电气控制与PLC技术及应用张兴国西安电子科技计算机与互联网书籍

本书从便于教学组织、利于学，立足于工程实际应用，介绍了电气控制技术及系统设计、三菱FX系列可编程序控制器(PLC 的原理及应用。全括绪论、常用低压电器、基本电气控制线路、典型生产机械设备的电气控制线路、电气控制系统设计、可编程序控制器概述、可编程序控制器结构组成与工作原理、可编程序控制器编程基本指令及编程、梯形图指令和S能图编程、可编程序控制器编程应用指令、可编程序控制器系统设计和FX3U系列可编程序控制器等内容。每章章末附有适量的供学生学。通过扫描书中的二维码，可查看相关的或文档。

本书可作为高等工科院校电气类、机械类、自动化类等专业的教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。

第1章常用低压电器

1.1低压电器基本知识

1.1.1.低压电器的分类

1.7.1启动器

1.7.2牵引电磁铁
1.7.3控制变压器
1.7.4智能断路器
1.7、5智能接触器
1.7.6可编程序通用逻辑控制继电器
1.8工程实例——低压电器的使用维护
1.8.1刀开关的使用维折
1.8.2熔断器的使用维护
1.8.3断路器的使用维护
1.8.4热继电器的使用维护
1.8.5时间继电器的使用维护
1.8.6交流接触器的使用维护br/>第2章基本电气控制线路
2.1电气控制线路的绘图原则及标准
2.1.1常用电气图形符号、文字符号和接线端子标记
2.1.2电气原理图
2.1.3电器布置图
2.1.4电气安装接线图
2.2三相异步电动机的启动控制
2.2.1 三相笼型异步电动机的启动控制线路
2.2.2三相绕线式异步电动机的启动控制线路
2.3三相异步电动机的正反转控制
2.3.1三相异步电动机的“正一停一反”控制线路
2.3.2三相异步电动机的正反转切换控制线路
2.3.3三相异步电动机的正循环控制线路
2.4三相异步电动机的制动控制
2.4.1
2.4.2能耗制动
2.5三相异步电动机的调速控制
2.5.1三相笼型异步电动机的变极调速控制线路
2.5.2绕线式异步电动机转子串电阻调速控制线路
2.5.3电磁调速控制线路
2.5.4三相异步电动机的变频调速控制线路
2.6直流电动机的控制线路
2.6.1他励直流电动机的启动控制线路
2.6.2他励直流电动机的正反转控制线路
2.6.3他励直流电动机的制动控制线路
2.6.4直流电动机调速控制线路
2.7其他基本环节
2.7.1多地（点）控制·
2.7.2顺序动作控制线路
2.7.3电气控制系统常用保护环节

2.8工程实例10
2.8.1机床控制系统设计实例
2.8.2机床控制系统设计实例二
第3章典型生产机械设备的电气控制线路
3.1概述
3.2C650型卧式车床电气控制线路
3.2.1机床结构及原理
3.2.2电气控制线路分析
3.3X62W卧式铣床电气控制线路
3.3.1机床结构及原理
3.3.2电气控制线路分析
3.4M7120面磨床电气控制线路
3.4.1机床结构及原理
3.4.2电气控制线路分析
3.5工程实例——23040型摇臂钻床电气控制线路
3.5.1机床结构及原理
3.5.2电气控制线路分析
br/>第4章电气控制系统设计
4.1电气控制系统设计的内容
4.1.1生产机械设备电气设计主要技术性能
4.1.2电气控制系统设计的内容
4.2电动机的选择
4.2.1电动机容量的选择
4.2.2电动机转速和结构形式的选择
4.3电气控制线路的设计
4.3.1电气控制线路设计的原则
4.3.2电气控制线路设计的步骤
4.3.3电气控制线路设计的方法
4.4常用电器元件的选用
4.4.1按钮、低压开关的选用
4.4.2熔断器的选用
4.4.3接触器的选用
4.4.4继电器的选用
4.4.5控制变压器的选用
4.5工程实例——电气控制线路设计
4.5.1分析设计法应用
4.5.2逻辑设计法应用
4.5.3CW6163型卧式车床的电气控制线路
br/>第5章可编程序控制器概述

