电气工程师自学成才手册（精通篇）

目 录
第1章 PLC入门与实践操作\t1
1．1 认识PLC\t1
1．1．1 什么是PLC\t1
1．1．2 PLC控制与继电器控制比较\t1
1．2 PLC分类与特点\t3
1．2．1 PLC的分类\t3
1．2．2 PLC的特点\t4
1．3 PLC组成与工作原理\t5
1．3．1 PLC的组成方框图\t5
1．3．2 PLC各组成部分说明\t5
1．3．3 PLC的工作方式\t8
1．3．4 用实例说明PLC程序的执行控制过程\t9
1．4 用百元仿三菱FX2N型PLC学习实践操作\t10
1．4．1 仿三菱FX2N型PLC硬件介绍\t10
1．4．2 数据线驱动程序的安装\t12
1．4．3 DC24V电源适配器及PLC的电源接线\t13
1．4．4 用编程软件编写程序并将程序写入PLC\t15
1．4．5 PLC控制双灯先后点亮系统的线路图及工作原理\t18
1．4．6 PLC控制双灯先后点亮系统的实际接线\t19
1．4．7 PLC控制双灯先后点亮系统的通电试验\t20
第2章 三菱FX系列PLC硬件接线和软元件说明\t22
2．1 概述\t22
2．1．1 三菱FX系列各类型PLC的特点\t22
2．1．2 三菱FX系列PLC型号的命名方法\t23
2．1．3 三菱FX2N PLC基本单元面板说明\t23
2．2 三菱FX PLC的硬件接线\t25
2．2．1 电源端子的接线\t25
2．2．2 三菱FX1S/FX1N/FX1NC/FX2N/FX2NC/FX3UC PLC的输入端子接线\t26
2．2．3 三菱FX3U/FX3G PLC的输入端子接线\t28
2．2．4 无触点接近开关与PLC输入端子的接线\t29
2．2．5 三菱FX系列PLC的输出端子接线\t31
2．3 三菱FX系列PLC的软元件说明\t33
2．3．1 输入继电器（X）和输出继电器（Y）\t33
2．3．2 辅助继电器（M）\t34
2．3．3 状态继电器（S）\t37
2．3．4 定时器（T）\t37
2．3．5 计数器（C）\t39
2．3．6 高速计数器\t41
2．3．7 数据寄存器（D）\t44
2．3．8 变址寄存器（V、Z）\t45
2．3．9 常数（K、H）\t45
2．4 三菱FX系列PLC规格概要\t46
2．4．1 三菱FX1S/FX1N/FX1NC PLC规格概要\t46
2．4．2 三菱FX2N/2NC PLC规格概要\t48
2．4．3 三菱FX3U/3UC/3G PLC规格概要\t50
第3章 三菱PLC编程与仿真软件的使用\t53
3．1 编程基础\t53
3．1．1 编程语言\t53
3．1．2 梯形图的编程规则与技巧\t54
3．2 三菱GX Developer编程软件的使用\t55
3．2．1 软件的安装\t56
3．2．2 软件的启动与窗口及工具说明\t58
3．2．3 创建新工程\t61
3．2．4 编写梯形图程序\t62
3．2．5 梯形图的编辑\t65
3．2．6 查找与替换功能的使用\t68
3．2．7 注释、声明和注解的添加与显示\t70
3．2．8 读取并转换FXGP/WIN格式文件\t72
3．2．9 PLC与计算机的连接及程序的写入与读出\t73
3．2．10 在线监视PLC程序的运行\t76
3．3 三菱GX Simulator仿真软件的使用\t77
3．3．1 安装GX Simulator仿真软件\t78
3．3．2 仿真操作\t79
3．3．3 软元件监视\t80
3．3．4 时序图监视\t81
3．4 三菱FXGP/WIN-C编程软件的使用\t81
3．4．1 软件的安装和启动\t82
3．4．2 程序的编写\t82
3．4．3 程序的转换与写入PLC\t84
第4章 基本梯形图元件与指令的使用及实例\t86
4．1 基本梯形图元件与指令说明\t86
4．1．1 常开触点、常闭触点与线圈\t86
4．1．2 触点的串联和并联\t87
4．1．3 触点串联后并联与触点并联后串联\t87
4．1．4 边沿检测触点\t88
4．1．5 主控指令和主控复位指令\t89
4．1．6 取反指令\t90
4．1．7 结果边沿检测指令\t91
4．1．8 置位指令与复位指令\t92
4．1．9 脉冲微分输出指令\t92
4．1．10 程序结束指令\t93
4．2 PLC基本控制线路与梯形图\t94
4．2．1 启动、自锁和停止控制的PLC线路与梯形图\t94
