电气控制与PLC

本书根据高职院校毕业生从事典型工作岗位所需的知识和技能，以S7-200系列的小型PLC为主要对象，详细介绍了电气控制技术、PLC技术及变频器技术的应用，全书共分七个项目，主要内容包括三相异步电动机基本控制电路的安装调试、典型机床电路分析与故障排除、PLC实现交流电动机的基本控制、 PLC实现多种液体混合控制、PLC 实现过程及定位控制、构建PLC通信网络、PLC与变频调速控制等。全书配有大量二维码资源。本书可作为职业院校机电、电气自动化、工业机器人、无人机、物联网等相关专业的教材，也可供从事机电、电气电子等行业的工程技术人员参考使用。

项目一三相异步电动机基本控制电路的安装调试 001
任务一电动机自锁控制电路的分析与安装调试 002
一、任务要求 002
二、相关知识 002
（一）刀开关和自动空气开关 002
（二）熔断器 005
（三）按钮 007
（四）接触器 007
（五）热继电器 009
三、任务实施 011
（一）设备工具 011
（二）电动机点动控制电路分析 011
（三）电动机自锁控制电路分析与安装 012
四、知识与能力扩展 014
（一）中间继电器 014
（二）点动与自锁混合控制电路 015
任务二正反转控制电路的安装及调试 017
一、任务要求 017
二、相关知识 017
（一）电气控制系统图的绘制原则 017
（二）正反转控制电路 019
三、任务实施 022
（一）准备元器件 022
（二）电路安装与调试 022
四、知识与能力扩展 023
（一）行程控制 023
（二）顺序控制 025
（三）多地控制 026
任务三降压启动控制电路的设计与安装调试 028
一、任务要求 028
二、相关知识 028
（一）时间继电器 028
（二）三相异步电动机的降压启动控制电路 031
三、任务实施 032
（一）控制电路的设计 032
（二）电路的安装与调试 032
四、知识与能力扩展 033
（一）速度继电器 033
（二）电动机的制动控制电路 034

项目二典型机床电路分析与故障排除 036
任务一CA6140车床电路分析与故障排除 037
一、任务要求 037
二、相关知识 037
（一）机床电气原理图分析及故障排除的方法 037
（二）CA6140车床控制电路分析 039
（三）CA6140车床常见电气故障分析 040
三、任务实施 041
（一）任务准备 041
（二）CA6140车床电气故障排除 041
四、知识与能力扩展 044
（一）M7120平面磨床的控制电路分析 044
（二）M7120平面磨床常见故障现象分析 046
（三）ZNK-M7120平面磨床的操作 047
任务二X62W万能铣床电气线路故障排除 051
一、任务要求 051
二、相关知识 051
（一）X62W万能铣床的结构及运动形式 051
（二）X62W万能铣床的拖动要求 051
（三）X62W万能铣床的控制原理分析 052
（四）X62W万能铣床常见故障分析 056
三、任务实施 058
（一）任务准备 058
（二）X62W铣床电气故障排除 058
（三）ZNK-X62W型万能铣床智能实训考核组件的使用 058
四、知识与能力扩展 061
（一）T68镗床的结构及运动形式 061
（二）T68镗床的电气控制线路分析 061
（三）T68镗床电气线路的故障分析与维修 065

项目三PLC实现交流电动机的基本控制 067
任务一初识PLC 068
一、任务要求 068
二、相关知识 068
（一）PLC的产生及定义 068
（二）PLC的特点及应用 068
（三）PLC的基本组成及工作原理 069
（四）S7-200 PLC的外部结构 073
三、任务实施 074
（一）工具材料准备 074
（二）画出PLC外围接线图，安装电路 074
（三）自检 075
（四）PLC裸机（无程序）上电运行 075
四、知识与能力扩展 075
（一）S7-200系列PLC的主要性能指标 075
（二）PLC的类型 076
（三）PLC外围接线方法 076
任务二PLC应用环境的设置及编程软件的使用 078
一、任务要求 078
二、相关知识 078
（一）PLC控制系统的构成 078
（二）PLC的编程语言和程序结构 078
（三）PLC编程软件的使用入门 081
三、任务实施 085
（一）设备准备 085
（二）建立计算机与PLC的连接 085
（三）编程软件的使用 085
（四）PLC最小控制系统的安装调试及运行 086
四、知识与能力扩展——仿真软件的使用 087
任务三PLC实现电动机的正反转控制 092
一、任务要求 092
二、相关知识 092
（一）S7-200 PLC的编程元件 092
（二）S7-200系列PLC的基本位逻辑指令及应用 094
（三）启-保-停电路 097
（四）PLC控制系统的设计与故障诊断 098
三、任务实施 099
（一）设备准备 099
（二）分析控制要求 099
（三）建立I/O分配表 100
（四）画出PLC外围接线图 100
（五）设计梯形图程序 101
（六）安装 接线 101
（七）调试程序 功能测试 101
四、知识与能力扩展 101
（一）PLC数据存储类型及数据的编址方式 101
（二）PLC的寻址方式 104
任务四PLC实现两台电动机顺序控制 106
一、任务要求 106
二、相关知识 106
（一）定时器指令格式及功能 106
（二）定时器指令的使用 107
三、任务实施 109
（一）设备准备 109
（二）I/O分配 109
（三）PLC外围接线设计 110
（四）设计调试梯形图程序 110
（五）安装、接线并检查 110
（六）控制功能调试 111
四、知识与能力扩展 111
（一）定时器的串接使用实现长延时 111
（二）闪烁电路 111
任务五PLC实现轧钢机控制 113
一、任务要求 113
二、相关知识 113
（一）计数器指令的格式及功能 113
（二）计数器指令的使用 114
三、任务实施 116
（一）设备准备 116
（二）I/O分配 116
（三）PLC控制轧钢机的外围接线图 117
（四）设计调试梯形图程序 117
（五）安装、接线并检查 117
（六）控制功能调试 117
四、知识与能力扩展 117
（一）扩展计数器电路 117
（二）计数器与定时器组合使用实现长延时 117
（三）二分频电路 120

