新手学PLC：电工技术基础

PLC编程技术的初学者常因指令的抽象性而感到困惑，即使在大量学习理论知识后，面对实际操作时仍可能感到无所适从。为了解决这一学习难题，编者依托多年的教学积累及在工业自动化领域的实战经验，精心编写了一套专为初学者量身定制的教学内容。本书聚焦于初学者在PLC学习过程中不可或缺的电工知识，从基础的安全用电知识开始，逐步深入到电路的基本原理，进而引导读者认识与PLC编程密切相关的外围设备。此外，本书还覆盖了电工工具的使用技巧、电工实操技能、经典电路的解读，以及EPLAN电气制图软件和PLC周边电气自动化控制设备等内容。本书以层层递进的方式，巧妙地将理论与实践相融合，旨在为机电类大中专院校的学生提供一本全面且深入的教材或参考书籍。读者通过研读本书，有望能够更透彻地理解和掌握电工基础知识，同时精进PLC编程技术，从而为未来的职业生涯筑牢坚实的基石。

第1章 安全用电常识 1 1.1 人体触电的基本概念 1 1.1.1 人体触电的种类 1 1.1.2 人体触电的方式 2 1.2 安全用电 4 1.2.1 人体电阻 4 1.2.2 人体允许电流 4 1.3 安全用电措施 4 1.3.1 保护接地 4 1.3.2 保护接零 5 1.3.3 触电急救 5 1.4 电工安全操作规程 6 1.5 电气设备安全操作规程 7 课后习题 7 第2章 电路的基础知识 8 2.1 电路的基本组成 8 2.2 电路的基本参考量 9 2.2.1 电流 9 2.2.2 电压 10 2.2.3 电位 10 2.3 欧姆定律 11 2.3.1 部分电路欧姆定律 11 2.3.2 全电路欧姆定律 11 2.4 电阻连接方式的等效电路 12 2.4.1 电阻的串联 12 2.4.2 电阻的并联 13 2.4.3 电阻的混联 14 2.5 正弦交流电 15 课后习题 17 第3章 认识与PLC编程密切相关的外围设备 18 3.1 概述 18 3.2 低压电器 19 3.2.1 低压电器的分类 19 3.2.2 低压电器的全型号表示方法 19 3.2.3 低压电器的图形符号及文字符号 20 3.2.4 低压电器的选型注意事项 23 3.2.5 低压电器的配线原则 24 3.2.6 低压配电电器 24 3.2.7 低压控制电器 31 3.3 主令电器 40 3.3.1 控制按钮 40 3.3.2 行程开关 42 3.3.3 接近开关 44 3.3.4 万能转换开关 48 3.4 传感器 49 3.4.1 光电传感器 51 3.4.2 热电偶传感器 53 3.4.3 压力传感器 54 3.4.4 液位传感器 59 3.4.5 位置传感器 61 3.4.6 视觉传感器 63 课后习题 65 第4章 使用电工工具与数字万用表 66 4.1 电工工具 66 4.1.1 验电笔 66 4.1.2 螺丝刀 67 4.1.3 钢丝钳 67 4.1.4 尖嘴钳 68 4.1.5 斜口钳 68 4.1.6 剥线钳 68 4.1.7 电工刀 69 4.1.8 手电钻 70 4.1.9 电烙铁 70 4.2 数字万用表 72 4.2.1 数字万用表的组成 72 4.2.2 数字万用表的面板说明 73 4.2.3 数字万用表的使用说明 74 课后习题 75 第5章 导线的多种连接方式 76 5.1 概述 76 5.2 电缆 77 5.2.1 电缆的规格表示 77 5.2.2 电缆的型号组成 78 5.2.3 电缆的型号缩写 78 5.2.4 电缆的选购 79 5.3 剖削导线绝缘层 80 5.3.1 塑料硬线的绝缘层剖削 80 5.3.2 塑料软线的绝缘层剖削 81 5.3.3 塑料护套线的绝缘层剖削 82 5.3.4 花线的绝缘层剖削 82 5.3.5 铅包线的绝缘层剥削 83 5.3.6 漆包线的绝缘层去除 83 5.4 连接导线 83 5.4.1 铜芯导线的连接 83 5.4.2 铝芯导线的连接 89 5.4.3 线头与接线桩的连接 91 5.5 封端处理 93 5.5.1 铜芯导线的封端 93 5.5.2 铝芯导线的封端 94 5.6 恢复导线绝缘层 94 5.6.1 线圈内部导线绝缘层的恢复 94 5.6.2 线圈线端连接处绝缘层的恢复 95 5.6.3 电力线绝缘层的恢复 96 课后习题 96 第6章 经典电路与实物对照 97 6.1 三相电机点动控制电路 97 6.2 三相电机自锁运行电路 98 6.3 三相电机带过载保护启停电路 99 6.4 三相电机单按钮启停控制电路 100 6.5 浮球开关控制水塔手动和自动补水电路 101 