4．2．2 正反转连锁控制的PLC线路与梯形图\t95
4．2．3 多地控制的PLC线路与梯形图\t96
4．2．4 定时控制的PLC线路与梯形图\t97
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\t99
4．2．6 多重输出控制的PLC线路与梯形图\t100
4．2．7 过载报警控制的PLC线路与梯形图\t101
4．2．8 闪烁控制的PLC线路与梯形图\t102
4．3 喷泉的PLC控制系统开发实例\t103
4．3．1 明确系统控制要求\t103
4．3．2 确定输入/输出设备并为其分配合适的I/O端子\t103
4．3．3 绘制喷泉的PLC控制线路图\t103
4．3．4 编写PLC控制程序\t104
4．3．5 详解硬件线路和梯形图的工作原理\t105
4．4 交通信号灯的PLC控制系统开发实例\t106
4．4．1 明确系统控制要求\t106
4．4．2 确定输入/输出设备并为其分配合适的PLC I/O端子\t106
4．4．3 绘制交通信号灯的PLC控制线路图\t106
4．4．4 编写PLC控制程序\t107
4．4．5 详解硬件线路和梯形图的工作原理\t107
第5章 步进指令的使用及实例\t109
5．1 状态转移图与步进指令\t109
5．1．1 顺序控制与状态转移图\t109
5．1．2 步进指令说明\t110
5．1．3 步进指令在两种编程软件中的编写形式\t111
5．1．4 状态转移图分支方式\t112
5．1．5 用步进指令编程时的注意事项\t113
5．2 液体混合装置的PLC控制系统开发实例\t113
5．2．1 明确系统控制要求\t113
5．2．2 确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子\t114
5．2．3 绘制PLC控制线路图\t114
5．2．4 编写PLC控制程序\t115
5．2．5 详解硬件线路和梯形图的工作原理\t115
5．3 简易机械手的PLC控制系统开发实例\t118
5．3．1 明确系统控制要求\t118
5．3．2 确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子\t118
5．3．3 绘制PLC控制线路图\t119
5．3．4 编写PLC控制程序\t119
5．3．5 详解硬件线路和梯形图的工作原理\t119
5．4 大小铁球分拣机的PLC控制系统开发实例\t121
5．4．1 明确系统控制要求\t121
5．4．2 确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子\t122
5．4．3 绘制PLC控制线路图\t122
5．4．4 编写PLC控制程序\t123
5．4．5 详解硬件线路和梯形图的工作原理\t124
第6章 应用指令的使用举例\t126
6．1 应用指令的格式与规则\t126
6．1．1 应用指令的格式\t126
6．1．2 应用指令的规则\t127
6．2 应用指令的使用举例\t129
6．2．1 程序流程指令\t129
6．2．2 传送与比较指令\t134
6．2．3 四则运算与逻辑运算指令\t139
6．2．4 循环与移位指令\t144
6．2．5 数据处理指令\t151
6．2．6 高速处理指令\t156
6．2．7 方便指令\t164
6．2．8 外部I/O设备指令\t173
6．2．9 外部串行设备（SER）指令\t183
6．2．10 浮点数（实数）运算指令\t193
6．2．11 高低位变换指令\t195
6．2．12 时钟运算指令\t195
6．2．13 格雷码变换指令\t201
6．2．14 触点比较指令\t202
第7章 模拟量模块的使用\t205
7．1 模拟量输入模块FX2N-4AD\t205
7．1．1 外形\t205
7．1．2 接线\t206
7．1．3 性能指标\t207
7．1．4 输入/输出曲线\t207
7．1．5 增益和偏移说明\t207
7．1．6 缓冲存储器（BFM）功能说明\t208
7．1．7 实例程序\t211
7．2 模拟量输出模块FX2N-4DA\t212
7．2．1 外形\t213
7．2．2 接线\t213
7．2．3 性能指标\t213
7．2．4 输入/输出曲线\t214
