电气控制与PLC编程入门

1.本书从电气控制基础知识讲起，进而介绍基本电气控制电路和常用电气控制电路，然后介绍应用广泛的三菱和西门子可编程控制器的编程指令和应用实例，内容由浅入深，图文结合，非常适合教学和读者自学。

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本书内容包括常用低压电器、电气控制系统设计基础、基本电气控制电路、常用电气控制电路、电气控制电路的调试方法与故障分析、PLC的基础知识、三菱可编程控制器、西门子可编程控制器、PLC的使用与维护等。书中以简明扼要的形式介绍了各种常用低压电器、可编程控制器的基本特点、用途、使用方法和使用注意事项，还介绍了一些基本电气控制电路，并且介绍了可编程控制器的一些常用指令、编程方法以及基本接线和应用实例。

本书密切结合生产实际，突出实用、图文并茂、深入浅出、通俗易懂，书中列举了大量实例，具有实用性强、易于迅速掌握和运用的特点。

本书可供低压电工及有关技术人员使用，也可作为高等职业院校及专科学校有关专业师生的教学用书，还可作为电工上岗培训用参考书。

第1章常用低压电器 / 1

1.1概述1

1.1.1低压电器的特点1

1.1.2低压电器的种类1

1.2低压开关类电器3

1.2.1刀开关3

1.2.2开启式负荷开关5

1.2.3封闭式负荷开关6

1.2.4组合开关8

1.3常用熔断器9

1.3.1熔断器概述9

1.3.2插入式熔断器10

1.3.3螺旋式熔断器10

1.3.4无填料封闭管式熔断器11

1.3.5有填料封闭管式熔断器11

1.3.6熔断器的选择12

1.4低压断路器13

1.4.1低压断路器概述13

1.4.2万能式断路器14

1.4.3塑料外壳式断路器15

1.4.4断路器的选择15

1.5接触器16

1.5.1接触器概述16

1.5.2交流接触器18

1.5.3直流接触器19

1.5.4接触器的选择20

1.6继电器21

1.6.1继电器概述21

1.6.2中间继电器22

1.6.3时间继电器24

1.6.4热继电器28

1.6.5电流继电器31

1.6.6电压继电器32

1.6.7速度继电器32

1.7主令电器35

1.7.1主令电器概述35

1.7.2按钮35

1.7.3行程开关37

1.7.4接近开关38

第2章电气控制系统设计基础 / 41

2.1电气控制电路概述41

2.1.1电气控制电路的功能41

2.1.2电气控制电路图的分类与特点41

2.2电气控制电路图的绘制43

2.2.1绘制电气控制电路图的方法43

2.2.2绘制原理图应遵循的原则46

2.2.3绘制接线图应遵循的原则47

2.3电气原理图识读47

2.3.1电气原理图中主电路的识读47

2.3.2电气原理图中控制电路的识读48

2.4电气控制电路的一般设计法48

第3章基本电气控制电路 / 51

3.1电动机基本控制电路51

3.1.1三相异步电动机单向启动、停止控制电路51

3.1.2电动机的电气联锁控制电路51

3.1.3两台三相异步电动机的互锁控制电路52

3.1.4用接触器联锁的三相异步电动机正反转控制电路53

3.1.5用按钮联锁的三相异步电动机正反转控制电路54

3.1.6用按钮和接触器复合联锁的三相异步电动机正反转控制电路55

3.1.7用转换开关控制的三相异步电动机正反转控制电路55

3.1.8采用点动按钮联锁的电动机点动与连续运行控制电路55

3.1.9采用中间继电器联锁的电动机点动与连续运行控制电路56

3.1.10电动机的多地点操作控制电路56

3.1.11多台电动机的顺序控制电路57

3.1.12行程控制电路57

3.1.13自动往复循环控制电路58

3.1.14无进给切削的自动循环控制电路60

3.1.15交流电源驱动直流电动机控制电路60

3.1.16串励直流电动机刀开关可逆运行控制电路61

3.1.17并励直流电动机可逆运行控制电路61

3.1.18串励直流电动机可逆运行控制电路61

3.2电气控制电路中的保护措施62

3.2.1电动机过载保护电路62

3.2.2电动机断相保护电路64

3.2.3直流电动机失磁、过电流保护电路67

第4章常用电气控制电路 / 70

4.1常用电动机启动控制电路70

4.1.1笼型三相异步电动机定子绕组串电阻（或电抗器）降压启动控制电路70

4.1.2笼型三相异步电动机自耦变压器（启动补偿器）降压启动控制电路72

4.1.3笼型三相异步电动机星形-三角形（Y-△）降压启动控制电路73

4.1.4绕线转子三相异步电动机转子回路串电阻启动控制电路75

4.1.5三相异步电动机软启动器常用控制电路77

4.1.6用启动变阻器手动控制直流电动机启动的控制电路79

4.1.7直流电动机电枢回路串电阻启动控制电路79

4.2常用电动机调速控制电路81

4.2.1单绕组变极调速异步电动机的控制电路81

4.2.2绕线转子三相异步电动机转子回路串电阻调速控制电路83

4.2.3电磁调速三相异步电动机控制电路84

