電氣控制與PLC（第3版）

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，理論與實訓兩條主線貫穿全書。本書共9章，包含了33個實訓項目，內容涵蓋了常用低壓電器，電氣控制的基本電路，電氣控制系統的分析、設計與檢修，PLC的編程軟件、組成與原理、基本邏輯指令、步進順控指令、功能指令及其應用，通用變頻器的工作原理、基本操作及PLC的綜合應用。

本書既可作為職業院校機電類相關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。

阮友德老师在企业生产一线从事技术工作12年，积累了丰富的一线工作经验，自1999年进入我校，在教学一线岗位一干就是14年。他潜心研究和创新教学模式，获得各级各类荣誉20余项。他主持研发设备10多批次，主编高职教材8本，其中《电气控制与PLC实训教程》自2006年10月至今已重印15次6万册，享誉全国。

第 1章　常用低壓電器 1

1.1　低壓電器常識　1

1.1.1　分類　1

1.1.2　型號表示法　2

1.1.3　主要技術數據　3

1.1.4　選擇註意事項　4

1.2　電磁式電器　5

1.2.1　電磁機構　5

1.2.2　觸點系統　6

1.2.3　電弧的產生與熄滅　7

1.3　接觸器　7

1.3.1　接觸器的結構　8

1.3.2　接觸器的工作原理　8

1.3.3　常用接觸器　9

1.3.4　接觸器的選用　10

1.4　繼電器　10

1.4.1　熱繼電器　10

1.4.2　時間繼電器　11

1.4.3　電磁式繼電器　12

1.5　熔斷器　14

1.6　開關電器　15

1.6.1　刀開關　15

1.6.2　低壓斷路器　16

1.6.3　漏電保護開關　18

1.7　主令電器　19

1.7.1　按鈕開關　19

1.7.2　轉換開關　20

1.7.3　位置開關　20

1.8　其他新型電器　21

1.8.1　接近開關　21

1.8.2　溫度繼電器　22

1.8.3　固態繼電器　22

1.8.4　光電繼電器　23

1.8.5　電動機保護器　24

1.8.6　信號繼電器　24

1.8.7　其他電器　24

1.9　電動機　26

1.9.1　三相異步電動機　26

1.9.2　單相電動機　30

1.9.3　直流電機　30

思考題　32

第　2章 電氣控制的基本電路　33

2.1　電氣圖　33

2.1.1　圖形符號和文字符號　33

2.1.2　電路圖　34

2.1.3　電器元件佈置圖　35

2.1.4　接線圖　36

2.2　電動機直接啟動控制電路　36

2.2.1　電動機的點動控制　36

2.2.2　電動機的單向連續運行控制　37

2.2.3　電動機單向點動與連續運行

控制　37

實訓1　電動機的啟保停控制實訓　38

2.3　電動機制動控制電路　40

2.3.1　反接制動　40

2.3.2　能耗制動　41

實訓2　電動機的能耗制動控制實訓　41

2.4　電動機降壓啟動控制電路　43

2.4.1　/△降壓啟動　43

2.4.2　定子繞組串接電阻降壓啟動　45

2.4.3　定子繞組串接自耦變壓器降壓

啟動　45

2.4.4　轉子繞組串接電阻啟動　46

2.4.5　轉子繞組串接頻敏變阻器啟動　47

實訓3　電動機的 /△降壓啟動控制

實訓　48

2.5　電動機調速控制電路　50

2.5.1　雙速電動機的控制　50

2.5.2　三速電動機的控制　51

2.6　其他基本控制電路　53

2.6.1　電動機的多地控制　53

2.6.2　電動機的正反轉控制　53

2.6.3　電動機的行程控制　53

2.6.4　電動機的順序控制　55

實訓4　電動機的正反轉控制實訓　56

實訓5　電動機的自動順序控制實訓　57

思考題　59

第3章　電氣控制系統的分析、設計與

檢修　60

3.1　電氣控制系統的分析方法　60

3.1.1　查線讀圖法　60

3.1.2　邏輯代數法　61

3.2　典型設備電氣控制系統分析　62

3.2.1　車床電氣控制系統分析　62

3.2.2　鑽床電氣控制系統分析　64

3.2.3　鏜床電氣控制系統分析　67

實訓6　車床、鑽床、鏜床的線路連接與