7．2．5 增益和偏移说明\t214
7．2．6 缓冲存储器（BFM）功能说明\t215
7．2．7 实例程序\t217
7．3 温度模拟量输入模块FX2N-4AD-PT\t218
7．3．1 外形\t218
7．3．2 PT100型温度传感器与模块的接线\t219
7．3．3 性能指标\t220
7．3．4 输入/输出曲线\t220
7．3．5 缓冲存储器（BFM）功能说明\t220
7．3．6 实例程序\t222
第8章 PLC通信\t223
8．1 通信基础知识\t223
8．1．1 通信方式\t223
8．1．2 通信传输介质\t225
8．2 通信接口设备\t226
8．2．1 FX2N-232-BD通信板\t227
8．2．2 FX2N-422-BD通信板\t229
8．2．3 FX2N-485-BD通信板\t230
8．3 PLC通信\t231
8．3．1 PLC与打印机通信（无协议通信）\t231
8．3．2 两台PLC通信（并联连接通信）\t233
8．3．3 多台PLC通信（N：N网络通信）\t237
第9章 变频器的使用\t244
9．1 外形与结构\t244
9．1．1 外形与型号含义\t244
9．1．2 结构\t244
9．1．3 面板的拆卸\t245
9．2 端子功能与接线\t245
9．2．1 总接线图及端子功能说明\t245
9．2．2 主回路接线\t249
9．2．3 控制回路接线\t251
9．2．4 PU接口的连接\t254
9．3 操作面板及其使用\t255
9．3．1 操作面板介绍\t256
9．3．2 操作面板的使用\t257
9．4 操作运行\t260
9．4．1 外部操作运行\t260
9．4．2 PU操作运行\t261
9．4．3 组合操作运行\t262
9．5 常用控制功能与参数设置\t263
9．5．1 操作模式选择功能与参数\t263
9．5．2 频率相关功能与参数\t263
9．5．3 启动、加减速控制功能与参数\t265
9．5．4 点动控制功能与参数\t267
9．5．5 转矩提升功能与参数\t267
9．5．6 制动控制功能与参数\t267
9．5．7 瞬时停电再启动功能与参数\t268
9．5．8 控制方式功能与参数\t269
9．5．9 电子过流保护功能与参数（Pr．9）\t270
9．5．10 负载类型选择功能与参数\t270
9．5．11 MRS端子输入选择功能与参数\t270
9．5．12 禁止写入和逆转防止功能与参数\t271
9．6 三菱FR-700系列变频器介绍\t271
9．6．1 三菱FR-700系列变频器的特点说明\t271
9．6．2 三菱A700、F700、E700和D700系列变频器比较\t272
9．6．3 三菱FR-A700系列变频器的接线图及端子功能说明\t274
9．6．4 三菱FR-500与FR-700系列变频器的比较\t278
第10章 变频器的典型控制功能及应用电路\t280
10．1 电动机正转控制功能及电路\t280
10．1．1 开关控制式正转控制电路\t280
10．1．2 继电器控制式正转控制电路\t281
10．2 电动机正反转控制功能及电路\t282
10．2．1 开关控制式正反转控制电路\t282
10．2．2 继电器控制式正反转控制电路\t283
10．3 工频与变频切换功能及电路\t284
10．3．1 变频器跳闸保护电路\t284
10．3．2 工频与变频的切换电路\t285
10．4 多挡转速控制功能及电路\t287
10．4．1 多挡转速控制端子\t287
10．4．2 多挡转速控制参数的设置\t288
10．4．3 多挡转速控制电路\t288
10．5 程序控制功能及应用\t290
10．5．1 程序控制参数设置\t290
10．5．2 程序运行控制端子\t291
10．5．3 程序控制应用举例\t291
10．6 PID控制功能及应用\t292
10．6．1 PID控制原理\t292
10．6．2 PID控制参数设置\t293
10．6．3 PID控制应用举例\t294
第11章 变频器的选用、安装与维护\t296
11．1 变频器的种类\t296
11．2 变频器的选用与容量计算\t297
11．2．1 额定值\t297
11．2．2 选用\t297
11．2．3 容量计算\t298
11．3 变频器外围设备的选用\t301
11．3．1 主电路外围设备的接线\t301
