電氣工程師自學成才手冊（精通篇）

目 錄
第1章 PLC入門與實踐操作\t1
1．1 認識PLC\t1
1．1．1 什么是PLC\t1
1．1．2 PLC控制與繼電器控制比較\t1
1．2 PLC分類與特點\t3
1．2．1 PLC的分類\t3
1．2．2 PLC的特點\t4
1．3 PLC組成與工作原理\t5
1．3．1 PLC的組成方框圖\t5
1．3．2 PLC各組成部分說明\t5
1．3．3 PLC的工作方式\t8
1．3．4 用實例說明PLC程序的執(zhí)行控制過程\t9
1．4 用百元仿三菱FX2N型PLC學習實踐操作\t10
1．4．1 仿三菱FX2N型PLC硬件介紹\t10
1．4．2 數(shù)據(jù)線驅(qū)動程序的安裝\t12
1．4．3 DC24V電源適配器及PLC的電源接線\t13
1．4．4 用編程軟件編寫程序并將程序?qū)懭隤LC\t15
1．4．5 PLC控制雙燈先后點亮系統(tǒng)的線路圖及工作原理\t18
1．4．6 PLC控制雙燈先后點亮系統(tǒng)的實際接線\t19
1．4．7 PLC控制雙燈先后點亮系統(tǒng)的通電試驗\t20
第2章 三菱FX系列PLC硬件接線和軟元件說明\t22
2．1 概述\t22
2．1．1 三菱FX系列各類型PLC的特點\t22
2．1．2 三菱FX系列PLC型號的命名方法\t23
2．1．3 三菱FX2N PLC基本單元面板說明\t23
2．2 三菱FX PLC的硬件接線\t25
2．2．1 電源端子的接線\t25
2．2．2 三菱FX1S/FX1N/FX1NC/FX2N/FX2NC/FX3UC PLC的輸入端子接線\t26
2．2．3 三菱FX3U/FX3G PLC的輸入端子接線\t28
2．2．4 無觸點接近開關(guān)與PLC輸入端子的接線\t29
2．2．5 三菱FX系列PLC的輸出端子接線\t31
2．3 三菱FX系列PLC的軟元件說明\t33
2．3．1 輸入繼電器（X）和輸出繼電器（Y）\t33
2．3．2 輔助繼電器（M）\t34
2．3．3 狀態(tài)繼電器（S）\t37
2．3．4 定時器（T）\t37
2．3．5 計數(shù)器（C）\t39
2．3．6 高速計數(shù)器\t41
2．3．7 數(shù)據(jù)寄存器（D）\t44
2．3．8 變址寄存器（V、Z）\t45
2．3．9 常數(shù)（K、H）\t45
2．4 三菱FX系列PLC規(guī)格概要\t46
2．4．1 三菱FX1S/FX1N/FX1NC PLC規(guī)格概要\t46
2．4．2 三菱FX2N/2NC PLC規(guī)格概要\t48
2．4．3 三菱FX3U/3UC/3G PLC規(guī)格概要\t50
第3章 三菱PLC編程與仿真軟件的使用\t53
3．1 編程基礎(chǔ)\t53
3．1．1 編程語言\t53
3．1．2 梯形圖的編程規(guī)則與技巧\t54
3．2 三菱GX Developer編程軟件的使用\t55
3．2．1 軟件的安裝\t56
3．2．2 軟件的啟動與窗口及工具說明\t58
3．2．3 創(chuàng)建新工程\t61
3．2．4 編寫梯形圖程序\t62
3．2．5 梯形圖的編輯\t65
3．2．6 查找與替換功能的使用\t68
3．2．7 注釋、聲明和注解的添加與顯示\t70
3．2．8 讀取并轉(zhuǎn)換FXGP/WIN格式文件\t72
3．2．9 PLC與計算機的連接及程序的寫入與讀出\t73
3．2．10 在線監(jiān)視PLC程序的運行\(zhòng)t76
3．3 三菱GX Simulator仿真軟件的使用\t77
3．3．1 安裝GX Simulator仿真軟件\t78
3．3．2 仿真操作\t79
3．3．3 軟元件監(jiān)視\t80
3．3．4 時序圖監(jiān)視\t81
3．4 三菱FXGP/WIN-C編程軟件的使用\t81
3．4．1 軟件的安裝和啟動\t82
3．4．2 程序的編寫\t82
