电气控制与PLC应用

　　本书从实际工程应用和便于教学的角度出发，主要介绍了电气控制中的典型电路、FX2N系列PLC原理及应用。全书共分10章，主要内容包括：常用低压电器，电气控制系统的基本电路、设计方法，可编程控制器基础，三菱FX2N系列PLC，FX2N系列PLC基本指令、功能指令及其应用，PLC的步进顺控指令及编程方法、功能指令及其应用，PLC应用系统设计以及PLC特殊功能模块与通信。为了方便教学，每章设置适量的习题与思考题。

　　张兵，博士，副教授，中国电机工程学会会员，主要从事农业节水节电智能控制方面的研究，在农业工程学报、农业机械学报等杂志发表学术论文30余篇。

第1章 常用低压电器
1.1 低压电器的作用与分类
1.1.1 低压电器的定义与作用
1.1.2 低压电器的分类
1.2 电磁机构及触点系统
1.2.1 电磁机构
1.2.2 触点系统
1.3 接触器
1.3.1 接触器的结构及工作原理
1.3.2 接触器的型号及主要技术数据
1.3.3 接触器的图形符号和文字符号
1.3.4 接触器的选择与使用
1.4 继电器
1.4.1 继电器的继电特性
1.4.2 电磁式继电器
1.4.3 时间继电器
1.5 其他常用电器
1.5.1 低压开关
1.5.2 低压断路器
1.5.3 熔断器
1.5.4 热继电器
1.5.5 速度继电器
1.5.6 主令电器
本章小结
习题与思考题1

第2章 电气控制线路的基本控制规律
2.1 电气控制线路的绘制及国家标准
2.1.1 电气图中的图形符号和文字符号的国家标准
2.1.2 电气控制原理图的绘制原则
2.1.3 图形区域的划分及读图方法
2.2 基本电气控制方法
2.2.1 异步电动机简单的启-保-停电气控制电路
2.2.2 多地点与多条件控制线路
2.2.3 连续工作与点动控制
2.2.4 三相异步电动机的正反转控制线路
2.2.5 顺序控制线路
2.3 异步电动机的基本电气控制线路
2.3.1 启动控制电路
2.3.2 三相异步电动机制动控制线路
2.3.3 双速异步电动机调速控制线路
2.3.4 位置控制电路
本章小结
习题与思考题2

第3章 电气控制系统分析
3.1 卧式车床电气控制
3.1.1 C650卧式车床的主要结构及运动形式
3.1.2 C650卧式车床的电力拖动及控制要求
3.1.3 C650卧式车床的电气控制线路分析
3.2 铣床电气控制
3.2.1 X62W铣床的主要结构及运动形式
3.2.2 X62W铣床的电力拖动及控制要求
3.2.3 X62W铣床的电气控制线路分析
本章小结
习题与思考题3

第4章 电气控制系统设计
4.1 电气控制系统的设计原则
4.2 电气控制系统的原理设计
4.2.1 原理设计的内容
4.2.2 原理设计的方法
4.2.3 经验设计法举例
4.3 电气控制系统的工艺设计
4.3.1 电气设备和电器元件布置设计
4.3.2 电气接线图设计
4.3.3 电气控制柜和非标准组件设计
4.3.4 材料清单和说明书编写
本章小结
习题与思考题4

 
第5章 可编程序控制器
5.1 概述
5.1.1 可编程控制器的名称和定义
5.1.2 可编程控制器的产生与发展
5.1.3 可编程控制器的功能与特点
5.1.4 可编程控制器的应用概况
5.2 可编程控制器基础知识
5.2.1 PLC的组成及各部分的作用
5.2.2 PLC的内部等效电路
5.2.3 PLC的编程语言
5.2.4 PLC的工作方式
5.3 PLC的分类和性能指标
5.3.1 PLC的分类
5.3.2 PLC的性能指标
本章小结
习题与思考题5

第6章 三菱FX系列可编程序控制器
6.1 FX系列PLC简介
6.1.1 FX系列PLC的结构及功能
6.1.2 FX系列PLC的性能指标
6.1.3 FX系列PLC的使用条件
6.2 FX系列PLC的软元件及功能
6.2.1 输入继电器（X）
6.2.2 输出继电器（Y）
6.2.3 辅助继电器（M）
6.2.4 定时器（T）
6.2.5 计数器（C）
6.3 FX系列PLC的其他软元件
6.3.1 高速计数器（C235～C255）
6.3.2 状态元件（S）
6.3.3 内部数据寄存器（D）
6.3.4 特殊辅助继电器
6.3.5 其他
本章小结
习题与思考题6