11．3．2 熔断器的选用\t302
11．3．3 断路器的选用\t302
11．3．4 交流接触器的选用\t302
11．3．5 交流电抗器的选用\t303
11．3．6 直流电抗器的选用\t303
11．3．7 制动电阻\t304
11．3．8 热继电器的选用\t305
11．3．9 噪声滤波器\t305
11．4 变频器的安装、调试与维护\t305
11．4．1 安装与接线\t305
11．4．2 调试\t308
11．4．3 维护\t310
11．4．4 常见故障及其原因\t310
第12章 PLC与变频器的综合应用\t312
12．1 PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接与实例\t312
12．1．1 PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接\t312
12．1．2 PLC以开关量方式控制变频器实例一――电动机正反转控制\t313
12．1．3 PLC以开关量方式控制变频器实例二――电动机多挡转速控制\t315
12．2 PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接与实例\t319
12．2．1 PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接\t319
12．2．2 PLC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\t319
12．3 PLC以RS-485通信方式控制变频器的硬件连接与实例\t325
12．3．1 变频器和PLC的RS-485通信口\t325
12．3．2 变频器与PLC的RS-485通信连接\t327
12．3．3 RS-485通信电缆的制作\t327
12．3．4 PLC（计算机）与变频器的RS-485通信基础知识\t328
12．3．5 PLC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\t334
第13章 触摸屏与PLC的综合应用\t340
13．1 触摸屏结构与类型\t340
13．1．1 基本组成\t340
13．1．2 触摸屏种类与工作原理\t340
13．1．3 常用类型触摸屏的性能比较\t343
13．2 三菱触摸屏型号参数及硬件连接\t344
13．2．1 参数规格\t344
13．2．2 型号含义\t344
13．2．3 触摸屏与PLC、变频器等硬件设备的连接\t345
13．3 三菱GT Designer触摸屏软件的使用\t346
13．3．1 软件的安装与窗口介绍\t346
13．3．2 软件的使用\t351
13．3．3 画面数据的上传与下载\t354
13．4 用触摸屏操作PLC实现电动机正反转控制的开发实例\t356
13．4．1 根据控制要求确定需要为触摸屏制作的画面\t356
13．4．2 用GT Designer软件制作各个画面并设置画面切换方式\t356
13．4．3 连接计算机与触摸屏并下载画面数据\t364
13．4．4 用PLC编程软件编写电动机正反转控制程序\t364
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\t365
第14章 交流伺服系统的组成与原理\t366
14．1 交流伺服系统的组成方框图及说明\t366
14．1．1 工作在位置控制模式时的系统组成及说明\t366
14．1．2 工作在速度控制模式时的系统组成及说明\t366
14．1．3 工作在转矩控制模式时的系统组成及说明\t367
14．2 伺服电机与编码器\t367
14．2．1 伺服电机\t367
14．2．2 编码器\t369
14．3 伺服驱动器的结构与原理\t371
14．3．1 伺服驱动器的内部结构及说明\t372
14．3．2 伺服驱动器的主电路\t373
第15章 三菱通用伺服驱动器的硬件系统\t379
15．1 面板、型号说明与规格\t379
15．1．1 面板介绍\t379
15．1．2 型号说明\t380
15．1．3 规格\t380
15．2 伺服驱动器与辅助设备的总接线\t381
15．2．1 100A以下的伺服驱动器与辅助设备的总接线\t381
15．2．2 100A以上的伺服驱动器与辅助设备的总接线\t382