3．4．3 程序的轉(zhuǎn)換與寫入PLC\t84
第4章 基本梯形圖元件與指令的使用及實例\t86
4．1 基本梯形圖元件與指令說明\t86
4．1．1 常開觸點、常閉觸點與線圈\t86
4．1．2 觸點的串聯(lián)和并聯(lián)\t87
4．1．3 觸點串聯(lián)后并聯(lián)與觸點并聯(lián)后串聯(lián)\t87
4．1．4 邊沿檢測觸點\t88
4．1．5 主控指令和主控復位指令\t89
4．1．6 取反指令\t90
4．1．7 結(jié)果邊沿檢測指令\t91
4．1．8 置位指令與復位指令\t92
4．1．9 脈沖微分輸出指令\t92
4．1．10 程序結(jié)束指令\t93
4．2 PLC基本控制線路與梯形圖\t94
4．2．1 啟動、自鎖和停止控制的PLC線路與梯形圖\t94
4．2．2 正反轉(zhuǎn)連鎖控制的PLC線路與梯形圖\t95
4．2．3 多地控制的PLC線路與梯形圖\t96
4．2．4 定時控制的PLC線路與梯形圖\t97
4．2．5 定時器與計數(shù)器組合延長定時控制的PLC線路與梯形圖\t99
4．2．6 多重輸出控制的PLC線路與梯形圖\t100
4．2．7 過載報警控制的PLC線路與梯形圖\t101
4．2．8 閃爍控制的PLC線路與梯形圖\t102
4．3 噴泉的PLC控制系統(tǒng)開發(fā)實例\t103
4．3．1 明確系統(tǒng)控制要求\t103
4．3．2 確定輸入/輸出設備并為其分配合適的I/O端子\t103
4．3．3 繪制噴泉的PLC控制線路圖\t103
4．3．4 編寫PLC控制程序\t104
4．3．5 詳解硬件線路和梯形圖的工作原理\t105
4．4 交通信號燈的PLC控制系統(tǒng)開發(fā)實例\t106
4．4．1 明確系統(tǒng)控制要求\t106
4．4．2 確定輸入/輸出設備并為其分配合適的PLC I/O端子\t106
4．4．3 繪制交通信號燈的PLC控制線路圖\t106
4．4．4 編寫PLC控制程序\t107
4．4．5 詳解硬件線路和梯形圖的工作原理\t107
第5章 步進指令的使用及實例\t109
5．1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與步進指令\t109
5．1．1 順序控制與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖\t109
5．1．2 步進指令說明\t110
5．1．3 步進指令在兩種編程軟件中的編寫形式\t111
5．1．4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖分支方式\t112
5．1．5 用步進指令編程時的注意事項\t113
5．2 液體混合裝置的PLC控制系統(tǒng)開發(fā)實例\t113
5．2．1 明確系統(tǒng)控制要求\t113
5．2．2 確定輸入/輸出設備并分配合適的I/O端子\t114
5．2．3 繪制PLC控制線路圖\t114
5．2．4 編寫PLC控制程序\t115
5．2．5 詳解硬件線路和梯形圖的工作原理\t115
5．3 簡易機械手的PLC控制系統(tǒng)開發(fā)實例\t118
5．3．1 明確系統(tǒng)控制要求\t118
5．3．2 確定輸入/輸出設備并分配合適的I/O端子\t118
5．3．3 繪制PLC控制線路圖\t119
5．3．4 編寫PLC控制程序\t119
5．3．5 詳解硬件線路和梯形圖的工作原理\t119
5．4 大小鐵球分揀機的PLC控制系統(tǒng)開發(fā)實例\t121
5．4．1 明確系統(tǒng)控制要求\t121
5．4．2 確定輸入/輸出設備并分配合適的I/O端子\t122
5．4．3 繪制PLC控制線路圖\t122
5．4．4 編寫PLC控制程序\t123
5．4．5 詳解硬件線路和梯形圖的工作原理\t124
第6章 應用指令的使用舉例\t126