第7章 FX2N系列PLC的指令系统
7.1 基本逻辑指令
7.1.1 输入、输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）
7.1.2 与指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）
7.1.3 或指令（OR/ORI/ORP/ORF）
7.1.4 块与、块或指令（ORB / ANB）
7.1.5 多重输出指令（MPS/MRD/MPP）
7.1.6 置位、复位指令（SET/RST）
7.1.7 脉冲输出指令（PLS/PLF）
7.1.8 主控指令（MC/MCR）
7.1.9 逻辑反、空操作与结束指令（INV/NOP/END）
7.2 定时器/计数器指令
7.2.1 接通延时定时器
7.2.2 断开延时定时器
7.2.3 定时器定时范围的扩展
7.2.4 计时器计数范围的扩展
7.3 功能指令介绍
7.3.1 概述
7.3.2 程序流程控制指令（FNC00～FNC09）
7.3.3 数据处理指令（FNC40～FNC49）
7.3.4 运算指令（FNC20～FNC29）
7.3.5 高速处理指令（FNC50～FNC59）
7.3.6 方便处理指令（FNC60～FNC69）
7.3.7 其他指令
本章小结
习题与思考题7

第8章 FX2N系列步进指令及状态编程
8.1 步进控制状态编程法与步进指令
8.1.1 概述
8.1.2 FX2N系列步进指令及使用说明
8.1.3 状态转移图的建立
8.2 多流程顺序SFC编程方法举例
8.2.1 选择性分支与汇合编程方法
8.2.2 并行分支与汇合编程方法
8.2.3 复杂组合流程的编程方法
8.2.4 跳转与循环结构编程方法
8.3 SFC基本结构编程应用举例
8.3.1 单流程结构编程应用
8.3.2 选择性分支结构编程应用
8.3.3 并行分支结构编程应用
8.4 仿STL指令编程方式
本章小结
习题与思考题8

第9章 可编程控制器系统设计
9.1 可编程控制器系统设计的步骤
9.1.1 可编程控制器系统设计的基本原则
9.1.2 可编程控制器系统设计的主要内容
9.1.3 可编程控制器系统设计的基本步骤
9.2 PLC硬件系统的设计
9.2.1 PLC型号的选择
9.2.2 输入/输出点的分配
9.2.3 系统硬件设计文件的撰写
9.3 PLC软件系统的设计

　　为了贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革，根据*2011年5月发布的《关于“十二五”普通高等教育本科教材建设的若干意见》，本着教材必须符合教育规律和人才成长规律的科学性、先进性、适用性，进一步完善具有中国特色的普通高等教育本科教材体系的精神和“卓越工程师教育培养计划”的具体要求，我们组织编写了本书。
　　本书具有以下特色：
　　1.符合*《关于“十二五”普通高等教育本科教材建设的若干意见》的精神，具有时代性、先进性、创新性，为培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才和卓越工程师打下良好的基础。
　　2.特色鲜明，实用性强，方便读者自学。每章后都安排有相关习题与思考题，有助于学生巩固所学知识，将每个知识点紧密结合到相关学科、产业的应用；大量的实例可以提高学生的学习兴趣，适于不同基础的学生自学。
　　3.重点突出，简明清晰，结论表述准确。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。对日本三菱公司的FN2N系列控制器的结构原理、指令系统及应用，控制系统程序分析与设计方法进行了深入的讲解。
　　4.难易适中，适用面广，符合因材施教的要求。适于不同的读者学习和参考，也有利于普通高校教学之用。
　　5.系统性强、强化应用、培养动手能力。本书在编写过程中，在确保电气控制与PLC基础知识讲解的基础上，调研并参考了相关行业专家的意见，特别适用于卓越工程师人才培养，有利于培养实用型人才。
　　本书可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化及相近专业的“现代电气控制”或类似课程的本科生教材，也可作为专科层次相关专业类似课程的教材，并可作为电子技术、电气技术、自动化技术工程技术人员的参考书。
　　本书由张兵、韩霞担任主编，史建平、蔡纪鹤担任副主编。本书共10章，第1～3章由张兵编写，第4章由史建平编写，第5章由邵春生编写，第6～8章由韩霞编写，第9～10章由蔡纪鹤编写。
　　本书提供配套的电子课件，可登录华信教育资源网，注册后免费下载。
　　在编写本书的过程中，参考了近年来出版的书籍和资料，在此对书籍和资料的作者、提供者一并表示感谢！
　　由于时间仓促，书中的错误或不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
　　编者
　　2015年5月