电气控制与可编程控制器技术（史国生）（第四版）

本书依据高等院校的教学大纲，从基础理论与工程应用的角度出发，全面地介绍了电气控制和可编程控制器技术的原理和设计方法，电气控制技术包括常用的低压电器、电气控制的基本环节和典型控制线路以及电气控制系统的设计方法，可编程控制器技术主要介绍三菱FX2N和FX3U系列PLC的系统组成、工作原理、指令系统、编程方法和PLC控制系统的设计方法步骤。

本书注重内容的先进性和实用性，每章有大量的例题和适量的习题，图文并茂，便于教学和自学；本书配有实训教程与内容配套，以突出工程应用能力的训练和培养。在内容安排上，*篇电气控制技术与第二篇可编程控制器技术之间既相互关联又相互独立，方便在教学中根据专业的需要，有选择地开设相应的内容。

本书可用于高等院校本科、专科生产过程自动化和电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化等专业的教材，也可作为相关工程技术人员的电气控制技术应用参考书。

 

篇电气控制技术/001

章常用低压电器/002

节电器的功能、分类和工作原理/002

第二节电气控制线路中常用电器/007

第三节主令电器/025

第四节动力线路中常用电器/029

第五节智能电器/034

本章小结/036

习题与思考题/036

第二章电气控制线路的基本控制规律/038

节绘制电气控制线路的若干规则/038

第二节电气控制的基本控制环节/045

第三节电气控制的基本控制原则/048

第四节三相交流电动机的启动控制/050

第五节三相异步电动机制动控制/056

第六节电动机的可逆运行/060

第七节三相异步电动机调速控制/063

第八节电气控制线路中的保护主令电器/066

本章小结/070

习题与思考题/070

第三章电气控制系统分析/071

节CA6140车床电气控制线路分析/071

第二节X62型铣床的电气控制线路分析/074

习题与思考题/079

第四章电气控制系统的设计/081

节电气控制系统设计的基本内容和一般原则/081

第二节电力拖动方案确定原则和电机的选择/084

第三节电气控制线路的经验设计法/086

第四节电气控制线路的逻辑设计法/089

第五节电气控制系统的工艺设计/094

本章小结/096

习题与思考题/096

第二篇可编程控制器技术/097

第五章可编程控制器概述/098

节可编程控制器的基本概念/098

第二节可编程控制器的特点及应用/099

第三节可编程控制器的发展/100

第四节可编程控制器的组成及其各部分功能/101

第五节可编程控制器的结构及软件/105

第六节可编程控制器的工作原理/110

第七节可编程控制器系统与继电接触器系统工作原理的差别/112

本章小结/113

习题与思考题/113

第六章三菱FX2N/3U/3UC/3G系列可编程控制器及其基本指令的应用/114

节三菱FX系列可编程控制器/114

第二节FX2N/3系列PLC内部软组件及功能/120

第三节FX2N/3U系列可编程控制器的基本指令及应用/144

第四节编程规则及注意事项/159

第五节常用基本环节的编程/162

第六节基本指令编程实例/165

第七节“经验”编程方法/169

习题与思考题/170

第七章FX2N/3U系列PLC的步进指令及状态编程法/174

节步进指令与状态转移图表示方法/174

第二节编制SFC图的注意事项和规则/179

第三节多流程步进顺序控制/182

习题与思考题/192

第八章FX2N/3系列PLC的应用指令及编程方法/196

节应用指令的类型及使用要素/196

第二节FX2N/3的程序流程类应用指令及应用/208

第三节FX2N/3的传送、比较类应用指令及应用/220

第四节FX2N/3的四则及逻辑运算指令及应用/230

第五节FX2N/3的循环与移位指令及其应用/236

第六节FX2N/3的数据处理指令及其应用/243

第七节FX2N/3的高速处理指令及应用/249

第八节FX2N/3的方便类指令及其应用/258

第九节FX2N/3的外部设备I/O指令/272

第十节FX2N/3的外部串行口设备指令/283

第十一节FX2N/3的浮点数运算、字节数据交换指令及应用/298

第十二节FX2N/3的时钟数据处理类指令及应用/304

第十三节FX2N/3的格雷码变换及触点形式的比较指令/308

第十四节FX3系列PLC的专有应用指令介绍/311

习题与思考题/391

第九章可编程控制系统设计/395