6．1 應用指令的格式與規(guī)則\t126
6．1．1 應用指令的格式\t126
6．1．2 應用指令的規(guī)則\t127
6．2 應用指令的使用舉例\t129
6．2．1 程序流程指令\t129
6．2．2 傳送與比較指令\t134
6．2．3 四則運算與邏輯運算指令\t139
6．2．4 循環(huán)與移位指令\t144
6．2．5 數(shù)據(jù)處理指令\t151
6．2．6 高速處理指令\t156
6．2．7 方便指令\t164
6．2．8 外部I/O設備指令\t173
6．2．9 外部串行設備（SER）指令\t183
6．2．10 浮點數(shù)（實數(shù)）運算指令\t193
6．2．11 高低位變換指令\t195
6．2．12 時鐘運算指令\t195
6．2．13 格雷碼變換指令\t201
6．2．14 觸點比較指令\t202
第7章 模擬量模塊的使用\t205
7．1 模擬量輸入模塊FX2N-4AD\t205
7．1．1 外形\t205
7．1．2 接線\t206
7．1．3 性能指標\t207
7．1．4 輸入/輸出曲線\t207
7．1．5 增益和偏移說明\t207
7．1．6 緩沖存儲器（BFM）功能說明\t208
7．1．7 實例程序\t211
7．2 模擬量輸出模塊FX2N-4DA\t212
7．2．1 外形\t213
7．2．2 接線\t213
7．2．3 性能指標\t213
7．2．4 輸入/輸出曲線\t214
7．2．5 增益和偏移說明\t214
7．2．6 緩沖存儲器（BFM）功能說明\t215
7．2．7 實例程序\t217
7．3 溫度模擬量輸入模塊FX2N-4AD-PT\t218
7．3．1 外形\t218
7．3．2 PT100型溫度傳感器與模塊的接線\t219
7．3．3 性能指標\t220
7．3．4 輸入/輸出曲線\t220
7．3．5 緩沖存儲器（BFM）功能說明\t220
7．3．6 實例程序\t222
第8章 PLC通信\t223
8．1 通信基礎(chǔ)知識\t223
8．1．1 通信方式\t223
8．1．2 通信傳輸介質(zhì)\t225
8．2 通信接口設備\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與打印機通信（無協(xié)議通信）\t231
8．3．2 兩臺PLC通信（并聯(lián)連接通信）\t233
8．3．3 多臺PLC通信（N：N網(wǎng)絡通信）\t237
第9章 變頻器的使用\t244
9．1 外形與結(jié)構(gòu)\t244
9．1．1 外形與型號含義\t244
9．1．2 結(jié)構(gòu)\t244
9．1．3 面板的拆卸\t245
9．2 端子功能與接線\t245
9．2．1 總接線圖及端子功能說明\t245
9．2．2 主回路接線\t249
9．2．3 控制回路接線\t251
9．2．4 PU接口的連接\t254
9．3 操作面板及其使用\t255
9．3．1 操作面板介紹\t256
9．3．2 操作面板的使用\t257
9．4 操作運行\(zhòng)t260
9．4．1 外部操作運行\(zhòng)t260
9．4．2 PU操作運行\(zhòng)t261
9．4．3 組合操作運行\(zhòng)t262
9．5 常用控制功能與參數(shù)設置\t263
9．5．1 操作模式選擇功能與參數(shù)\t263
9．5．2 頻率相關(guān)功能與參數(shù)\t263
9．5．3 啟動、加減速控制功能與參數(shù)\t265
9．5．4 點動控制功能與參數(shù)\t267
9．5．5 轉(zhuǎn)矩提升功能與參數(shù)\t267
9．5．6 制動控制功能與參數(shù)\t267
9．5．7 瞬時停電再啟動功能與參數(shù)\t268
9．5．8 控制方式功能與參數(shù)\t269
9．5．9 電子過流保護功能與參數(shù)（Pr．9）\t270