6.6 压力继电器实现家庭无塔供水电路 102 6.7 三相电机点动和自锁电路 103 6.8 三相电机手动正反转运行电路 104 6.9 三相电机缺相保护电路 105 6.10 三相电机“星三角”降压启动电路 106 6.11 三相电机延时循环启停控制电路 107 6.12 变频器主回路接线图 108 6.13 变频器控制回路接线图 109 6.14 西门子PLC控制变频器接线图 110 6.15 西门子PLC输入输出接线图 111 6.16 西门子PLC控制步进电机接线图 112 6.17 西门子V90系列伺服驱动器控制伺服电机接线图 114 6.18 热电阻与PLC热电阻模块接线图 116 6.19 温度控制模拟量模块输入输出接线图 117 6.20 压力控制模拟量模块输入输出接线图 118 6.21 PLC控制变频器恒压供水“一拖三”电路 119 课后习题 120 第7章 EPLAN电气制图软件的应用 121 7.1 初识EPLAN软件 121 7.1.1 EPLAN软件介绍 121 7.1.2 EPLAN的发展历史 122 7.1.3 EPLAN的安装 123 7.1.4 EPLAN的启动 126 7.1.5 EPLAN的退出 126 7.1.6 EPLAN的主界面 127 7.1.7 自定义工作区域 128 7.2 项目编辑和管理 129 7.2.1 创建项目 129 7.2.2 打包和解包项目 132 7.2.3 备份和恢复项目 133 7.3 图形使用 134 7.3.1 绘制图形 134 7.3.2 标注图形尺寸 136 7.3.3 编辑图形 137 7.4 页管理 138 7.4.1 页导航器 138 7.4.2 新建页和删除页 139 7.4.3 导入文件和导出文件 142 7.5 图纸设置 145 7.5.1 图纸的分区 145 7.5.2 图纸的组成 146 7.6 栅格设置 152 7.6.1 栅格的种类 152 7.6.2 栅格的使用 153 7.6.3 栅格的对齐 153 7.7 符号使用 155 7.7.1 符号库类型 155 7.7.2 插入符号 155 7.7.3 符号自动连线 159 7.8 文本插入 160 7.8.1 自由文本 161 7.8.2 属性文本 161 7.8.3 特殊文本 163 7.8.4 占位符文本 163 7.8.5 路径功能文本 164 7.9 电缆使用 165 7.9.1 电缆的定义 165 7.9.2 电缆的选型 166 7.9.3 电缆的编辑 168 7.9.4 电缆的编号 169 7.9.5 电缆的屏蔽 171 7.10 黑盒使用 172 7.10.1 黑盒的制作 172 7.10.2 黑盒的功能定义 174 7.10.3 黑盒的组合 175 7.11 实例：电机正反转电路设计 175 7.11.1 绘制电机主回路 175 7.11.2 绘制电机控制回路 187 课后习题 190 第8章 PLC周边电气自动化控制设备 191 8.1 PLC 191 8.1.1 什么是PLC 191 8.1.2 PLC的特点 192 8.1.3 PLC的分类 193 8.1.4 PLC的发展历程 195 8.1.5 PLC的组成结构 196 8.1.6 PLC的工作原理 197 8.1.7 PLC的适用场合 200 8.2 触摸屏 202 8.2.1 什么是触摸屏 202 8.2.2 触摸屏的发展历程 202 8.2.3 触摸屏的组成 202 8.2.4 触摸屏的优缺点 203 8.2.5 触摸屏的分类 204 8.2.6 触摸屏的系列产品 205 8.2.7 触摸屏与PLC的连接 206 8.3 变频器 212 8.3.1 变频器的发展 213 8.3.2 变频器的结构 214 8.3.3 变频器的控制方式 217 8.3.4 变频器的工作方式 218 8.3.5 变频器的运行特性 219 8.3.6 变频器的分类 222 8.3.7 变频器的参数表 224 8.3.8 变频器的维护和检查 225 8.4 伺服系统 226 8.4.1 伺服系统的发展 226 8.4.2 伺服系统的分类 227 8.4.3 伺服系统的性能要求 228 8.4.4 伺服系统的结构 229 8.4.5 伺服系统的优势 230 8.5 伺服电机 230 8.5.1 伺服电机的基本分类 231 8.5.2 伺服电机的内部结构 232 8.5.3 伺服电机的特点 233 8.5.4 伺服电机的选型步骤 234 8.5.5 PLC控制伺服电机的模式 237 课后习题 238