节PLC控制系统设计的基本内容和步骤/395

第二节可编程控制器在电镀生产线上的应用/397

第三节可编程控制器在化工过程控制中的应用/401

第四节可编程控制器在随动控制系统中的应用/404

习题与思考题/406

第十章FX2N系列PLC的特殊功能模块及通信/408

节模拟量输入/输出模块/408

第二节高速计数模块FX2N-1HC/418

第三节其他特殊功能模块/425

第四节特殊功能模块的应用/431

第五节PLC通信的基本概念/439

第六节PLC与计算机的通信/442

第七节PLC与PLC之间的通信/448

第八节PLC的网络简介/450

习题与思考题/453

附录一FX3U/3UC/2N/2NC可编程控制器特殊元件M、D编号及名称检索/454

附录二FX2N/3U应用指令顺序排列及其索引/465

参考文献/468

 

前言

《电气控制与可编程控制器技术》于2004年出版以来已有14年了，多次改版后被许多高校选作电气自动化专业教材，得到了广大读者的厚爱和支持，同时也对本书提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。

根据读者的意见和建议，在第四版中做了如下的修订：

1.常用低压电器的继电器部分，增加介绍了温度继电器、液位继电器、干簧继电器和漏电保护继电器等。

2.常用低压电器部分适当进行了一些内容补充。

3.第二篇可编程控制器技术中做了比较大的调整，根据目前三菱PLC的发展情况，在原来的FX2N系列PLC的基础上，增加了当今应用较多的FX3U系列PLC的内容。

4.第六章中对FX3U系列PLC所增加的软元件和基本指令进行了补充介绍。

5.为了便于阅读理解，对第五章和第七章中一些内容进行了修改和调整。

6.对第八章的应用指令部分进行了修改，并增加了一节，专门介绍FX3U系列PLC的应用指令新增加的部分，并增补了各指令的应用实例。

此修订在保持第三版原有结构和特点的基础上，在第二篇可编程控制器技术中，针对目前三菱主流小型机FX3U系列PLC进行了内容的增补，使各高校老师和读者根据实际情况的需要，对本教材既可以选用FX2N系列PLC内容，也可以选用FX3U系列PLC内容，或两者选择适当的内容进行教学，更好地为使用不同机型的广大用户服务，为教学和读者服务，以满足各行业对三菱PLC小型机应用的需要。

本书可作为高等学校电气工程及其自动化、机电一体化、冶金、化工自动化等相关专业的本、专科专业教材，也可作为工程技术人员的工程应用的参考书籍。

本书由南京师范大学电气与自动化工程学院史国生、曹弋担任主编，史国生编写了第五～第十章，曹保国编写了、三章，曹弋编写了第二、四章及承担全书校核工作。全书由史国生统稿，东南大学王念春教授主审。

本书在第四版的修订中，得到了南京师范大学电气与自动化工程学院、南师大中北学院等兄弟院校的大力支持和关心，也得到了刘飞宇老师的帮助,在此深表谢意！

由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正！

编者

2018年12月于南京

版前言

电气控制与可编程控制器技术是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一门新兴技术，是实现工业生产、科学研究以及其他各个领域自动化的重要手段之一，应用十分广泛。

由于电气控制与可编程控制器本是起源于同一体系，只是发展的阶段不同，在理论和应用上是一脉相承的，因此本书将电气控制技术和可编程控制器应用技术的内容编写在一起，能够更好地体现出它们之间的内在联系，使本书的结构和理论基础系统化，并更具有科学性和先进性。本书注重精选内容，结合实际、突出应用。在编排上循序渐进、由浅入深；在内容阐述上，力求简明扼要，图文并茂，通俗易懂，便于教学和自学。由于本课程的实践性强，因此本书在编写上也安排了电气控制与可编程控制器的实验内容。

本书由三部分组成。篇电气控制技术，介绍电气控制中常用的低压电器、典型控制线路、典型电气控制系统分析和设计方法，共四章。第二篇可编程控制器技术，介绍工业生产中常用的日本三菱公司FX2N系列和日本OMRON公司C系列P型可编程控制器结构原理，指令系统及其应用，控制系统程序分析和设计方法，共六章。第三篇电气控制与可编程控制器技术实验，介绍各种电气控制线路的设计与接线，日本三菱公司FX2N系列可编程控制器在PC机上编程软件的使用和OMRON公司C系列P型可编程控制器简易编程器的操作，PLC系统设计、接线和调试实验，共二章，本篇内容加强学生工程实践应用能力的培养。

