電氣控制與PLC

本書遵循“以能力培養為核心，以技能訓練為主線，以理論知識為支撐”的編寫思想，以“管用、適用、夠用”為原則，按照“基於工作過程的教學模式”編寫而成，充分體現了教材的科學性、先進性、實用性和可操作性。

本書是一本理論與實訓一體化的教材，集理論知識、技術應用、工程設計和創新思維於一體，以35個實訓貫穿始終，內容涵蓋了PLC的組成、工作原理、編程工具、指令系統、特殊功能模塊、變頻器及其綜合應用。

本書可作為大中專院校機、電類專業的理論與實訓教材，也可作為技能培訓教材，還可供相關工程技術人員參考。

第1章　常用低壓電器

1.1　概述

1.1.1　低壓電器的分類

1.1.2　低壓電器的型號表示法

1.1.3　低壓電器的主要技術數據

1.1.4　選擇低壓電器的注意事項

1.2　電磁機構及觸頭系統

1.2.1　電磁機構

1.2.2　觸頭系統

1.2.3　電弧的產生與熄滅

1.3　接觸器

1.3.1　結構

1.3.2　工作原理

1.3.3　常用接觸器

1.3.4　接觸器的選用　11

1.4　繼電器　12

1.4.1　熱繼電器　12

1.4.2　時間繼電器　13

1.4.3　電磁式繼電器　15

1.5　熔斷器　17

1.6　開關電器　18

1.6.1　刀開關　18

1.6.2　低壓斷路器　19

1.6.3　漏電保護開關　21

1.7　主令電器　24

1.7.1　按鈕開關　24

1.7.2　轉換開關　25

1.7.3　位置開關　25

1.8　其他新型電器　26

1.8.1　接近開關　26

1.8.2　溫度繼電器　27

1.8.3　固態繼電器　28

1.8.4　光電繼電器　29

1.8.5　電機保護器　30

1.8.6　信號繼電器　30

1.8.7　其他電器　30

1.9　電動機　32

1.9.1　三相非同步電動機　32

1.9.2　直流電機　37

思考題　39

第2章　電氣控制系統的基本控制電路　40

2.1　電氣控制系統基礎知識　40

2.1.1　圖形符號和文字元號　40

2.1.2　電路圖　41

2.1.3　元件布置圖　43

2.1.4　接線圖　43

2.2　電動機直接啟動控制電路　44

2.2.1　電動機的點動控制　44

2.2.2　電動機的單向連續運行控制　45

2.2.3　電動機單向點動與連續運行控制　45

實訓1　電動機的啟保停控制　47

2.3　電動機的制動控制電路　49

2.3.1　反接制動　49

2.3.2　能耗制動　50

實訓2　電動機的能耗制動控制　50

2.4　電動機降壓啟動控制電路　53

2.4.1　Y/△降壓啟動　53

2.4.2　定子串接電阻降壓啟動　54

2.4.3　定子串接自耦變壓器降壓啟動　55

2.4.4　轉子繞組串接電阻啟動　56

2.4.5　轉子繞組串接頻敏變阻器啟動　57

實訓3　電動機的Y/△降壓啟動控制　58

2.5　電動機的調速控制電路　61

2.5.1　雙速電動機的控制　61

2.5.2　三速電動機的控制　62

2.6　電動機的其他基本控制電路　64

2.6.1　電動機的多地控制　64

2.6.2　電動機的正反轉控制　65

2.6.3　電動機的行程控制　65

2.6.4　電動機的順序控制　66

實訓4　電動機的正反轉控制　68

實訓5　電動機的自動順序控制　69

2.7　直流電動機的控制電路　71

2.7.1　電路組成　71

2.7.2　工作原理　72

思考題　73

第3章　電氣控制系統的分析、設計與檢修　74

3.1　電氣控制系統的分析方法　74

3.1.1　查線讀圖法　74

3.1.2　邏輯代數法　75

3.2　電氣控制系統分析　76

3.2.1　車床電氣控制系統　77

3.2.2　鑽床電氣控制系統　79

3.2.3　鏜床電氣控制系統　82

實訓6　車床、鑽床、鏜床的線路連接與操作　87

3.3　電氣控制系統設計　89

3.3.1　設計的原則、程序和內容　89

3.3.2　電氣原理圖設計　91

3.3.3　電氣工藝設計　94

3.3.4　設計實例　97

3.4　電氣控制系統檢修　102

3.4.1　檢修工具　102

3.4.2　檢修步驟　103

3.4.3　檢修方法　105

實訓7　車床、鑽床、鏜床的故障檢修　108

思考題　112

第4章　PLC及其編程工具　113

4.1　PLC的基本組成　113

4.1.1　外部結構　114

4.1.2　內部硬體　116

4.1.3　內部結構　117

