电气控制与PLC技术

本书分为电器应用分类及继电器?接触器控制技术、三菱FX系列PLC及其应用技术、系统设计实例与实训指导三部分，全新梳理目前电气控制系统中常用的电气设备和低压电器，侧重电机基本控制电路的思考设计过程，并以FX系列PLC为例，介绍PLC基本知识、模拟量处理、通信技术、编程语言及其应用实例。 本书遵循工科专业实践应用性课程教学要求，内容切合实际工程应用的教学原则。内容组织上贴合应用需要，注重电气控制与PLC技术的衔接，PLC技术部分侧重常用指令和工程应用举例。最后以先进物流装备领域的关键电气控制技术为例，结合初高级电工技能证培训考级的相关知识，从电气配盘接线技能出发，到新版本PLC软件的使用介绍，让学生更快地上手实践，并与企业岗位需求接轨。 本书留有笔记区域，将视频、动画以二维码的形式插在本书中，并配有习题和解答，既方便学生参与课程的线上、线下混合式教学活动，又方便学生自学梳理书中的重点和难点。 本书可以作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器、机械工程及其自动化、机械电子工程等相关专业的教材或参考书，也可以作为相关技术人员的自学用书。

钱懿，硕士，副教授。2003.9-2007.6 南京工业大学自动化学院自动化系，本科；2007.7-2009.8 东风汽车有限公司，电气工程师；2009.9-2012.3 上海理工大学控制理论与控制工程专业，研究生；2012.3-2020.04湖州师范学院电气系专任教师；2020.4-至今 湖州师范学院求真学院理工分院电气系专任教师，分管教学副院长。参加的学术组织及任职：湖州市自动化学会会员。获得的个人和集体荣誉：浙江省省级教学技能竞赛二等奖；湖州市市级青年岗位技能能手称号；省级第二批在线精品课程开放项目《电气控制与PLC技术》负责人。所重点承担的科研项目：主持省级教学课程改革项目《软硬件设计型实践课程的混合式教学模式改革与实践》。教学成果获奖情况：校级《一纲三纵五横工程实践创新能力培养体系》一等奖。