9．5．10 負載類型選擇功能與參數(shù)\t270
9．5．11 MRS端子輸入選擇功能與參數(shù)\t270
9．5．12 禁止寫入和逆轉(zhuǎn)防止功能與參數(shù)\t271
9．6 三菱FR-700系列變頻器介紹\t271
9．6．1 三菱FR-700系列變頻器的特點說明\t271
9．6．2 三菱A700、F700、E700和D700系列變頻器比較\t272
9．6．3 三菱FR-A700系列變頻器的接線圖及端子功能說明\t274
9．6．4 三菱FR-500與FR-700系列變頻器的比較\t278
第10章 變頻器的典型控制功能及應用電路\t280
10．1 電動機正轉(zhuǎn)控制功能及電路\t280
10．1．1 開關(guān)控制式正轉(zhuǎn)控制電路\t280
10．1．2 繼電器控制式正轉(zhuǎn)控制電路\t281
10．2 電動機正反轉(zhuǎn)控制功能及電路\t282
10．2．1 開關(guān)控制式正反轉(zhuǎn)控制電路\t282
10．2．2 繼電器控制式正反轉(zhuǎn)控制電路\t283
10．3 工頻與變頻切換功能及電路\t284
10．3．1 變頻器跳閘保護電路\t284
10．3．2 工頻與變頻的切換電路\t285
10．4 多擋轉(zhuǎn)速控制功能及電路\t287
10．4．1 多擋轉(zhuǎn)速控制端子\t287
10．4．2 多擋轉(zhuǎn)速控制參數(shù)的設置\t288
10．4．3 多擋轉(zhuǎn)速控制電路\t288
10．5 程序控制功能及應用\t290
10．5．1 程序控制參數(shù)設置\t290
10．5．2 程序運行控制端子\t291
10．5．3 程序控制應用舉例\t291
10．6 PID控制功能及應用\t292
10．6．1 PID控制原理\t292
10．6．2 PID控制參數(shù)設置\t293
10．6．3 PID控制應用舉例\t294
第11章 變頻器的選用、安裝與維護\t296
11．1 變頻器的種類\t296
11．2 變頻器的選用與容量計算\t297
11．2．1 額定值\t297
11．2．2 選用\t297
11．2．3 容量計算\t298
11．3 變頻器外圍設備的選用\t301
11．3．1 主電路外圍設備的接線\t301
11．3．2 熔斷器的選用\t302
11．3．3 斷路器的選用\t302
11．3．4 交流接觸器的選用\t302
11．3．5 交流電抗器的選用\t303
11．3．6 直流電抗器的選用\t303
11．3．7 制動電阻\t304
11．3．8 熱繼電器的選用\t305
11．3．9 噪聲濾波器\t305
11．4 變頻器的安裝、調(diào)試與維護\t305
11．4．1 安裝與接線\t305
11．4．2 調(diào)試\t308
11．4．3 維護\t310
11．4．4 常見故障及其原因\t310
第12章 PLC與變頻器的綜合應用\t312
12．1 PLC以開關(guān)量方式控制變頻器的硬件連接與實例\t312
12．1．1 PLC以開關(guān)量方式控制變頻器的硬件連接\t312
12．1．2 PLC以開關(guān)量方式控制變頻器實例一――電動機正反轉(zhuǎn)控制\t313
12．1．3 PLC以開關(guān)量方式控制變頻器實例二――電動機多擋轉(zhuǎn)速控制\t315
12．2 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接與實例\t319
12．2．1 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接\t319
12．2．2 PLC以模擬量方式控制變頻器的實例――中央空調(diào)冷卻水流量控制\t319
12．3 PLC以RS-485通信方式控制變頻器的硬件連接與實例\t325
12．3．1 變頻器和PLC的RS-485通信口\t325
