PLC模拟量与通信控制应用实践（第2版）

工控技术类畅销书升级改版，理论结合实践，一线PLC工程师的好帮手。 

本书以三菱 FX2N PLC 为目标机型，介绍了 PLC 在模拟量控制和通信控制中的应用。在模拟量控制中，重点介绍了三菱FX2N PLC模拟量特殊模块和PID控制应用；在通信控制应用中，重点介绍了利用串行通信指令RS进行PLC与变频器等智能设备的通信控制及通信程序编制。 本书深入浅出、通俗易懂、内容详细、思路清晰、联系实际、注重应用，力图使读者通过本书的学习尽快全面地掌握PLC模拟量控制和PLC对变频器等智能设备的通信控制应用技术。书中包含大量应用实例，可供读者在实践中参考。

李金城，高级工程师。1967年毕业于北京邮电大学，曾任教于广东海洋大学，之后于企业一线从事电气设计、企业管理工作。2008年起加盟深圳市技成科技有限公司，从事工业控制课程的教学研究和培训工作。自2011年起，陆续编写了《PLC模拟量与通信控制应用实践》、《三菱FX2N PLC功能指令应用详解》、《工控技术应用数学》、《三菱FX系列PLC定位控制应用技术》、《三菱FX3U PLC应用基础与编程入门》等5种图书，获得广大读者好评，荣获“电子工业出版社35周年优秀作者”称号。

目 录
上篇 PLC在模拟量控制中的应用
第1章 模拟量控制基础知识 （2）
1.1 模拟量与模拟量控制 （2）
1.1.1 模拟量与数字量 （2）
1.1.2 模拟量控制介绍 （3）
1.1.3 开环控制和闭环控制 （8）
1.1.4 PLC模拟量控制系统 （12）
1.2 A/D与D/A转换 （14）
1.2.1 模/数（A/D）转换 （14）
1.2.2 数/模（D/A）转换 （16）
1.3 采样和滤波 （18）
1.3.1 采样 （18）
1.3.2 滤波 （20）
1.3.3 常用数字滤波方法 （22）
1.3.4 数字滤波编程举例 （25）
1.4 标定和标定变换 （27）
1.4.1 标定 （27）
1.4.2 标定变换 （29）
1.5 非线性软件处理 （30）
1.5.1 概述 （30）
1.5.2 非线性软件处理方法 （31）
1.6 数的表示和运算 （33）
1.6.1 定点数和浮点数 （33）
1.6.2 定点运算（整数运算） （36）
1.6.3 浮点运算（小数运算） （37）
1.6.4 二-十进制浮点数转换 （39）
第2章 传感器与执行器 （41）
2.1 传感器 （41）
2.1.1 温度传感器 （41）
2.1.2 压力传感器 （44）
2.1.3 流量传感器 （47）
2.1.4 物位传感器 （50）
2.1.5 传感器的性能指标 （55）
2.2 变送器 （56）
2.2.1 传感器和变送器 （56）
2.2.2 物理量变送器的二线制和四线制 （58）
2.3 执行器 （59）
2.3.1 执行器概述 （60）
2.3.2 电磁阀与调节阀 （60）
2.3.3 电磁开关与电动机 （62）
2.3.4 控制电动机 （64）
第3章 三菱FX系列PLC模拟量控制应用 （67）
3.1 FX系列PLC模拟量的数据传输 （67）
3.1.1 特殊模拟量模块的数据传输 （67）
3.1.2 特殊模拟量适配器的数据传输 （71）
3.2 FX系列模拟量模块和适配器介绍 （76）
3.2.1 FX2N模拟量特殊功能模块介绍 （76）
3.2.2 FX3U模拟量控制模块介绍 （81）
3.3 模拟量输入模块FX2N-4AD的应用 （84）
3.3.1 接线和标定 （84）
3.3.2 缓冲存储器BFM#功能分配 （86）
3.3.3 诊断 （96）
3.3.4 程序编制举例 （96）
3.4 模拟量输出模块FX2N-4DA的应用 （98）
3.4.1 接线和标定 （98）
3.4.2 缓冲存储器BFM#功能分配 （99）
3.4.3 诊断 （103）
3.4.4 程序编制举例 （103）
3.5 模拟量模块FX2N-2AD和FX2N-2DA的应用 （105）
3.5.1 模拟量输入模块FX2N-2AD的应用 （105）
3.5.2 模拟量输出模块FX2N-2DA的应用 （110）
3.6 温度传感器用模拟量输入模块的应用 （115）
3.6.1 温度传感器用模拟量输入模块FX2N-4AD-PT的应用 （115）
3.6.2 温度传感器输入模块FX2N-4AD-TC的应用 （120）
3.7 模拟量适配器FX3U-4AD-ADP应用 （125）
3.7.1 接线和标定 （125）
3.7.2 特殊软元件和标定修改 （127）
3.8 温度传感输入适配器FX3U-4AD-TC-ADP 应用 （133）
3.8.1 接线和标定 （133）
3.8.2 特殊软元件 （136）
第4章 PID控制及其应用 （139）
4.1 PID控制介绍 （139）
4.1.1 PID控制入门 （139）
4.1.2 PID控制介绍 （142）
4.1.3 PID控制功能的实现 （144）
4.1.4 PID控制算法介绍 （145）
4.2 基本控制规律和控制参数对过渡过程的影响 （149）
4.2.1 基本控制规律 （149）
4.2.2 PID控制系统质量指标 （156）
4.2.3 PID控制参数对过渡过程的影响 （157）
4.2.4 控制规律的选用 （161）
4.3 三菱PLC PID指令应用 （162）
4.3.1 PID指令形式与解读 （162）
4.3.2 PID控制参数详解 （165）
4.3.3 PID指令应用错误代码 （167）
4.3.4 PID指令程序设计 （168）
4.4 PID控制参数整定 （173）
4.4.1 参数整定前准备工作 （173）
4.4.2 试验法参数整定 （174）
4.4.3 试凑法参数现场整定 （177）
4.4.4 PID控制参数自整定 （182）
第5章 变频器PID控制及其应用 （189）
5.1 变频器PID控制功能结构 （189）
5.2 三菱FR-700变频器PID控制 （191）
5.3 放线架变频器PID控制 （199）
下篇 PLC通信控制变频器应用实践
第6章 PLC变频器的控制方式 （206）
6.1 开关量控制 （206）
6.1.1 变频器运行控制 （206）
6.1.2 变频器运行频率控制 （210）
6.2 模拟量和脉冲量控制 （213）
6.3 通信控制 （214）