目 录 第1章　常用低压电器 1 1.1 常用低压电器概述 2 1.1.1 低压电器分类 2 1.1.2 低压电器型号 2 1.1.3 低压电器结构 3 1.2 配电类低压电器 8 1.2.1 刀开关 8 1.2.2 低压断路器 10 1.3 控制类低压电器 12 1.3.1 接触器 12 1.3.2 中间继电器 15 1.4 主令电器 17 1.4.1 按钮 17 1.4.2 位置开关 18 1.4.3 万能转换开关 22 1.5 保护类低压电器 23 1.5.1 熔断器 23 1.5.2 热继电器 24 1.6 检测类低压电器 27 1.6.1 电压继电器 27 1.6.2 电流继电器 27 1.6.3 时间继电器 28 1.6.4 速度继电器 32 1.6.5 温度继电器 33 1.6.6 液位继电器 33 1.7 智能电器 34 1.7.1 智能电器的定义与分类 34 1.7.2 智能电器的新技术 35 1.7.3 智能电器的举例 37 习题1 39 第2章　电气控制基本电路 43 2.1 电气控制的基本知识 44 2.1.1 常用图形符号和文字符号 44 2.1.2 电气控制原理图 44 2.1.3 电气元件布置图 47 2.1.4 电气接线图 47 2.2 三相笼型异步电动机的点动控制与长动控制 48 2.2.1 低压电器的选择 49 2.2.2 单向全压点动控制 49 2.2.3 单向全压长动控制 50 2.2.4 点动和长动混合控制电路 50 2.3 三相笼型异步电动机的正反转控制 51 2.3.1 低压电器的选择 51 2.3.2 三相笼型异步电动机正?停?反控制电路 53 2.3.3 三相笼型异步电动机正?反?停控制电路 53 2.3.4 自动往返行程控制电路 54 2.4 多点控制和顺序控制 55 2.4.1 三点启停控制电路 55 2.4.2 顺序启动控制 55 2.4.3 电气控制系统中电流及电压的检测与保护 59 2.5 三相异步电动机的降压启动 61 2.5.1 低压电器的选型 62 2.5.2 定子串电阻降压启动和定子接自耦变压器降压启动 62 2.5.3 星?三角降压启动 65 2.5.4 三相绕线式异步电动机的启动 67 2.6 三相异步电动机的制动控制 70 2.6.1 反接制动控制电路 70 2.6.2 能耗制动控制电路 73 2.7 三相异步电动机的有级调速控制 77 2.7.1 三相笼型异步电动机的有级调速控制原理 77 2.7.2 双速电动机控制电路 78 2.8 C650卧式车床电气控制电路 80 习题2 85 第3章　PLC基本知识 86 3.1 PLC的发展与应用 87 3.1.1 PLC的由来和定义 87 3.1.2 PLC的发展趋势与应用 88 3.2 PLC的构成 90 3.2.1 PLC硬件 90 3.2.2 PLC软件 92 3.2.3 PLC的工作原理 94 3.3 FX系列PLC的系统配置 95 3.3.1 FX系列PLC型号名称的含义 95 3.3.2 FX2N系列PLC系统硬件配置 96 3.3.3 FX2N系列PLC的安装及接线 96 3.4 FX2N系列PLC的编程元件 100 3.4.1 输入继电器与输出继电器 100 3.4.2 辅助继电器、状态继电器 101 3.4.3 定时器 103 3.4.4 计数器 104 3.4.5 数据寄存器 106 3.4.6 指针 107 习题3 107 第4章　PLC基本指令及梯形图编程 109 4.1 FX2N系列PLC的基本指令 110 4.1.1 逻辑处理指令 110 4.1.2 逻辑功能指令 112 4.1.3 步进顺控指令 114 4.2 梯形图的编程规则要点 115 4.2.1 梯形图的编程规则 115 4.2.2 控制系统设计经验 116 4.2.3 梯形图编程的步骤 118 4.3 常用基本环节的编程 121 4.3.1 集中与分散控制电路 121 4.3.2 优先控制电路 122 4.3.3 比较控制电路 123 4.4 梯形图编程应用实例 123 习题4 126 第5章　PLC顺序功能图编程 128 5.1 顺序功能图编程基本思想及编程基本知识 129 5.1.1 顺序功能图编程基本思想 129 5.1.2 顺序功能图编程基本知识 130 5.2 顺序功能图的编程方法 132 5.2.1 顺序功能图的基本形式 132 5.2.2 顺序功能图的编程规则 133 5.2.3 常用的特殊辅助继电器 133 5.3 顺序功能图编程实例与经验设计方法 134 5.3.1 单流程编程实例 134 5.3.2 选择性流程编程实例 136 5.3.3 并行性流程编程实例 138 习题5 139 第6章　常用功能指令及其编程应用 142 6.1 功能指令的基本规则 143 6.1.1 功能指令的表示 143 6.1.2 指令的形态与执行形式 144 6.1.3 位元件和字元件 145 6.1.4 不同数据长度之间的传送 145 6.1.5 变址寄存器 146 6.1.6 操作数的形式 146 6.2 常用功能指令及其编程举例 147 6.2.1 程序流向控制指令 147 6.2.2 数据比较指令 153 6.2.3 数据转换指令 154 6.2.4 算术运算指令 155 6.2.5 逻辑运算指令 157 6.2.6 数据处理指令 158 6.2.7 其他常用功能指令 158 6.3 功能指令编程实例 162 习题6 164 第7章　FX系列PLC模拟量处理 166 7.1 模拟量处理模块基本知识 167 7.1.1 基本性能指标 167 7.1.2 转换接口 168 7.1.3 模块安装位置与地址编号 169 7.2 FX2N-4AD模拟量输入模块及编程设置 170 7.2.1 输入与输出的关系及调整 170 7.2.2 编程实例 173 7.3 FX2N-4DA模拟量输出模块及编程设置 174 7.3.1 输入与输出的关系与调整 174 7.3.2 编程实例 177 7.4 模拟量的闭环调节及PID指令应用 178 7.4.1 PID调节的数学依据 178 7.4.2 PID指令及应用要点 179 7.4.3 PID指令应用举例 182 习题7 184 第8章　FX系列PLC通信技术 185 8.1 FX系列PLC通信基础 186 8.1.1 通信接口与传输介质 186 8.1.2 串行通信接口标准 187 8.2 并行通信与N:N通信 188 8.2.1 并行通信 188 8.2.2 N:N通信 190 8.3 计算机连接与无协议通信 195 8.3.1 串行通信协议 196 8.3.2 RS通信指令与无协议通信 197 8.4 CC-Link现场总线通信技术 201 8.4.1 CC-Link的特点 202 8.4.2 CC-Link网络连接设备 202 习题8 205 第9章　常见物流设备电气控制系统实例 206 9.1 货运电梯控制系统 207 9.1.1 低压继电器控制电路设计与分析 207 9.1.2 PLC硬件接线及I/O口地址分配 207 9.1.3 梯形图编程 208 9.2 分拣传送计数平台电气控制系统 209 9.2.1 分拣传送计数平台简介 210 9.2.2 控制要求分析 210 9.2.3 PLC硬件接线及I/O口地址分配 211 9.2.4 程序设计 212 9.3 立体车库控制系统 213 9.3.1 车辆存取控制方案 214 9.3.2 PLC硬件接线及I/O口地址分配 214 9.3.3 程序设计 215 第10章　实训指导 220 10.1 电气配电箱接线技能 221 10.1.1 配电箱接线安装要求 221 10.1.2 电气控制箱接线安装要求 221 10.2 使用PLC改造继电器?接触器控制电路的方法 224 10.2.1 改造思路 224 10.2.2 C650车床主轴电动机控制电路改造 226 10.3 PLC编程软件及使用 228 10.3.1 GX Works 2软件介绍与安装 228 10.3.2 GX Works 2的使用 228 参考文献 237