12．3．2 變頻器與PLC的RS-485通信連接\t327
12．3．3 RS-485通信電纜的制作\t327
12．3．4 PLC（計算機）與變頻器的RS-485通信基礎(chǔ)知識\t328
12．3．5 PLC以RS-485通信方式控制變頻器正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止的實例\t334
第13章 觸摸屏與PLC的綜合應用\t340
13．1 觸摸屏結(jié)構(gòu)與類型\t340
13．1．1 基本組成\t340
13．1．2 觸摸屏種類與工作原理\t340
13．1．3 常用類型觸摸屏的性能比較\t343
13．2 三菱觸摸屏型號參數(shù)及硬件連接\t344
13．2．1 參數(shù)規(guī)格\t344
13．2．2 型號含義\t344
13．2．3 觸摸屏與PLC、變頻器等硬件設備的連接\t345
13．3 三菱GT Designer觸摸屏軟件的使用\t346
13．3．1 軟件的安裝與窗口介紹\t346
13．3．2 軟件的使用\t351
13．3．3 畫面數(shù)據(jù)的上傳與下載\t354
13．4 用觸摸屏操作PLC實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)控制的開發(fā)實例\t356
13．4．1 根據(jù)控制要求確定需要為觸摸屏制作的畫面\t356
13．4．2 用GT Designer軟件制作各個畫面并設置畫面切換方式\t356
13．4．3 連接計算機與觸摸屏并下載畫面數(shù)據(jù)\t364
13．4．4 用PLC編程軟件編寫電動機正反轉(zhuǎn)控制程序\t364
13．4．5 觸摸屏、PLC和電動機控制線路的硬件連接和觸摸操作測試\t365
第14章 交流伺服系統(tǒng)的組成與原理\t366
14．1 交流伺服系統(tǒng)的組成方框圖及說明\t366
14．1．1 工作在位置控制模式時的系統(tǒng)組成及說明\t366
14．1．2 工作在速度控制模式時的系統(tǒng)組成及說明\t366
14．1．3 工作在轉(zhuǎn)矩控制模式時的系統(tǒng)組成及說明\t367
14．2 伺服電機與編碼器\t367
14．2．1 伺服電機\t367
14．2．2 編碼器\t369
14．3 伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)與原理\t371
14．3．1 伺服驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及說明\t372
14．3．2 伺服驅(qū)動器的主電路\t373
第15章 三菱通用伺服驅(qū)動器的硬件系統(tǒng)\t379
15．1 面板、型號說明與規(guī)格\t379
15．1．1 面板介紹\t379
15．1．2 型號說明\t380
15．1．3 規(guī)格\t380
15．2 伺服驅(qū)動器與輔助設備的總接線\t381
15．2．1 100A以下的伺服驅(qū)動器與輔助設備的總接線\t381
15．2．2 100A以上的伺服驅(qū)動器與輔助設備的總接線\t382
15．3 伺服驅(qū)動器的接頭引腳功能及內(nèi)部接口電路\t382
15．3．1 接頭引腳的排列規(guī)律\t382
15．3．2 接頭引腳的功能及內(nèi)部接口電路\t382
15．4 伺服驅(qū)動器的接線\t384
15．4．1 數(shù)字量輸入引腳的接線\t384
15．4．2 數(shù)字量輸出引腳的接線\t385
15．4．3 脈沖輸入引腳的接線\t387
15．4．4 編碼器脈沖輸出引腳的接線\t389
15．4．5 模擬量輸入引腳的接線\t390
15．4．6 模擬量輸出引腳的接線\t390
15．4．7 電源、再生制動電阻、伺服電機和啟停保護電路的接線\t391
15．4．8 接地線\t392
