在注重学生知识面拓宽的同时，突出他们工程应用能力的培养。
本书分为三个部分，共10章。*部分(第1、2章)介绍常用低压电器的基础知识、电气控制线路的设计方法以及常用的典型控制线路。第二部分(第3～9章)以国内广泛使用且具有很高性价比的三菱公司FX2N系列PLC为主要对象，适当增加了FX1N和FX2N升级版FX3G、FX3U系列PLC的内容，介绍了PLC的软硬件结构、工作原理、功能和特点、分类和指标、编程语言、开发软件、系统配置、指令系统等内容，并从工程应用出发，详细介绍了指令系统的编程技巧和编程实例、PLC控制系统的设计方法等，还介绍了PLC与变频器、触摸屏、组态软件相结合的设计及其综合应用案例。为了配合职业技能的训练，本书第三部分(第10章)重点介绍了可编程序控制系统设计师职业资格考试和考试大纲。为了便于学习，各章后配有适量的习题。
本书不仅可作为高等学校本科自动化、电气工程、电子信息、机电一体化及相关专业的教材，也可作为工程技术人员的自学用书或职业技能考试的培训教材。

可编程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业控制装置。它具有控制功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于扩展、通用性强等一系列优点，不仅可以取代传统的继电器控制系统，还可以进行复杂的生产过程控制和应用于工厂自动化网络，已跃居工业生产三大支柱的首位，被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。
本书在编写时力求由浅入深、理论与工程结合、强化应用，安排了电气控制与可编程控制器两大部分内容。电气控制部分以应用最为广泛的继电接触器控制为主；可编程控制器部分以当今工业自动化领域具有代表性的PLC产品三菱FX2N系列PLC为主，适当增加了FX1N和FX2N升级版机型FX3G、FX3U系列PLC的内容。本书在拓宽理论知识的同时，突出工程实际的应用。
本书共10章。第1章介绍常用低压电器的结构原理、工作特性和选用原则，使学生能正确选用、安装、检测和维修常用低压电器；第2章着重讲解基本电气控制线路，使学生掌握设计、分析电气控制线路的基本方法，培养解决工程实际问题的能力；第3章主要介绍PLC的基础知识、编程语言及开发软件，让学生建立对PLC的基本认识；第4章介绍三菱PLC的系统配置，为后续的指令系统学习奠定基础；第5章介绍三菱FX系列PLC的基本逻辑指令及其编程技巧和工程实例，以熟练掌握基本指令的实际应用；第6章介绍PLC步进顺序控制指令、顺序编程思想和方法，旨在能应用PLC设计较为复杂的综合型控制系统和编写相关程序，培养学生的工程应用能力；第7～9章为PLC与变频器、触摸屏、组态软件相结合的综合应用，侧重解决工业应用过程中遇到的实际问题，从而培养学生的综合分析能力和解决问题能力；第10章与职业培训相结合，介绍了可编程序控制系统设计师职业资格考试及其大纲。书后附有相关的三级理论模拟试卷及参考答案。
书中设置了一些编程实例和工程案例，通过对例题的逐一讲解，力求将知识点和能力点相结合。借助一个机型的详细介绍，达到举一反三的目的，既便于组织教学，又便于读者自学。每章后都提供适量的习题，以供读者练习。
本书由厦门理工学院赵晶担任主编，厦门理工学院关健生担任副主编。本书的具体编写分工为：赵晶老师和关健生老师合编了第1章，赵晶老师编写了第2～5章，杨贵志老师编写了第6章，仲训皋老师编写了第7章，孔祥松老师编写了第8章，关健生老师和孔祥松老师合编了第9章，关健生老师编写了第10章。赵晶老师负责全书内容的规划和统稿。
作者在编写过程中参考了其他教材和相关厂家的资料，同时本书获得了厦门理工学院教材出版基金的资助，在此一并致以衷心的感谢。
由于编者水平有限，加之受到设备条件的限制，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。