第10章可编程序控制器系统设计

10.1可狼程序控制器系体方案设计
10.1.1PLC护制系统类型
10.1.2系统的运行方式
10.1.3可编程序控制器系统设计程
10.2可编程序控制器系统硬件设计
10.2.1系统硬件设计依据
10.2.2可编程序控制器的选型
10.2.3系统硬件设计文件
10.3可编程序控制器系统软件设计
10.3.1系统软件设计的内容
10.3.2程序设计方法
10.4可编程序控制器系统供电设计及接地设计
10.4.1可编程序控制器系统供电设计
10.4.2可编程序控制器系统接地设计
10.5可编程序控制器使用中的几个问题
10.5.1节省输人/输出点的方法
10.5.2 PLC控制系统设计中其他注意问题br/>第11章FXJv系列可编程序控制器11.1FX，v系列可编程序控制器简介
11.1.1FXu系列可编程序控制器基本单元的主要参数
11.1.2FXu系列可编程序控制器的系统构成
11.2FX_系列可编程序控制器新增软元件
输人、输出继电器X、Y11.2.1辅助继电器M
11.2.2
11.2.3
状态器S定时器T
11.2.4
11.2.5
数据寄存器、文件寄存器D
扩展寄存器R、扩展文件寄存器ER
11.2.6
11.2.7
指针P
11.2.8
实数E、字符串””
11.3FXu系列可编程序控制器新增应用指令
11.4FX；u系列可编程序控制能和应用
模拟量控制·
11.4.1
高速计数、脉冲输出及定位
11.4.2
11.4.3
数据链接、能
br/>附录
参考文献

本书是根据高等工科院校自动化、机械电子工程、机械工程及其自动化、电气技术等专业的“电气控制与可编程序控制器技术及应用”课程的教学大纲，在充分考虑实际应用状况和发展趋势的基础上编写的。本书强调理论结合实际，注重对学生分析问题和决问题能力的培养，增加了学生工程设计能力训练的内容，以利于提高学生的工程设计素养。

全书分为三部分。第一部分为“绪论”，主要介绍了电气控制技术的发展概况，并说明了该课程的性质、任务及要求。第二部分为“电气控制技术及应用”，共4章(第pan style="font-family:宋体">章~第4章)，主要介绍常用低压电器的结构、原理及用途，电气控制线路基本环节，典型生产设备的电气控制线路分析及电气控制系统设计的方法，第三部分为“可编程序控制器技术及应用”，共7章(第5章~第pan style="font-family:宋体">章)括可编程序控制器概述、可编程序控制器结构组成与工作原理、可编程序控制器编程基本指令及编程、梯形图指令和SFC编程序控制器编程应用指令、可编程序控制器系统设计及FXu系列可编程序控制器等内容。另外，可编程序控制器能模块、可编程序控制器应用实例等内容，读者可通过扫描书中的二维码获取。各章结合工程案例，具有很强的实用性，内容深入浅出，便于学。所附的适量可供课后训练。另外，读者通过扫描书中的二维码，还可查看相关的或文档，拓宽视野和知识面，加果。

本书在教学使用过程中，可根据专业特点和课时选取教学内容，安排教学计划。另外，本书的内容还可供课程设计、毕业设计及工程实际设计时参考。

本书由南通大学张兴国担任主编，商丘学院史素敏、河南轻工职业学院刘国凯、南通大学邢强、南通市计量检定测试所陆金霞担任副主编。其中，第2章、第3章、第7~pan style="font-family:宋体">章由张兴国编写；第pan style="font-family:宋体">章和第pan style="font-family:宋体">章由史素敏编写；第4章由刘国凯编写；绪论、第5章由邢强编写；第6章由陆金霞编写。

本书在编写过程中，得到了南通大学院和教务的大力支持，三菱电机自动化(上海）有限公司提供了PLC产品资料及部分应用资料，同时我们还参考了同行们珍贵的文献资料，在此一并表示衷心的感谢！

由于编者有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正，提出宝贵意见。

编者

2020年pan style="font-family:宋体">月

pan style="font-family:宋体">、电气控制技术的发起雨次

电气控制技术是以各类电动机动力传动装置与系统为研究对象，以实现生产自动化为目标的控制技术。电气控制系统是电气控制技术的主干部分，在国民经济各行业中得到广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段。

随着科学技术的不断发展及生产工艺的不断，新的电器元件的出现、新型控制策

略的发展以及计算机技术的应用，不断改变着电气控制技术的面貌，使得电气控制技术持

续飞速发展，在控制方法上，电气控制技术从手动控制发展到自动控制；在能上，

从筒单控制发展到智能化控制：在作上，从笨重的人工作发展到信息化处理；在控制

原理上，从有触点的接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络

化自动控制系统，

20世纪初，电动机取代蒸汽机作为生产机械动力源。用一台电动机通过中间机构(天

轴)