第7章 数据通信基础知识 （217）
7.1 数制 （217）
7.1.1 数制三要素 （217）
7.1.2 二、八、十、十六进制数 （218）
7.1.3 二、十六进制数转换成十进制数 （219）
7.1.4 十进制数转换成二、十六进制数 （219）
7.1.5 二、十六进制数互换 （221）
7.2 码制 （221）
7.2.1 8421BCD码 （221）
7.2.2 格雷码 （222）
7.2.3 ASCII码 （224）
7.3 数据通信概述 （226）
7.4 数据通信方式 （227）
7.4.1 按传送位数分类 （227）
7.4.2 按传送方向分类 （228）
7.4.3 按数据是否进行调制分类 （229）
7.4.4 按通信介质分类 （230）
7.5 PLC通信实现 （232）
7.5.1 PLC与计算机之间的通信方式 （232）
7.5.2 PLC网络N : N通信方式 （233）
7.5.3 PLC网络1 : 1通信方式 （234）
7.5.4 PLC与控制设备之间的通信方式 （236）
第8章 通信协议 （238）
8.1 通信网络开放系统互连模型OSI （238）
8.2 通信协议基本知识 （240）
8.3 RS232和RS485串行接口标准 （241）
8.3.1 RS232串行通信接口标准 （241）
8.3.2 RS485串行通信接口标准 （243）
8.3.3 RS485串行通信应用注意事项 （246）
8.4 通信格式和数据格式 （248）
8.4.1 串行异步通信基础 （248）
8.4.2 异步传送的通信格式 （251）
8.4.3 异步传送的数据格式及常用校验码 （253）
8.5 MODBUS 通信协议 （257）
8.5.1 MODBUS通信协议介绍 （257）
8.5.2 MODBUS的ASCII通信方式 （258）
8.5.3 MODBUS的RTU（远程终端单元）通信方式 （259）
8.5.4 MODBUS的功能码 （260）
8.5.5 MODBUS的查询和应答 （260）
8.6 三菱变频器专用通信协议 （261）
8.6.1 通信时序 （261）
8.6.2 通信格式 （263）
8.6.3 通信数据格式 （266）
8.6.4 通信数据格式的编写 （270）
8.6.5 通信错误代码 （275）
8.7 三菱变频器MODBUS RTU通信协议 （275）
8.7.1 通信规格和通信时序 （276）
8.7.2 三菱FR-A700变频器RTU通信参数设置 （277）
8.7.3 通信数据格式及其编制 （278）
8.7.4 通信错误代码 （282）
8.8 通信协议小结 （283）
第9章 三菱FX PLC与三菱变频器通信控制 （284）
9.1 通信程序常用编程知识 （284）
9.1.1 常用功能指令 （284）
9.1.2 寻址方式 （285）
9.1.3 组合位元件应用 （287）
9.1.4 逻辑位运算 （289）
9.1.5 特殊辅助继电器 （290）
9.2 三菱FX系列通信指令解读 （291）
9.2.1 通信程序相关数据存储器和继电器 （291）
9.2.2 串行通信传送指令RS （291）
9.2.3 HEX→ASCII变换指令ASCI （293）
9.2.4 ASCII→HEX变换指令HEX （295）
9.2.5 校验码指令CCD （297）
9.2.6 常用校验码程序设计参考 （299）
9.3 RS指令经典法通信程序设计 （302）
9.3.1 程序设计准备工作和程序样式 （302）
9.3.2 三菱变频器专用通信协议通信控制程序设计 （303）
9.3.3 MODBUS RTU通信程序设计 （321）
9.4 变频器专用通信指令法通信程序设计 （326）
9.4.1 技术支持及应用范围 （327）
9.4.2 变频器专用通信指令应用注意事项 （328）
9.4.3 变频器专用通信指令解读与通信程序设计 （329）
9.4.4 FX3U PLC变频器专用通信指令介绍 （335）
9.5 三菱变频器通信控制硬件接口 （339）
9.5.1 FX2N-485-BD通信板介绍 （339）
9.5.2 FX2N-485-BD通信板与FR-E500变频器连接 （342）
9.5.3 FX2N-485-BD通信板与FR-A700变频器连接 （344）
第10章 三菱FX PLC与其他变频器通信控制 （346）
10.1 FX2N PLC与台达变频器VFD-B的通信控制 （346）
10.1.1 台达变频器VFD-B通信协议 （346）
10.1.2 台达变频器VFD-B通信参数设置 （348）
10.1.3 FX2N PLC与台达变频器ASCII方式通信控制程序设计 （348）
10.1.4 FX2N PLC与台达变频器RTU方式通信控制程序设计 （358）
10.2 FX2N PLC与西门子变频器MM420的通信控制 （365）
10.2.1 西门子MM420变频器USS通信协议 （365）
10.2.2 西门子MM420变频器通信参数设置与通信数据格式 （365）
10.2.3 程序设计举例 （366）
附录A 三菱FR-E500变频器通信协议的参数字址定义 （369）
附录B 三菱FR-E500参数数据读出和写入指令代码表 （371）
附录C 三菱FR-A700 MODBUS RTU协议存储器 （375）
附录D 台达VFD-B变频器通信协议的参数字址定义 （380）
参考文献 （383）