项目四PLC实现多种液体混合控制 122
任务一PLC实现两种液体混合控制 123
一、任务要求 123
二、相关知识 123
（一）顺序功能图 124
（二）单序列顺序功能图的绘制 124
（三）使用顺序控制指令将单序列顺序功能图转换成梯形图 126
三、任务实施 128
（一）设备准备 128
（二）建立I/O分配表 128
（三）画出PLC外围接线图 128
（四）画出顺序功能图 128
（五）设计梯形图程序 128
（六）安装、接线并检查 129
（七）控制功能调试 129
四、知识与能力扩展 130
任务二PLC实现三种液体混合控制 133
一、任务要求 133
二、相关知识 134
（一）选择序列顺序功能图的结构 134
（二）用顺序控制指令将顺序功能图转化为梯形图 134
三、任务实施 134
（一）任务准备 134
（二）建立I/O分配表 135
（三）画出PLC外围接线图 136
（四）设计顺序功能图 136
（五）设计调试梯形图程序 137
（六）安装、接线并检查 137
（七）控制功能调试 137
四、知识与能力扩展 137
（一）并行序列顺序功能图的结构 137
（二）并行序列顺序功能图的绘制 138
（三）用顺序控制指令将并行序列顺序功能图转化为梯形图 139

项目五PLC实现过程及定位控制 141
任务一喷泉控制系统的分析设计与安装调试 142
一、任务要求 142
二、相关知识 142
（一）数据传送、填充等指令应用 142
（二）数据移位指令应用 145
（三）数据比较指令应用 150
三、任务实施 152
（一）任务要求 152
（二）I/O端口分配 152
（三）PLC控制接线图 153
（四）程序说明 153
（五）任务实施 156
四、知识与能力扩展 156
（一）数据运算指令应用 156
（二）表功能指令应用 162
（三）数据转换指令应用 165
任务二八台空压机轮换控制系统的设计分析 172
一、任务要求 172
二、相关知识 172
（一）跳转等指令应用 172
（二）循环指令应用 175
（三）子程序调用指令应用 176
三、任务实施 177
（一）任务要求 177
（二）I/O端口分配 178
（三）PLC控制接线图 178
（四）程序设计说明 178
（五）任务实施 185
四、知识与能力扩展 186
任务三PID控制电炉温度 191
一、任务要求 191
二、相关知识 191
（一）S7-200系列PLC模拟量I/O模块 191
（二）模拟量数据的处理 195
（三）PLC的PID控制 196
三、任务实施 198
（一）任务要求 198
（二）I/O端口分配 198
（三）PLC控制接线图 198
（四）程序设计说明 199
（五）任务实施 201
任务四使用“位控向导设置”控制步进电动机202
一、任务要求 202
二、相关知识 202
（一）中断指令应用 202
（二）高速计数器指令应用 204
（三）高速脉冲输出指令应用 207
三、任务实施 211
（一）任务要求 211
（二）I/O端口分配 212
（三）PLC控制接线图 212
（四）程序设计说明 212
（五）任务实施 216

项目六构建PLC通信网络 218
任务一三台S7-200PLC间的主从通信219
一、任务要求 219
二、相关知识 219
（一）S7-200的网络通信 219
（二）S7-200 PLC的通信指令 222
三、任务实施 225
（一）任务要求 225
（二）任务分析 225
（三）网络结构设计 225
（四）程序说明 225
四、任务实施 227
任务二触摸屏组态PLC开关量控制228
一、任务要求 228
二、相关知识 228
（一）PLC与Smart 700 IE电气连接安装 228
（二）调试触摸屏 230
（三）创建项目 231
三、任务实施 233

项目七PLC与变频调速控制 235
任务一变频器功能参数设置与操作236
一、任务要求 236
二、相关知识 236
（一）变频器的机械安装 236
（二）变频器的电气安装 236
（三）变频器的方框图 237
三、任务实施 239
（一）设备工具 239
（二）变频器面板 239
（三）用BOP进行调试 240
（四）变频器的常规操作 241
四、知识与能力扩展 241
任务二外部模拟量方式的变频调速控制 243
一、任务要求 243
二、相关知识 243
（一）变频器的调速优势 243
（二）变频器的分类 243
三、任务实施 244
（一）设备工具 244
（二）设定变频器相关参数 244
（三）变频器模拟量控制接线图 244
（四）变频器模拟量控制操作步骤 244
四、知识与能力扩展 245
任务三基于PLC模拟量方式变频开环调速控制 248
一、任务要求 248
二、相关知识 248
三、任务实施 248
（一）设备工具 248
（二）设定PLC模拟量开环调速控制的变频器参数 249
（三）连接PLC及变频器 249
（四）编写PLC模拟量开环调速控制程序 249
（五）变频器的操作步骤 251
四、知识与能力扩展 251

参考文献 258