操作實訓　72

3.3　電氣控制系統設計　73

3.3.1　設計的原則、程序和內容　74

3.3.2　電氣原理圖設計　75

3.3.3　電氣工藝設計　78

3.3.4　設計實例　80

3.4　電氣控制系統檢修　85

3.4.1　檢修工具　85

3.4.2　檢修步驟　85

3.4.3　檢修方法　87

實訓7　車床、鑽床、鏜床的故障檢修

實訓　90

思考題　94

第4章　PLC及其編程軟件　95

4.1　PLC的基本組成　95

4.1.1　外部結構　95

4.1.2　內部硬件　98

4.1.3　內部結構　99

4.1.4　軟件　101

4.2　PLC的軟元件　102

4.2.1　輸入繼電器　102

4.2.2　輸出繼電器　103

4.2.3　輔助繼電器　103

4.2.4　狀態繼電器　104

4.2.5　定時器　105

4.2.6　計數器　106

4.2.7　數據寄存器　107

4.2.8　變址寄存器　108

4.2.9　指針　108

4.2.10　常數　109

4.3　GX Works2編程軟件　109

4.3.1　編程軟件的安裝　109

4.3.2　程序的編制　109

4.3.3　程序的寫入、讀出　114

實訓8　GX Works2編程軟件的基本操作

實訓　116

4.3.4　程序的編輯　117

4.3.5　工程打印與校驗　118

4.3.6　創建軟元件註釋　118

4.3.7　創建SFC程序　119

實訓9　GX Works2編程軟件的綜合操作

實訓　125

思考題　126

第5章　PLC基本邏輯指令及其應用　127

5.1　基本邏輯指令　127

5.1.1　邏輯取及驅動線圈指令

LD/LDI/OUT　127

5.1.2　觸點串、並聯指令

AND/ANI/OR/ORI　128

實訓10　基本邏輯指令應用

實訓（1）　129

5.1.3　電路塊連接指令ORB/ANB　131

5.1.4　多重電路連接指令

MPS/MRD/MPP　132

實訓11　基本邏輯指令應用

實訓（2）　133

5.1.5　置位與復位指令SET/RST　134

5.1.6　脈沖輸出指令PLS/PLF　135

5.1.7　運算結果脈沖化指令

MEP/MEF　136

實訓12　基本邏輯指令應用

實訓（3）　137

5.1.8　脈沖式觸點指令LDP/LDF/ANDP/

ANDF/ORP/ORF　138

5.1.9　主控觸點指令MC/MCR　139

5.1.10　邏輯運算結果取反指令INV　140

5.1.11　空操作和程序結束指令

NOP/END　140

實訓13　基本邏輯指令應用

實訓（4）　141

5.2　程序的執行過程　142

5.2.1　循環掃描過程　142

5.2.2　掃描周期　143

5.2.3　程序的執行過程　143

5.2.4　輸入/輸出滯後時間　145

5.2.5　雙線圈輸出　145

實訓14　程序執行過程實訓　145

5.3　常用基本電路的程序設計　147

5.3.1　啟保停電路　147

實訓15　啟保停電路的應用實訓　148

5.3.2　定時電路　150

5.3.3　計數電路　151

5.3.4　振盪電路　151

實訓16　振盪電路的應用實訓　152

5.4　PLC程序設計　154

5.4.1　梯形圖的基本規則　154

5.4.2　程序設計的方法　155

5.4.3　梯形圖程序設計的技巧　160

實訓17　PLC控制的電動機正反轉能耗

制動實訓　161

實訓18　PLC控制的電動機 /△啟動

實訓　162

實訓19　PLC控制的三層簡易電梯

實訓　164

思考題　166

第6章　PLC步進順控指令及其應用　168

6.1　狀態轉移圖概述　168

6.1.1　流程圖　168

6.1.2　狀態轉移圖　169

6.2　步進順控指令及其編程方法　170

6.2.1　步進順控指令　170

6.2.2　狀態轉移圖的編程方法　171

6.2.3　編程註意事項　171

6.3　單流程的程序設計　172

6.3.1　設計方法和步驟　172

6.3.2　程序設計實例　173

實訓20　單流程程序設計實訓　175

6.4　選擇性流程的程序設計　177