前  言
可编程逻辑控制器（PLC）是以微处理器为核心技术的通用工业自动化控制装置，它将继电控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，具有控制功能强大、使用灵活方便、易于扩展、环境适应性好等一系列优点。它不仅可以取代传统的继电接触控制系统，还可以应用于复杂的过程控制系统（模拟量控制和运动量控制）并组成多层次的工业自动化网络（通信控制）。因此，近年来PLC在工业自动控制、机电一体化和传统产业改造等领域得到了越来越广泛的应用，而学习、掌握和应用PLC控制技术则成为广大工业控制从业人员、工科院校机电专业学生和负责生产现场维护的电工所必须掌握的基本知识和技术要求。
目前，学习PLC控制技术的教学书籍和自学用书都相当丰富，但大多是针对PLC控制介绍和逻辑控制、顺序控制而编写的，专门介绍PLC对模拟量控制和对变频器通信控制方面的书籍却很少，编者为此编写了本书。
全书分为上、下两篇共10章，以三菱FX2N PLC为目标机型，介绍了PLC在模拟量控制和通信控制中的应用。在编写过程中，考虑到广大初、中级电工基础知识的不足，为便于他们更快地理解和掌握上述知识的应用，增加了模拟量控制和数字通信控制知识的介绍，而对电工电子技术的基础知识则不予介绍。
本书的阅读对象是从事工业控制自动化的工程技术人员、刚毕业的工科院校机电专业学生和在生产线的初、中、高级维修电工，因此，编写时力求深入浅出、通俗易懂，同时联系实际、注重应用。为了使读者能尽快全面地掌握PLC模拟量控制和PLC对变频器等智能设备的控制应用技术，书中精选了大量的应用实例，供读者在实践中参考。
本书适合所有想通过自学掌握PLC模拟量控制和通信控制的人员，也可作为PLC控制技术的培训教材和机电一体化等专业的教学参考书。
在本书编写的过程中，得到了曾鑫、庞丽、李震涛等的协助。同时，参考了一些书刊内容，并引用了其中一些资料，难以一一列举，在此一并表示衷心感谢。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正，联系邮箱：[email protected]。

                                                        李金城   
                                                      2018年1月

修订说明
本书第1版自2011年出版以来，深受读者欢迎，已重印9次之多。广大读者特别是技成培训的学员对本书的编写内容提出了非常宝贵的意见，同时也指出了书中存在的许多错误。作者在这里向所有关心本书的广大读者表示衷心的感谢。
本来应该对本书做全面修订，但由于时间和精力有限，一直未能进行。这次修订主要对第3章做了比较详细的修改，增加了关于适配器的知识和模拟量适配器的应用讲解；其他部分仅对文字错误做了一些修正，未做大的改动。对于本书下篇的通信部分，笔者准备抽出时间来重新组织编写出一本新书，使内容更充实，与实践结合得更紧密，可操作性更强。只要身体尚可，笔者会努力去做。
希望读者能从本书学到知识和技术。

                                                        李金城   
                                                      2018年1月