4.1.4　軟體　120

4.2　PLC的軟元件　121

4.2.1　輸入繼電器　122

4.2.2　輸出繼電器　122

4.2.3　輔助繼電器　123

4.2.4　狀態繼電器　124

4.2.5　定時器　125

4.2.6　計數器　126

4.2.7　數據寄存器　128

4.2.8　變址寄存器　129

4.2.9　指針　129

4.2.10　常數　129

4.3　PLC的工作原理　129

4.4　GX Developer編程軟體　131

4.4.1　編程軟體的安裝　131

4.4.2　程序的編製　132

4.4.3　程序的寫入、讀出　135

實訓8　GX Developer編程軟體的基本操作　136

4.4.4　程序的編輯　138

4.4.5　其他功能　139

實訓9　GX Developer編程軟體的綜合操作　140

4.5　FX-20P-E型手持式編程器　142

4.5.1　編程器的組成　142

4.5.2　編程器的面板　142

4.5.3　編程器的工作方式選擇　144

4.5.4　程序的寫入　145

4.5.5　程序的讀出　148

4.5.6　程序的修改　149

4.5.7　程序的插入　150

4.5.8　程序的刪除　151

實訓10　FX-20P-E型編程器的基本操作　152

4.5.9　元件的監示　153

4.5.10　元件的測試　155

4.5.11　離線工作方式　156

4.5.12　密碼的設定與解除　157

實訓11　FX-20P-E型編程器的綜合操作　158

思考題　160

第5章　PLC基本邏輯指令及其應用　161

5.1　基本邏輯指令　161

5.1.1　邏輯取及驅動線圈指令LD/LDI/OUT　161

5.1.2　觸點串、並聯指令AND/ANI/OR/ORI　162

實訓12　基本邏輯指令(1)　164

5.1.3　電路塊連接指令ORB/ANB　165

5.1.4　多重輸出電路指令MPS/MRD/MPP　166

實訓13　基本邏輯指令(2)　167

5.1.5　置位與複位指令SET/RST　168

5.1.6　脈衝輸出指令PLS/PLF　169

5.1.7　運算結果脈衝化指令MEP/MEF　170

5.1.8　脈衝式觸點指令LDP/LDF/ANDP/ANDF/ORP/ORF　171

5.1.9　主控觸點指令MC/MCR　172

5.1.10　邏輯運算結果取反指令INV　173

5.1.11　空操作和程序結束指令NOP/END　173

實訓14　基本邏輯指令(3)　174

5.2　程序的執行過程　175

5.2.1　程序的執行過程　175

5.2.2　輸入/輸出滯后時間　176

5.2.3　雙線圈輸出　177

實訓15　程序執行過程實訓　177

5.3　常用基本電路的程序設計　179

5.3.1　啟保停電路　179

實訓16　啟保停電路的應用　180

5.3.2　定時電路　182

5.3.3　計數電路　184

5.3.4　振蕩電路　184

實訓17　振蕩電路的應用　185

5.4　PLC程序設計　188

5.4.1　梯形圖的基本規則　188

5.4.2　程序設計的方法　190

5.4.3　梯形圖程序設計的技巧　194

實訓18　PLC控制的電動機正反轉能耗制動　195

實訓19　PLC控制的電動機Y/△啟動　198

思考題　201

第6章　PLC步進順控指令及其應用　204

6.1　狀態轉移圖　204

6.1.1　流程圖　204

6.1.2　狀態轉移圖　205

6.1.3　狀態轉移圖的理解　207

6.2　步進順控指令及其編程方法　207

6.2.1　步進順控指令　207

6.2.2　狀態轉移圖的編程方法　207

6.2.3　編程注意事項　208

6.3　單流程的程序設計　209

6.3.1　設計方法和步驟　209

6.3.2　程序設計實例　210

實訓20　單流程程序設計　212

6.4　選擇性流程的程序設計　215

6.4.1　選擇性流程及其編程　215

6.4.2　程序設計實例　216

實訓21　選擇性流程程序設計　217

6.5　并行性流程的程序設計　219

6.5.1　并行性流程及其編程　219

6.5.2　程序設計實例　220

實訓22　并行性流程的程序設計　222

6.6　複雜流程及跳轉流程的程序設計　226

6.6.1　複雜流程的程序編製　226

6.6.2　跳轉流程的程序編製　229

6.7　用輔助繼電器實現順序控制的程序設計　230