本书可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化等相关专业的本、专科教材，也可供相关工程技术人员参考。

本书由南京师范大学电气与电子工程学院史国生主编，并编写了第五至九章，曹保国编写了、三章，曹弋编写了第二、四章，李世锦编写了第十章，鞠勇编写了第十一、十二章。全书由史国生统稿，东南大学王念春教授、南京师范大学电气与电子工程学院赵阳教授主审。

本书是南京师范大学“十五”教材建设规划中首批校级重点教材。本书的出版得到了学校和电气与电子工程学院的大力资助，在此深表谢意！

由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正！

编者

2004.1

第二版前言

本书于2004年2月版出版以来,不到半年即重印，得到了广大读者的关心和支持，听到了许多宝贵的意见和建议，在此表示深深的感谢。

近年来，可编程控制器技术的发展异常迅猛，各生产厂家也推出了许多功能强大的新型PLC、各种特殊功能模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具，在工业控制的各个领域得到了广泛应用。目前，工厂自动化（FA）、系统网络化已是PLC发展的潮流，考虑到现有的教材涉及这方面的内容较少，许多读者希望本书以一定的篇幅介绍三菱PLC的通信联网技术，全面深入了解三菱PLC的各种FA网络。因此本书在此次修订进行了这方面有益的尝试，取消了版中第十章“OMRON公司C系列P型可编程控制器”的内容，新增了“第十章FX2N系列PLC的特殊功能模块及通信”，在这一章中，对三菱公司生产的常用特殊功能模块的原理、技术数据和应用以及FX系列PLC的通信单元、通信协议、网络配置、通信端口连接和相关编程进行了详细介绍。

同时对版中的“第十二章PLC控制系统设计与实验”的内容也做了调整。

第二版保持了版原有的结构和特点，仅对局部的内容进行了调整和修订，同时对版中的错误和不足之处也做了修正。

全书按60授课学时编写，实验为20学时。可作为高等学校工业自动化、电气工程及其自动化、机电一体化等相关专业的本、专科专业教材，也可作为工程技术人员的工程应用参考书籍。

本次修订和第十章内容的编写由主编史国生完成。为便于新版教材的教学使用，本书同时配套了第二版的多媒体教学课件光盘，若需要可与化学工业出版社联系（电话：01064982527，E-mail：[email protected]）

由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正！

编者

2005.4

第三版前言

《电气控制与可编程控制器技术》（第二版）于2005年出版以来已有五年了，已被许多高校选作电气自动化专业教材，得到了广大读者的厚爱和支持，同时也对本书提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。

本书根据读者的意见和建议，在第三版中做了如下的修订：

1.为了使初学者在了解常用低压电器结构与动作原理的基础上，对工程电器实物有一定的感性认识，书中对各种电器的结构图增加了外形实物图。

2.替换了一些陈旧的内容，并对意义不明确的部分内容进行了修正说明。

3.为了便于阅读理解，对书中一些内容进行了调整。

4.对书中FX2N的指令及解释进行了修订，便于读者更加明了指令的使用和控制目的。

5.对书中部分PLC程序进行了修订，并增加了注解，便于阅读了解程序控制的思想和方法。

6.修订和增补了各章的习题。

7.为了突出工程应用能力的训练和培养，本书配有《电气控制与可编程控制器技术实训教程》(书号：978-7-122-06856-9)，读者通过该书的实验、控制程序的阅读训练和各种工程控制课题的设计与调试，可以快速提高PLC的控制技术水平。

8.为便于新版教材的教学使用，本书同时配套了第三版的多媒体教学课件，若需要请与化学工业出版社联系(010-64519189，www.cipedu.com.cn)。

本书通过以上修订的第三版内容，在保持第二版原有结构和特点的基础上，力求内容更加完整，结合图文，意义表达准确，更好地为教学和读者服务。

本书可作为高等学校电气工程及其自动化、机电一体化、冶金、化工自动化等相关专业的本、专科专业教材，也可作为工程技术人员的工程应用参考书籍。

本书由南京师范大学电气与自动化工程学院史国生主编，并编写了第五～十章，曹保国编写了、三章，曹弋编写了第二、四章。全书由史国生统稿，东南大学王念春教授、南京师范大学电气与电子工程学院赵阳教授主审。

本书在第三版的修订中，得到了南京师范大学、南京师范大学电气与自动化工程学院、南师大泰州学院等兄弟院校的大力支持和关心，在此深表谢意！

由于编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正!

编者

2010年3月