电气工程师自学成才手册 精通篇PDF格式文档图书下载

第1章 PLC入门与实践操作 1

1.1认识PLC 1

1.1.1什么是PLC 1

1.1.2PLC控制与继电器控制比较 1

1.2PLC分类与特点 3

1.2.1PLC的分类 3

1.2.2PLC的特点 4

1.3PLC组成与工作原理 5

1.3.1PLC的组成方框图 5

1.3.2PLC各组成部分说明 5

1.3.3PLC的工作方式 8

1.3.4用实例说明PLC程序的执行控制过程 9

1.4用百元仿三菱FX2N型PLC学习实践操作 10

1.4.1仿三菱FX2N型PLC硬件介绍 10

1.4.2数据线驱动程序的安装 12

1.4.3DC24V电源适配器及PLC的电源接线 13

1.4.4用编程软件编写程序并将程序写入PLC 15

1.4.5PLC控制双灯先后点亮系统的线路图及工作原理 18

1.4.6PLC控制双灯先后点亮系统的实际接线 19

1.4.7PLC控制双灯先后点亮系统的通电试验 20

第2章 三菱FX系列PLC硬件接线和软元件说明 22

2.1概述 22

2.1.1三菱FX系列各类型PLC的特点 22

2.1.2三菱FX系列PLC型号的命名方法 23

2.1.3三菱FX2N PLC基本单元面板说明 23

2.2三菱FX PLC的硬件接线 25

2.2.1电源端子的接线 25

2.2.2三菱FX1S/FX1N/FX1NC/FX2N/FX2NC/FX3UC PLC的输入端子接线 26

2.2.3三菱FX3U/FX3G PLC的输入端子接线 28

2.2.4无触点接近开关与PLC输入端子的接线 29

2.2.5三菱FX系列PLC的输出端子接线 31

2.3三菱FX系列PLC的软元件说明 33

2.3.1输入继电器（X）和输出继电器（Y） 33

2.3.2辅助继电器（M） 34

2.3.3状态继电器（S） 37

2.3.4定时器（T） 37

2.3.5计数器（C） 39

2.3.6高速计数器 41

2.3.7数据寄存器（D） 44

2.3.8变址寄存器（V、Z） 45

2.3.9常数（K、H） 45

2.4三菱FX系列PLC规格概要 46

2.4.1三菱FX1S/FX1N/FX1NC PLC规格概要 46

2.4.2三菱FX2N/2NC PLC规格概要 48

2.4.3三菱FX3U/3UC/3G PLC规格概要 50

第3章 三菱PLC编程与仿真软件的使用 53

3.1编程基础 53

3.1.1编程语言 53

3.1.2梯形图的编程规则与技巧 54

3.2三菱GX Developer编程软件的使用 55

3.2.1软件的安装 56

3.2.2软件的启动与窗口及工具说明 58

3.2.3创建新工程 61

3.2.4编写梯形图程序 62

3.2.5梯形图的编辑 65

3.2.6查找与替换功能的使用 68

3.2.7注释、声明和注解的添加与显示 70

3.2.8读取并转换FXGP/WIN格式文件 72

3.2.9PLC与计算机的连接及程序的写入与读出 73

3.2.10在线监视PLC程序的运行 76

3.3三菱GX Simulator仿真软件的使用 77

3.3.1安装GX Simulator仿真软件 78

3.3.2仿真操作 79

3.3.3软元件监视 80

3.3.4时序图监视 81

3.4三菱FXGP/WIN-C编程软件的使用 81

3.4.1软件的安装和启动 82

3.4.2程序的编写 82

3.4.3程序的转换与写入PLC 84

第4章 基本梯形图元件与指令的使用及实例 86

4.1基本梯形图元件与指令说明 86

4.1.1常开触点、常闭触点与线圈 86

4.1.2触点的串联和并联 87

4.1.3触点串联后并联与触点并联后串联 87

4.1.4边沿检测触点 88

4.1.5主控指令和主控复位指令 89

4.1.6取反指令 90

4.1.7结果边沿检测指令 91

4.1.8置位指令与复位指令 92

4.1.9脉冲微分输出指令 92

4.1.10程序结束指令 93

4.2PLC基本控制线路与梯形图 94

4.2.1启动、自锁和停止控制的PLC线路与梯形图 94

4.2.2正反转连锁控制的PLC线路与梯形图 95

4.2.3多地控制的PLC线路与梯形图 96

4.2.4定时控制的PLC线路与梯形图 97

4.2.5定时器与计数器组合延长定时控制的PLC线路与梯形图 99

4.2.6多重输出控制的PLC线路与梯形图 100

4.2.7过载报警控制的PLC线路与梯形图 101

4.2.8闪烁控制的PLC线路与梯形图 102

4.3喷泉的PLC控制系统开发实例 103

4.3.1明确系统控制要求 103

4.3.2确定输入/输出设备并为其分配合适的I/O端子 103

4.3.3绘制喷泉的PLC控制线路图 103

4.3.4编写PLC控制程序 104

4.3.5详解硬件线路和梯形图的工作原理 105

4.4交通信号灯的PLC控制系统开发实例 106

4.4.1明确系统控制要求 106

4.4.2确定输入/输出设备并为其分配合适的PLC I/O端子 106