6.7.1　用輔助繼電器實現順序控制的設計思想　230

6.7.2　使用啟保停電路的程序設計　230

6.7.3　使用置位複位指令的程序設計　233

實訓23　用輔助繼電器實現順序控制　235

思考題　236

第7章　PLC功能指令、特殊模塊及其應用　238

7.1　功能指令概述及基本規則　238

7.1.1　功能指令的表達形式　238

7.1.2　數據長度和指令類型　239

7.1.3　操作數　240

7.2　常用功能指令簡介　241

7.2.1　程序流程指令　241

7.2.2　傳送與比較指令　242

7.2.3　算術與邏輯運算指令　245

7.2.4　循環與移位指令　249

7.2.5　數據處理指令　250

7.2.6　外部設備I/O指令　252

7.2.7　觸點比較指令　254

實訓24　常用功能指令的應用　256

7.3　特殊功能模塊　259

7.3.1　溫度A/D輸入模塊FX2N-4AD-PT　259

實訓25　FX2N-4AD-PT的應用　262

7.3.2　模擬量輸入模塊FX3U-4AD　264

實訓26　FX3U-4AD的應用　268

7.3.3　D/A輸出模塊FX2N-2DA　270

實訓27　FX2N-2DA的應用　272

思考題　274

第8章　PLC的相關知識　275

8.1　PLC的產生　275

8.1.1　PLC的由來　275

8.1.2　PLC的定義　276

8.2　PLC的分類　276

8.2.1　按輸入/輸出點數分　276

8.2.2　按結構形式分　277

8.2.3　按生產廠家分　277

8.3　FX系列PLC概述　278

8.3.1　概況　278

8.3.2　型號含義　278

8.3.3　FX1S系列PLC　278

8.3.4　FX1N系列PLC　279

8.3.5　FX2N系列PLC　279

8.3.6　FX3U系列PLC　279

8.3.7　一般技術指標　280

8.4　PLC的特點　281

8.5　PLC的應用領域及發展趨勢　282

8.5.1　PLC的應用領域　282

8.5.2　PLC的發展趨勢　283

思考題　284

第9章　通用變頻器及其應用　285

9.1　三相交流非同步電動機的調速　285

9.1.1　交流調速原理　285

9.1.2　調速的基本方法　286

9.2　變頻器的結構　288

9.2.1　外部結構　288

9.2.2　內部結構　288

9.3　變頻器的工作原理　290

9.3.1　基本控制方式　290

9.3.2　逆變的基本原理　291

9.3.3　正弦脈寬調製　293

9.3.4　脈寬調製型變頻器　294

9.4　變頻器的PU操作　296

9.4.1　主接線　296

9.4.2　操作面板　296

9.4.3　變頻器的基本參數　298

9.4.4　PU單元的操作　299

實訓28　變頻器的PU操作　303

9.5　變頻器的EXT運行操作　305

9.5.1　外部端子　305

9.5.2　外部運行操作　309

實訓29　外部信號控制變頻器的運行　310

9.6　變頻器的組合操作　311

9.6.1　組合運行方式　311

9.6.2　參數設置　312

實訓30　變頻器的組合操作　313

9.7　變頻器的多段調速及應用　314

9.7.1　變頻器的多段調速　314

9.7.2　注意事項　315

實訓31　三相非同步電動機多速運行的綜合控制　315

實訓32　PLC、變頻器在恆壓供水系統中的應用　317

9.8　變頻器的程序運行及應用　321

9.8.1　參數設置　321

9.8.2　控制端子　323

9.8.3　程序運行方式　323

9.8.4　應用實例　324

實訓33　PLC、變頻器在工業洗衣機控制系統中的綜合應用　326

實訓34　PLC、變頻器在刨床控制系統中的綜合應用　329

9.9　變頻器的模擬量控制及應用　332

9.9.1　相關端子及參數　332

9.9.2　FX0N-3A模塊的使用　332

實訓35　PLC、模擬量模塊及變頻器的綜合應用　333

思考題　336

附錄A　常用圖形符號和文字元號　337

附錄B　FX2N的性能規格　340

附錄C　FX系列PLC的軟元件　342

附錄D　FX系列PLC功能指令一覽表　344

附錄E　變頻器參數表　351

附錄F　變頻器出錯(報警)定義　359

附錄G　可編程式控制制器實訓裝置簡介　366

參考文獻　370