15．3 伺服驱动器的接头引脚功能及内部接口电路\t382
15．3．1 接头引脚的排列规律\t382
15．3．2 接头引脚的功能及内部接口电路\t382
15．4 伺服驱动器的接线\t384
15．4．1 数字量输入引脚的接线\t384
15．4．2 数字量输出引脚的接线\t385
15．4．3 脉冲输入引脚的接线\t387
15．4．4 编码器脉冲输出引脚的接线\t389
15．4．5 模拟量输入引脚的接线\t390
15．4．6 模拟量输出引脚的接线\t390
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\t391
15．4．8 接地线\t392
第16章 三菱伺服驱动器的显示操作与参数设置\t393
16．1 状态、诊断、报警和参数模式的显示与操作\t393
16．1．1 各种模式的显示与切换\t393
16．1．2 参数模式的显示与操作\t393
16．1．3 状态模式的显示与操作\t395
16．1．4 报警模式的显示与操作\t397
16．1．5 诊断模式的显示与操作\t397
16．1．6 外部I/O信号的显示\t399
16．1．7 信号强制输出\t400
16．2 参数设置\t400
16．2．1 参数操作范围的设定\t401
16．2．2 基本参数\t401
16．2．3 电子齿轮的设置\t407
16．2．4 扩展参数\t409
第17章 伺服驱动器三种工作模式的应用举例与标准接线\t412
17．1 速度控制模式的应用举例与标准接线\t412
17．1．1 伺服电机多段速运行控制实例\t412
17．1．2 工作台往返限位运行控制实例\t417
17．1．3 速度控制模式的标准接线\t421
17．2 转矩控制模式的应用举例与标准接线\t422
17．2．1 卷纸机的收卷恒张力控制实例\t422
17．2．2 转矩控制模式的标准接线\t426
17．3 位置控制模式的应用举例与标准接线\t428
17．3．1 工作台往返定位运行控制实例\t428
17．3．2 位置控制模式的标准接线\t431
第18章 步进电机与步进驱动器的使用及应用实例\t433
18．1 步进电机\t433
18．1．1 外形\t433
18．1．2 结构与工作原理\t433
18．2 步进驱动器\t436
18．2．1 外形\t436
18．2．2 内部组成与原理\t436
18．2．3 步进驱动器的接线及说明\t437
18．2．4 步进电机的接线及说明\t438
18．2．5 细分设置\t439
18．2．6 工作电流的设置\t440
18．2．7 静态电流的设置\t441
18．2．8 脉冲输入模式的设置\t441
18．3 PLC控制步进驱动器驱动步进电机的应用实例\t442
18．3．1 步进电机正反向定角循环运行的控制线路及编程\t442
18．3．2 步进电机定长运行的控制线路及编程\t446
第19章 三菱定位模块的使用\t451
19．1 FX2N-1PG型定位模块的外形面板及端子说明\t451
19．1．1 外形结构\t451
19．1．2 面板指示灯说明\t451
19．1．3 接线端子功能说明\t452
19．1．4 性能规格\t453
19．2 定位模块与外部设备的连接\t453
19．2．1 输入/输出端子的内部接口电路\t453
19．2．2 定位模块与步进驱动器的连接\t454
19．2．3 定位模块与伺服驱动器的连接\t454
19．3 定位模块的参数说明\t455
19．3．1 BFM（缓冲寄存器）表\t455
19．3．2 BFM读/写（FROM/TO）指令\t455
19．3．3 BFM参数说明\t457
19．4 定位模块的操作模式\t464
19．4．1 JOG操作\t464
19．4．2 原点返回操作\t467
19．4．3 单速定位操作\t470
19．4．4 中断单速定位操作\t470
19．4．5 双速定位操作\t470
19．4．6 外部命令定位操作\t471
19．4．7 变频操作\t471
19．5 定位模块的应用实例――单速定位往返运动控制\t472
19．5．1 控制要求及说明\t472
19．5．2 PLC和PGU的I/O端子分配\t472
19．5．3 控制系统接线图\t473
19．5．4 PGU的参数设置\t473
19．5．5 设置和控制程序\t474