4.4.3绘制交通信号灯的PLC控制线路图 106

4.4.4编写PLC控制程序 107

4.4.5详解硬件线路和梯形图的工作原理 107

第5章 步进指令的使用及实例 109

5.1状态转移图与步进指令 109

5.1.1顺序控制与状态转移图 109

5.1.2步进指令说明 110

5.1.3步进指令在两种编程软件中的编写形式 111

5.1.4状态转移图分支方式 112

5.1.5用步进指令编程时的注意事项 113

5.2液体混合装置的PLC控制系统开发实例 113

5.2.1明确系统控制要求 113

5.2.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子 114

5.2.3绘制PLC控制线路图 114

5.2.4编写PLC控制程序 115

5.2.5详解硬件线路和梯形图的工作原理 115

5.3简易机械手的PLC控制系统开发实例 118

5.3.1明确系统控制要求 118

5.3.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子 118

5.3.3绘制PLC控制线路图 119

5.3.4编写PLC控制程序 119

5.3.5详解硬件线路和梯形图的工作原理 119

5.4大小铁球分拣机的PLC控制系统开发实例 121

5.4.1明确系统控制要求 121

5.4.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子 122

5.4.3绘制PLC控制线路图 122

5.4.4编写PLC控制程序 123

5.4.5详解硬件线路和梯形图的工作原理 124

第6章 应用指令的使用举例 126

6.1应用指令的格式与规则 126

6.1.1应用指令的格式 126

6.1.2应用指令的规则 127

6.2应用指令的使用举例 129

6.2.1程序流程指令 129

6.2.2传送与比较指令 134

6.2.3四则运算与逻辑运算指令 139

6.2.4循环与移位指令 144

6.2.5数据处理指令 151

6.2.6高速处理指令 156

6.2.7方便指令 164

6.2.8外部I/O设备指令 173

6.2.9外部串行设备（SER）指令 183

6.2.10浮点数（实数）运算指令 193

6.2.11高低位变换指令 195

6.2.12时钟运算指令 195

6.2.13格雷码变换指令 201

6.2.14触点比较指令 202

第7章 模拟量模块的使用 205

7.1模拟量输入模块FX2N-4AD 205

7.1.1外形 205

7.1.2接线 206

7.1.3性能指标 207

7.1.4输入/输出曲线 207

7.1.5增益和偏移说明 207

7.1.6缓冲存储器（BFM）功能说明 208

7.1.7实例程序 211

7.2模拟量输出模块FX2N-4DA 212

7.2.1外形 213

7.2.2接线 213

7.2.3性能指标 213

7.2.4输入/输出曲线 214

7.2.5增益和偏移说明 214

7.2.6缓冲存储器（BFM）功能说明 215

7.2.7实例程序 217

7.3温度模拟量输入模块FX2N-4AD-PT 218

7.3.1外形 218

7.3.2PT100型温度传感器与模块的接线 219

7.3.3性能指标 220

7.3.4输入/输出曲线 220

7.3.5缓冲存储器（BFM）功能说明 220

7.3.6实例程序 222

第8章 PLC通信 223

8.1通信基础知识 223

8.1.1通信方式 223

8.1.2通信传输介质 225

8.2通信接口设备 226

8.2.1FX2N-232-BD通信板 227

8.2.2FX2N-422-BD通信板 229

8.2.3FX2N-485-BD通信板 230

8.3PLC通信 231

8.3.1PLC与打印机通信（无协议通信） 231

8.3.2两台PLC通信（并联连接通信） 233

8.3.3多台PLC通信（N：N网络通信） 237

第9章 变频器的使用 244

9.1外形与结构 244

9.1.1外形与型号含义 244

9.1.2结构 244

9.1.3面板的拆卸 245

9.2端子功能与接线 245

9.2.1总接线图及端子功能说明 245

9.2.2主回路接线 249

9.2.3控制回路接线 251

9.2.4PU接口的连接 254

9.3操作面板及其使用 255

9.3.1操作面板介绍 256

9.3.2操作面板的使用 257

9.4操作运行 260

9.4.1外部操作运行 260

9.4.2PU操作运行 261

9.4.3组合操作运行 262

9.5常用控制功能与参数设置 263

9.5.1操作模式选择功能与参数 263

9.5.2频率相关功能与参数 263

9.5.3启动、加减速控制功能与参数 265

9.5.4点动控制功能与参数 267

9.5.5转矩提升功能与参数 267

9.5.6制动控制功能与参数 267

9.5.7瞬时停电再启动功能与参数 268

9.5.8控制方式功能与参数 269