6.4.1　選擇性流程及其編程　177

6.4.2　程序設計實例　178

實訓21　選擇性流程程序設計實訓　179

6.5　並行性流程的程序設計　180

6.5.1　並行性流程及其編程　180

6.5.2　程序設計實例　181

實訓22　並行性流程的程序設計

實訓　183

6.6　復雜流程及跳轉流程的程序

設計　186

6.6.1　復雜流程的程序編制　186

6.6.2　跳轉流程的程序編制　189

6.7　用輔助繼電器實現順序控制的程序

設計　190

6.7.1　用輔助繼電器實現順序控制的設計

思想　190

6.7.2　使用啟保停電路的程序設計　190

6.7.3　使用置位復位指令的程序設計　193

實訓23　用輔助繼電器實現順序控制

實訓　194

實訓24　3軸旋轉機械手上料的綜合控制

實訓　195

實訓25　工件物性識別運輸線的綜合

控制實訓　197

實訓26　4軸機械手入庫的綜合控制

實訓　200

思考題　201

第7章　PLC功能指令及其應用　204

7.1　功能指令概述及基本規則　204

7.1.1　功能指令的表達形式　204

7.1.2　數據長度和指令類型　205

7.1.3　操作數　206

7.2　常用功能指令簡介　207

7.2.1　程序流程指令　207

7.2.2　傳送與比較指令　208

7.2.3　算術與邏輯運算指令　210

7.2.4　循環與移位指令　213

7.2.5　數據處理指令　214

7.2.6　外部設備I/O指令　217

7.2.7　觸點比較指令　219

實訓27　常用功能指令的應用實訓　220

思考題　222

第8章　通用變頻器及其應用　223

8.1　三相交流異步電動機的調速　223

8.1.1　交流調速原理　223

8.1.2　調速的基本方法　224

8.2　變頻器的結構　225

8.2.1　外部結構　226

8.2.2　內部結構　226

8.3　變頻器的工作原理　227

8.3.1　基本控制方式　227

8.3.2　逆變的基本原理　228

8.3.3　正弦脈寬調制　229

8.3.4　脈寬調制型變頻器　231

8.4　變頻器的PU操作　232

8.4.1　變頻器的基本參數　232

8.4.2　主接線　233

8.4.3　操作面板　234

8.4.4　DU04單元的操作　235

8.4.5　DU07單元的操作　239

實訓28　變頻器的PU操作實訓　240

8.5　變頻器的EXT運行操作　241

8.5.1　外部端子　242

8.5.2　外部運行操作　245

實訓29　外部信號控制變頻器的運行

實訓　246

8.6　變頻器的組合操作　247

8.6.1　組合運行方式　247

8.6.2　參數設置　247

實訓30　變頻器的組合操作實訓　248

8.7　變頻器的多段調速及應用　250

8.7.1　變頻器的多段調速　250

8.7.2　註意事項　250

實訓31　三相異步電動機多速運行的

綜合控制實訓　251

實訓32　PLC、變頻器在恆壓供水系統

中的應用實訓　253

8.8　變頻器的模擬量控制及應用　256

8.8.1　相關端子及參數　256

8.8.2　FX0N-3A模塊的使用　256

實訓33　PLC、模擬量模塊及變頻器的

綜合應用實訓　258

思考題　259

第9章　PLC的相關知識　260

9.1　PLC的產生　260

9.1.1　PLC的由來　260

9.1.2　PLC的定義　261

9.2　PLC的分類　261

9.2.1　按輸入/輸出點數分類　261

9.2.2　按結構形式分類　261

9.2.3　按生產廠家分類　262

9.3　FX系列PLC概述　262

9.3.1　概況　262

9.3.2　型號含義　262

9.3.3　FX1S系列PLC　263

9.3.4　FX1N系列PLC　263

9.3.5　FX2N系列PLC　263

9.3.6　FX3U系列PLC　264

9.3.7　一般技術指標　264

9.4　PLC的特點　265

9.5　PLC的應用領域及發展趨勢　266

9.5.1　PLC的應用領域　266

9.5.2　PLC的發展趨勢　267

思考題　267

參考文獻　268