第1章常用低压电器 1
1.1　低压电器的基础知识 1
1.1.1　低压电器的定义 1
1.1.2　低压电器的分类 1
1.1.3　低压电器的组成 2
1.2　接触器 3
1.2.1　接触器的结构和工作原理 3
1.2.2　交、直流接触器 4
1.2.3　接触器的选择原则 5
1.2.4　接触器使用注意事项 5
1.3　继电器 6
1.3.1　电流继电器 6
1.3.2　电压继电器 7
1.3.3　中间继电器 7
1.3.4　时间继电器 7
1.3.5　热继电器 8
1.3.6 速度继电器 9
1.4　熔断器 10
1.4.1　熔断器的结构和工作原理 10
1.4.2 熔断器的分类 11
1.4.3　熔断器的选择 12
1.5　刀开关 13
1.5.1　HD型单刀单投刀开关 13
1.5.2　HK型闸刀开关 14
1.5.3　HH型铁壳开关 15
1.5.4　组合开关 16
1.6　低压断路器 17
1.6.1　低压断路器的分类 17
1.6.2　低压断路器的结构和工作原理 17
1.6.3　低压断路器的图形符号和
文字符号 18
1.7　主令电器 18
1.7.1　控制按钮 18
1.7.2　万能转换开关 19
1.7.3　行程开关 20
习题 21

第2章基本电气控制线路 23
2.1　电气控制线路的设计方法 23
2.1.1　电气控制线路概述 23
2.1.2　电气原理图的绘制原则 23
2.1.3　电气控制线路的一般设计方法 24
2.2　电气控制线路的保护环节 27
2.2.1　短路保护 27
2.2.2　过载保护 28
2.2.3　过流保护 29
2.2.4　失压保护 29
2.2.5　欠压保护 30
2.3　常用的典型控制线路 30
2.3.1　三相鼠笼式异步电动机的典型
控制线路 30
2.3.2　三相绕线式异步电动机启动
控制线路 46
2.3.3　直流电动机控制线路 48
2.4　组成电气控制线路的基本规律 52
习题 52

第3章 PLC概述 55
3.1　PLC的产生与定义 55
3.1.1　PLC的产生 55
3.1.2 PLC的定义 56
3.2　PLC的基本结构 56
3.2.1　硬件系统 56
3.2.2　常用的I/O接口 57
3.2.3 软件系统 59
3.2.4　用户环境 59
3.3　PLC的工作原理 60
3.3.1　PLC的等效电路 60
3.3.2　PLC的工作方式 60
3.4　PLC的功能与特点 62
3.4.1　PLC的功能 62
3.4.2　PLC的特点 63
3.5　PLC的分类和性能指标 64
3.5.1　PLC的分类 64
3.5.2　PLC的性能指标 65
3.6　PLC的应用和发展 66
3.6.1　PLC的应用 66
3.6.2　PLC的发展 67
3.7 PLC的编程语言 68
3.7.1　梯形图语言 68
3.7.2　指令助记符语言 69
3.7.3　顺序功能图 70
3.7.4　PLC编程示例 70
3.8　PLC的软件开发 71
3.8.1　工程建立 71
3.8.2　程序编辑 73
3.8.3　仿真测试 74
习题 76

第4章三菱PLC的系统配置 78
4.1　三菱FX系列PLC产品及技术性能 78
4.1.1　FX系列PLC的产品类型和硬件
配置 78
4.1.2　FX系列PLC的性能指标 83
4.1.3　FX系列PLC型号的说明 84
4.2　FX系列PLC内部软元件及其I/O
配置 85
4.2.1　PLC软元件的数值类型 85
4.2.2　FX系列PLC软元件的分类及
编号 86
4.2.3　位元件型软元件 88
4.2.4 字数据型软元件 90
4.2.5　指针型软元件 101
4.2.6 常数型软元件 102
习题 103

第5章三菱FX系列PLC的基本逻辑指令
及其应用 104
5.1 基本逻辑指令系统 104
5.1.1 FX2N系列PLC基本逻辑指令 105
5.1.2 梯形图编程注意事项 117
5.2 基本指令系统的编程技巧与
工程实例 119
5.2.1 基本指令系统的编程技巧 119
5.2.2 常用基本环节编程 120
5.2.3 编程实例 125
5.2.4 低压电器控制系统设计 130
习题 135