4.2.4变频调速控制电路85

4.2.5直流电动机改变电枢电压调速控制电路86

4.2.6并励直流电动机电枢回路串电阻调速控制电路87

4.3常用电气设备控制电路88

4.3.1起重机械常用电磁抱闸制动控制电路88

4.3.2建筑工地卷扬机控制电路88

4.3.3带运输机控制电路89

4.3.4混凝土搅拌机控制电路90

4.3.5秸秆饲料粉碎机控制电路91

4.3.6自动供水控制电路92

4.3.7排水泵控制电路93

4.3.8电动葫芦的控制电路93

第5章电气控制电路的调试方法与故障分析 / 95

5.1电气控制电路的调试方法95

5.1.1通电调试前的检查和准备95

5.1.2保护定值的整定96

5.1.3通电试车的方法步骤96

5.2电气控制电路故障的诊断方法97

5.2.1感官诊断法97

5.2.2电压测量法99

5.2.3电阻测量法100

5.2.4短接法101

5.2.5强迫闭合法102

5.2.6其他检查法103

5.3机床电气控制电路安装调试与常见故障检修实例104

5.3.1C620-1型车床电气控制电路104

5.3.2M7120型平面磨床电气控制电路106

5.3.3Z3040型摇臂钻床电气控制电路109

第6章PLC的基础知识 / 112

6.1可编程控制器概述112

6.1.1可编程控制器的定义112

6.1.2可编程控制器的特点112

6.1.3可编程控制器的分类113

6.1.4可编程控制器控制与继电器控制的区别113

6.2可编程控制器的组成及各组成部分的作用114

6.2.1可编程控制器的基本组成114

6.2.2可编程控制器各组成部分的作用115

6.3PLC的工作原理117

6.3.1PLC的工作方式117

6.3.2可编程控制器的扫描工作过程117

6.3.3可编程控制器的输入输出方式119

6.3.4可编程控制器内部器件的功能120

6.4PLC的编程基础122

6.4.1PLC使用的编程语言122

6.4.2梯形图的绘制122

6.4.3梯形图与继电器控制图的区别124

6.4.4常用助记符125

6.4.5指令语句表及其格式126

6.4.6梯形图编程前的准备工作126

6.4.7梯形图的等效变换126

6.5PLC的主要性能指标127

6.5.1描述PLC性能的几个术语127

6.5.2PLC的主要性能指标128

第7章三菱可编程控制器 / 130

7.1FX2N系列PLC的主要性能和硬件规格130

7.1.1FX2N系列PLC的性能指标130

7.1.2FX2N系列PLC的基本单元和I/O扩展单元（模块）132

7.2FX2N系列PLC的编程元件与使用说明133

7.2.1数据表示形式和数据结构133

7.2.2FX2N系列PLC的软元件133

7.2.3FX2N系列PLC编程元件使用说明135

7.3FX2N系列PLC的基本指令139

7.3.1逻辑取指令和输出指令（LD、LDI、OUT）139

7.3.2单个触点串联指令（AND、ANI）139

7.3.3单个触点并联指令（OR、ORI）140

7.3.4串联电路块并联指令和并联电路块串联指令（ORB、ANB）141

7.3.5多重输出电路指令（MPS、MRD、MPP）143

7.3.6主控与主控复位指令（MC、MCR）145

7.3.7逻辑运算结果取反指令（INV）146

7.3.8置位和复位指令（SET、RST）147

7.3.9脉冲输出指令（PLS、PLF）147

7.3.10空操作指令和程序结束指令（NOP和END）149

7.4定时器和计数器150

7.4.1定时器151

7.4.2计数器153

7.5步进指令与应用155

7.5.1步进指令的用途155

7.5.2状态转移图及其格式156

7.5.3步进指令的使用156

7.6功能指令158

7.6.1数据比较指令158

7.6.2传送指令159

7.6.3四则运算指令162

7.7PLC应用实例164

7.7.1PLC控制电动机正向运转电路164

7.7.2PLC控制电动机正反转运转电路165

7.7.3PLC控制电动机双向限位电路167

第8章西门子可编程控制器 / 169

8.1S7-200系列PLC的硬件组成和主要性能169

8.1.1S7-200系列PLC的基本结构169

8.1.2S7-200系列PLC基本单元的构成170

8.1.3S7-200系列PLC的扩展模块172

8.1.4S7-200系列PLC的主要性能参数173

8.2S7-200系列PLC的数据存储区及元器件功能174

8.2.1S7-200系列PLC的数据存储区174

8.2.2S7-200系列PLC的编程器件和特性179

8.3S7-200系列PLC的基本指令180

8.3.1逻辑取及线圈驱动指令（LD、LDN、=）180

8.3.2触点串联指令（A、AN）182

8.3.3触点并联指令（O、ON）183

8.3.4并联电路块串联指令（ALD）184