9.5.9电子过流保护功能与参数（Pr.9） 270

9.5.10负载类型选择功能与参数 270

9.5.11MRS端子输入选择功能与参数 270

9.5.12禁止写入和逆转防止功能与参数 271

9.6三菱FR-700系列变频器介绍 271

9.6.1三菱FR-700系列变频器的特点说明 271

9.6.2三菱A700、F700、E700和D700系列变频器比较 272

9.6.3三菱FR-A700系列变频器的接线图及端子功能说明 274

9.6.4三菱FR-500与FR-700系列变频器的比较 278

第10章 变频器的典型控制功能及应用电路 280

10.1电动机正转控制功能及电路 280

10.1.1开关控制式正转控制电路 280

10.1.2继电器控制式正转控制电路 281

10.2电动机正反转控制功能及电路 282

10.2.1开关控制式正反转控制电路 282

10.2.2继电器控制式正反转控制电路 283

10.3工频与变频切换功能及电路 284

10.3.1变频器跳闸保护电路 284

10.3.2工频与变频的切换电路 285

10.4多挡转速控制功能及电路 287

10.4.1多挡转速控制端子 287

10.4.2多挡转速控制参数的设置 288

10.4.3多挡转速控制电路 288

10.5程序控制功能及应用 290

10.5.1程序控制参数设置 290

10.5.2程序运行控制端子 291

10.5.3程序控制应用举例 291

10.6PID控制功能及应用 292

10.6.1PID控制原理 292

10.6.2PID控制参数设置 293

10.6.3PID控制应用举例 294

第11章 变频器的选用、安装与维护 296

11.1变频器的种类 296

11.2变频器的选用与容量计算 297

11.2.1额定值 297

11.2.2选用 297

11.2.3容量计算 298

11.3变频器外围设备的选用 301

11.3.1主电路外围设备的接线 301

11.3.2熔断器的选用 302

11.3.3断路器的选用 302

11.3.4交流接触器的选用 302

11.3.5交流电抗器的选用 303

11.3.6直流电抗器的选用 303

11.3.7制动电阻 304

11.3.8热继电器的选用 305

11.3.9噪声滤波器 305

11.4变频器的安装、调试与维护 305

11.4.1安装与接线 305

11.4.2调试 308

11.4.3维护 310

11.4.4常见故障及其原因 310

第12章 PLC与变频器的综合应用 312

12.1PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接与实例 312

12.1.1PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接 312

12.1.2PLC以开关量方式控制变频器实例一——电动机正反转控制 313

12.1.3PLC以开关量方式控制变频器实例二——电动机多挡转速控制 315

12.2PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接与实例 319

12.2.1PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接 319

12.2.2PLC以模拟量方式控制变频器的实例——中央空调冷却水流量控制 319

12.3PLC以RS-485通信方式控制变频器的硬件连接与实例 325

12.3.1变频器和PLC的RS-485通信口 325

12.3.2变频器与PLC的RS-485通信连接 327

12.3.3RS-485通信电缆的制作 327

12.3.4PLC（计算机）与变频器的RS-485通信基础知识 328

12.3.5PLC以RS-485通信方式控制变频器正转、反转、加速、减速和停止的实例 334

第13章 触摸屏与PLC的综合应用 340

13.1触摸屏结构与类型 340

13.1.1基本组成 340

13.1.2触摸屏种类与工作原理 340

13.1.3常用类型触摸屏的性能比较 343

13.2三菱触摸屏型号参数及硬件连接 344

13.2.1参数规格 344

13.2.2型号含义 344

13.2.3触摸屏与PLC、变频器等硬件设备的连接 345

13.3三菱GT Designer触摸屏软件的使用 346

13.3.1软件的安装与窗口介绍 346

13.3.2软件的使用 351

13.3.3画面数据的上传与下载 354

13.4用触摸屏操作PLC实现电动机正反转控制的开发实例 356

13.4.1根据控制要求确定需要为触摸屏制作的画面 356

13.4.2用GT Designer软件制作各个画面并设置画面切换方式 356

13.4.3连接计算机与触摸屏并下载画面数据 364

13.4.4用PLC编程软件编写电动机正反转控制程序 364

13.4.5触摸屏、PLC和电动机控制线路的硬件连接和触摸操作测试 365

第14章 交流伺服系统的组成与原理 366