第6章 PLC步进顺序控制及其应用 139
6.1　基于SFC图的步进顺序控制方法 139
6.1.1 SFC图的组成元素 140
6.1.2 SFC图的结构 142
6.2　基于步进梯形图的步进顺序
?控制方法 146
6.2.1　步进梯形图指令 147
6.2.2　步进梯形图的组成元素 148
6.2.3　基于步进梯形图的顺序控制结构
实现方法 149
6.3　步进顺序控制编程技巧与工程实例 151
6.3.1　步进顺序控制编程技巧 151
6.3.2　简易机械手控制器 154
6.3.3 多种液体混合装置控制器 160
6.3.4　多级传送带控制器 162
6.3.5　十字路口交通信号灯控制器 164
习题 167

第7章 PLC与变频器及其应用 168
7.1 变频器概述 168
7.1.1 变频器的基本概念 168
7.1.2　变频器的基本结构及调速原理 171
7.2　变频器的额定参数、技术指标与产品
?选型 173
7.2.1　变频器的额定参数 173
7.2.2　变频器的技术指标 174
7.2.3　变频器的产品选型 175
7.3　变频器的基本应用 176
7.3.1　三菱FR-A540变频器端子
接线图简介 176
7.3.2　变频器的运行与操作 179
7.3.3　变频器常用参数的设置 184
7.3.4　PLC与变频器的基本应用 188
习题 196

第8章触摸屏的基本结构与GT组态软件的
应用 197
8.1　触摸屏概述 197
8.1.1　触摸屏的基本概念 197
8.1.2　触摸屏的基本功能 198
8.1.3　触摸屏的发展趋势 198
8.2　触摸屏的基本结构及工作原理 199
8.2.1　触摸屏的基本结构 199
8.2.2　触摸屏的工作原理 200
8.3 触摸屏与外围设备的连接 200
8.3.1 触摸屏通信接口 200
8.3.2　触摸屏与PLC的连接 201
8.3.3　触摸屏与PLC联机工作原理 202
8.4　三菱触摸屏GT组态软件的安装 203
8.4.1　触摸屏组态软件简介 204
8.4.2　触摸屏组态软件GT的安装 204
8.5 GT软件的应用 207
8.5.1　新建项目 207
8.5.2　画面创建 212
8.5.3　画面仿真调试 214
8.5.4　项目的上传与下载 215
8.6　GT软件画面设置 215
8.6.1　GOT的画面配置 215
8.6.2　GT软件画面切换设置 215
习题 216

第9章 PLC、变频器和触摸屏的综合
应用 217
9.1　三层电梯控制系统的设计 217
9.1.1　设计任务分析 217
9.1.2　基于PLC的三层电梯控制 220
9.2　自动分拣生产线的设计 221
9.2.1　设计任务分析 221
9.2.2　基于PLC的自动分拣
生产线控制 223
9.3　恒压供水调速系统的设计 225
9.3.1　设计任务分析 225
9.3.2　基于PLC的恒压供水调速控制 226
9.4　机械手控制系统的设计 229
9.4.1　设计任务分析 229
9.4.2 基于PLC的机械手设计 230
9.5 中央空调冷冻水系统的设计 233
9.5.1　设计任务分析 233
9.5.2 基于PLC的中央空调冷冻水
系统设计 233
习题 237

第10章可编程序控制系统设计师
?职业资格考试 238
10.1　可编程序控制系统设计师职业资格考试简介及申报条件 238
10.1.1 职业资格考试简介 238
10.1.2　职业资格考试申报条件 238
10.2　可编程序控制系统设计师职业资格
考试大纲 239
10.2.1　四级可编程序控制系统设计师
考试大纲 239
10.2.2　三级可编程序控制系统设计师
考试大纲 241
10.2.3　二级可编程序控制系统设计师
考试大纲 242
10.2.4　一级可编程序控制系统设计师
考试大纲 243
附录1 常用电器的图形符号及文字符号 246
附录2 三菱FX系列PLC功能指令一览表 250
附录3 常见的错误代码 255
附录4 可编程序控制系统设计师（三级）
理论模拟试卷与参考答案 260

参考文献 276

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