8.3.5串联电路块并联指令（OLD）185

8.3.6置位与复位指令（S、R）186

8.3.7触发器指令（SR、RS）187

8.3.8脉冲生成指令（EU、ED）189

8.3.9取反指令与空操作指令190

8.3.10逻辑堆栈指令191

8.3.11结束及暂停指令194

8.4定时器指令195

8.4.1定时器的几个基本概念195

8.4.2接通延时定时器196

8.4.3断开延时定时器197

8.4.4保持型接通延时定时器198

8.5计数器指令199

8.5.1计数器的几个基本概念199

8.5.2加计数器指令199

8.5.3减计数器指令200

8.5.4加减计数器指令202

8.5.5使用计数器指令的注意事项203

8.6比较指令与传送指令203

8.6.1比较指令203

8.6.2传送指令207

8.7PLC应用实例211

8.7.1PLC控制电动机Y-△启动电路211

8.7.2PLC控制电动机单向能耗制动电路213

8.7.3PLC控制电动机反接制动电路214

8.7.4喷泉的模拟控制216

第9章PLC的使用与维护 / 220

9.1PLC控制系统设计的基本原则和步骤220

9.1.1PLC控制系统设计的基本原则和基本内容220

9.1.2PLC控制系统设计的一般步骤220

9.2PLC的选择222

9.2.1PLC机型的选择222

9.2.2模块的选择224

9.2.3I/O地址分配225

9.3PLC的安装225

9.3.1PLC在安装时应注意的问题225

9.3.2PLC安装的一般方法226

9.4PLC的使用与维护228

9.4.1PLC系统的试运行228

9.4.2PLC使用注意事项229

9.4.3PLC的维护230

9.4.4备份电池的更换231

9.5PLC的常见故障及其排除方法231

9.5.1CPU的常见故障及其排除方法231

9.5.2输入的常见故障及其排除方法232

9.5.3输出的常见故障及其排除方法232

参考文献 / 234

二维码视频索引

1-1熔断器的使用方法与注意事项 / 12

1-2断路器的使用方法与注意事项 / 15

1-3接触器 / 20

1-4接触器和中间继电器 / 22

1-5时间继电器 / 24

1-6热继电器 / 28

1-7按钮 / 35

2-1阅读和分析电气控制线路图 / 48

2-2一般方法设计线路的几个原则 / 48

3-1启动、停止控制 / 51

3-2接触器联锁正反转控制 / 53

3-3按钮与接触器复合联锁正反转控制 / 55

3-4点动与连续运行控制 / 56

3-5顺序控制 / 57

4-1自耦变压器降压启动 / 72

4-2星-三角控制电路 / 73

4-3变频器端子控制 / 85

4-4变频器面板控制 / 86

4-5变频器与PLC的连接及基本控制方法 / 86

5-1电压的分阶测量法 / 99

5-2电阻的分段测量法 / 100

6-1梯形图的绘制 / 122

6-2梯形图的等效变换 / 126

7-1三菱触点取指令 / 139

7-2三菱触点串联指令 / 139

7-3三菱触点并联指令 / 140

7-4三菱串联电路块并联指令 / 141

7-5三菱并联电路块串联指令 / 141

7-6PLC控制电动机的基本操作 / 164

7-7PLC的正反转控制 / 165

8-1西门子逻辑取指令、线圈驱动指令 / 180

8-2西门子触点串联指令 / 182

8-3西门子触点并联指令 / 183

8-4西门子并联电路块的串联指令 / 184

8-5PLC的星-三角控制 / 211

8-6PLC模拟控制喷泉 / 216

随着我国电力事业的飞速发展，电动机、低压电器、变频器、可编程控制器在工业、农业、国防、交通运输、城乡家庭等各个领域均得到了日益广泛的应用。但是，电气控制技术是从事电工专业必备的理论基础，为了满足广大从事电气控制技术的电工的需要，我们组织编写了本书。

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本书着重于基本原理、基本方法、基本概念的分析和应用，重点阐述物理概念，尽量联系生产实践，力求做到重点突出，以帮助读者提高解决实际问题的能力。而且在编写体例上尽量采用了图表形式，具有简洁明了、便于查找、适合自学的优点。本书的特点是密切结合生产实际，书中列举了大量实例，实用性强，易于迅速掌握和运用。

本书由孙克军任主编，刘骏、王忠杰任副主编。第1章由薛增涛编写，第2章由井成豪编写，第3章由王晓毅编写，第4章由陈明编写，第5章由孙克军编写，第6章由刘骏编写，第7章由王忠杰编写，第8章由杨国福编写，第9章由孙会琴编写。在编写本书的过程中得到了许多专家和知名厂商的鼎力支持，他们提供了许多新知识、新产品的应用资料。编者对关心本书出版、热心提出建议和提供资料的单位和个人在此一并表示衷心的感谢。

由于水平所限，书中不足在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者