统线路简单，但机构复杂，当只有部分设备工作时能量耗费大，生产灵活性差。为了满足

生产需求，20世纪20年代，出现了由一台电动机拖动一台生产机械的系统，即单电动机拖动。相对成组拖动，这种方式的机械设备结构简化，传动效率提高，是灵活增强。基于这些特点，至今单电动机拖动方式在一些机床中仍在使用。但随着生产的快速发展及自动化程度的提高，单电动机拖动方式满足不了生产需求，又出现了由多台电动机来拖动一台生产机械的方式，即多电动机拖动。此方式下，各台电动机分别拖动相应的各运动机构，相互之间协调配合，这一步简化了机械结构，提率，而且根据需要便于选择合理的运动速度，提高了整体的性能，缩短了工时，灵活性更强。20世纪70年代以前，电气自动控制的任务基本上都是由“继电器一接触器控制系统”完成的，该系统主要由继电器、接触器、行程开关和按钮等器件组成。由于“继电器一接触器控制系统”控制具有简单、方便实用、价格低廉、易于维护、抗干扰能力强、便于理解及掌握等优点，所以至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，其相关技术也是学电气控制技术的基础。但这种控制系统的缺点也明显，其采用固定的硬接线方式来完成各种控制逻辑，实现系统的各种能，所以灵活性差，难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要，另外机械式触点工作频率低，易损坏，可靠性也差。

社会的发展步对各行各业提出了越来越高的要求。产品的不断更新换代，也同时要求相应的控制系统随之改变。因为“继电器一接触器控制系统”成本高，设计、施工周期长，不能满足控制系统需要经常更新的要求，以软件手段实现各种能、以微处理器为核心的可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)新技术应运而生。

PLC是20世纪60年代诞生并开始发展起来的一种新型工业控制装置，它具有通用性强，可靠性高，能适应恶劣的工业环境，指令系统简单，编程简便易学、易于掌握，体积小，维修工作少，现场连接安装方便等一系列优点，正逐步取代传统的“继电器一接触器控制系统”、广泛应用于治金、机械制造、汽车、电力、化工、石油、建材、采矿、造纸、纺织、装卸、环保等各个行业的控制中，随着技术步，可编程序逻辑控制器也随之不断发展。增加和完者了数据转换、过程控制、数据通能，可以完成复杂的控制任务，其名标也就变更为可编程序控制器（Programmable Controler)，但为了与个人计算机(PersonlConputer)区别，其英文缩写名仍然保留为PLC.可编程序控制器是以硬接线的维电器一接触器控制为基础，逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数，又有运算、数据处理、模拟量调节、联网通能的控制装置。它可通过数字量或者模拟量的输入、输出满足各种类型机械控制的需要。可编程序控制器及有关外部设备，均按既易于与工业控制系统联成一个整体，又易于扩能的原则设计。可编程序控制器已成为生产机城设备中开关量控制的主要电气控制装置。在自动化领域，可编程序控制器与CAD/CAM、工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱。

现代电气控制系统中越来越多地融人了过程控制的内容，压力、流量、温度、物位等

模拟量参数以及PID控制等也经常出现。自动控制技术的发展，必须说到现线控制系统(Fieldbus Control System，FCS)，它是在计算机网络技术、通信技术和微电子技术飞速发展的基础上，与自动控制技术相结合的产物。它适应了工业自动控制系统向分散化、智能化和网络化发展的方向，它的出现导致了传统自动化仪表和控制系统在结能上的重大变革。

2.课程的性质、任务及要求

“电气控制与PLC技术及应用”是电气工程、自动化、机械电子工程、机电一体化、机械工程等专业的一门实用性很强的重要的专业课程。本课程主要介绍生产设备的电气控制原理、线路、设计方法和可编程序控制器(PLC)

的工作原理、指令系统、编程方法、系统设计，以及在生产机械中的工程应用等有关知识。

通过本课程的学生应达到如下学：

(pan style="font-family:宋体">具有电气设备安装、调试、维修和管理等知识。

(2)熟悉常用电器的结构、原理、用途，了解其型号并具备合理选择、正确使用常用电器的能力。

(3)熟练掌握继电器一接触器控制线路的基本环节，具有阅读和分析电气控制线路的能力。

（(4）掌握典型设备的电气控制系统分析方法，具备对不太复杂的电气控制系行改造和设计的能力。

(5）掌握PLC的基本结构组成和工作原理，能根据要求正确选型。

(6)能够根据工艺过程和控制要行PLC控制系统的硬件设计和安装调试

（7)熟悉PLC的内部元器件的结能，掌握PLC的指令系统与编程应用。

（8)了解PLC的网络和通信原理。

(9）掌握PLC实际应用程序的设计方法与步骤，初步具备实际工程应用设计与调试能力。