14.1交流伺服系统的组成方框图及说明 366

14.1.1工作在位置控制模式时的系统组成及说明 366

14.1.2工作在速度控制模式时的系统组成及说明 366

14.1.3工作在转矩控制模式时的系统组成及说明 367

14.2伺服电机与编码器 367

14.2.1伺服电机 367

14.2.2编码器 369

14.3伺服驱动器的结构与原理 371

14.3.1伺服驱动器的内部结构及说明 372

14.3.2伺服驱动器的主电路 373

第15章 三菱通用伺服驱动器的硬件系统 379

15.1面板、型号说明与规格 379

15.1.1面板介绍 379

15.1.2型号说明 380

15.1.3规格 380

15.2伺服驱动器与辅助设备的总接线 381

15.2.1 100A以下的伺服驱动器与辅助设备的总接线 381

15.2.2 100A以上的伺服驱动器与辅助设备的总接线 382

15.3伺服驱动器的接头引脚功能及内部接口电路 382

15.3.1接头引脚的排列规律 382

15.3.2接头引脚的功能及内部接口电路 382

15.4伺服驱动器的接线 384

15.4.1数字量输入引脚的接线 384

15.4.2数字量输出引脚的接线 385

15.4.3脉冲输入引脚的接线 387

15.4.4编码器脉冲输出引脚的接线 389

15.4.5模拟量输入引脚的接线 390

15.4.6模拟量输出引脚的接线 390

15.4.7电源、再生制动电阻、伺服电机和启停保护电路的接线 391

15.4.8接地线 392

第16章 三菱伺服驱动器的显示操作与参数设置 393

16.1状态、诊断、报警和参数模式的显示与操作 393

16.1.1各种模式的显示与切换 393

16.1.2参数模式的显示与操作 393

16.1.3状态模式的显示与操作 395

16.1.4报警模式的显示与操作 397

16.1.5诊断模式的显示与操作 397

16.1.6外部I/O信号的显示 399

16.1.7信号强制输出 400

16.2参数设置 400

16.2.1参数操作范围的设定 401

16.2.2基本参数 401

16.2.3电子齿轮的设置 407

16.2.4扩展参数 409

第17章 伺服驱动器三种工作模式的应用举例与标准接线 412

17.1速度控制模式的应用举例与标准接线 412

17.1.1伺服电机多段速运行控制实例 412

17.1.2工作台往返限位运行控制实例 417

17.1.3速度控制模式的标准接线 421

17.2转矩控制模式的应用举例与标准接线 422

17.2.1卷纸机的收卷恒张力控制实例 422

17.2.2转矩控制模式的标准接线 426

17.3位置控制模式的应用举例与标准接线 428

17.3.1工作台往返定位运行控制实例 428

17.3.2位置控制模式的标准接线 431

第18章 步进电机与步进驱动器的使用及应用实例 433

18.1步进电机 433

18.1.1外形 433

18.1.2结构与工作原理 433

18.2步进驱动器 436

18.2.1外形 436

18.2.2内部组成与原理 436

18.2.3步进驱动器的接线及说明 437

18.2.4步进电机的接线及说明 438

18.2.5细分设置 439

18.2.6工作电流的设置 440

18.2.7静态电流的设置 441

18.2.8脉冲输入模式的设置 441

18.3PLC控制步进驱动器驱动步进电机的应用实例 442

18.3.1步进电机正反向定角循环运行的控制线路及编程 442

18.3.2步进电机定长运行的控制线路及编程 446

第19章 三菱定位模块的使用 451

19.1FX2N-1PG型定位模块的外形面板及端子说明 451

19.1.1外形结构 451

19.1.2面板指示灯说明 451

19.1.3接线端子功能说明 452

19.1.4性能规格 453

19.2定位模块与外部设备的连接 453

19.2.1输入/输出端子的内部接口电路 453

19.2.2定位模块与步进驱动器的连接 454

19.2.3定位模块与伺服驱动器的连接 454

19.3定位模块的参数说明 455

19.3.1BFM（缓冲寄存器）表 455

19.3.2BFM读/写（FROM/TO）指令 455

19.3.3BFM参数说明 457

19.4定位模块的操作模式 464

19.4.1JOG操作 464

19.4.2原点返回操作 467

19.4.3单速定位操作 470

19.4.4中断单速定位操作 470

19.4.5双速定位操作 470

19.4.6外部命令定位操作 471

19.4.7变频操作 471

19.5定位模块的应用实例——单速定位往返运动控制 472

19.5.1控制要求及说明 472

19.5.2PLC和PGU的I/O端子分配 472

19.5.3控制系统接线图 473

19.5.4PGU的参数设置 473

19.5.5设置和控制程序 474

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