第16章 三菱伺服驅(qū)動器的顯示操作與參數(shù)設置\t393
16．1 狀態(tài)、診斷、報警和參數(shù)模式的顯示與操作\t393
16．1．1 各種模式的顯示與切換\t393
16．1．2 參數(shù)模式的顯示與操作\t393
16．1．3 狀態(tài)模式的顯示與操作\t395
16．1．4 報警模式的顯示與操作\t397
16．1．5 診斷模式的顯示與操作\t397
16．1．6 外部I/O信號的顯示\t399
16．1．7 信號強制輸出\t400
16．2 參數(shù)設置\t400
16．2．1 參數(shù)操作范圍的設定\t401
16．2．2 基本參數(shù)\t401
16．2．3 電子齒輪的設置\t407
16．2．4 擴展參數(shù)\t409
第17章 伺服驅(qū)動器三種工作模式的應用舉例與標準接線\t412
17．1 速度控制模式的應用舉例與標準接線\t412
17．1．1 伺服電機多段速運行控制實例\t412
17．1．2 工作臺往返限位運行控制實例\t417
17．1．3 速度控制模式的標準接線\t421
17．2 轉(zhuǎn)矩控制模式的應用舉例與標準接線\t422
17．2．1 卷紙機的收卷恒張力控制實例\t422
17．2．2 轉(zhuǎn)矩控制模式的標準接線\t426
17．3 位置控制模式的應用舉例與標準接線\t428
17．3．1 工作臺往返定位運行控制實例\t428
17．3．2 位置控制模式的標準接線\t431
第18章 步進電機與步進驅(qū)動器的使用及應用實例\t433
18．1 步進電機\t433
18．1．1 外形\t433
18．1．2 結(jié)構(gòu)與工作原理\t433
18．2 步進驅(qū)動器\t436
18．2．1 外形\t436
18．2．2 內(nèi)部組成與原理\t436
18．2．3 步進驅(qū)動器的接線及說明\t437
18．2．4 步進電機的接線及說明\t438
18．2．5 細分設置\t439
18．2．6 工作電流的設置\t440
18．2．7 靜態(tài)電流的設置\t441
18．2．8 脈沖輸入模式的設置\t441
18．3 PLC控制步進驅(qū)動器驅(qū)動步進電機的應用實例\t442
18．3．1 步進電機正反向定角循環(huán)運行的控制線路及編程\t442
18．3．2 步進電機定長運行的控制線路及編程\t446
第19章 三菱定位模塊的使用\t451
19．1 FX2N-1PG型定位模塊的外形面板及端子說明\t451
19．1．1 外形結(jié)構(gòu)\t451
19．1．2 面板指示燈說明\t451
19．1．3 接線端子功能說明\t452
19．1．4 性能規(guī)格\t453
19．2 定位模塊與外部設備的連接\t453
19．2．1 輸入/輸出端子的內(nèi)部接口電路\t453
19．2．2 定位模塊與步進驅(qū)動器的連接\t454
19．2．3 定位模塊與伺服驅(qū)動器的連接\t454
19．3 定位模塊的參數(shù)說明\t455
19．3．1 BFM（緩沖寄存器）表\t455
19．3．2 BFM讀/寫（FROM/TO）指令\t455
19．3．3 BFM參數(shù)說明\t457
19．4 定位模塊的操作模式\t464
19．4．1 JOG操作\t464
19．4．2 原點返回操作\t467
19．4．3 單速定位操作\t470
19．4．4 中斷單速定位操作\t470
19．4．5 雙速定位操作\t470
19．4．6 外部命令定位操作\t471
19．4．7 變頻操作\t471
19．5 定位模塊的應用實例――單速定位往返運動控制\t472
19．5．1 控制要求及說明\t472
19．5．2 PLC和PGU的I/O端子分配\t472
19．5．3 控制系統(tǒng)接線圖\t473
19．5．4 PGU的參數(shù)設置\t473
19．5．5 設置和控制程序\t474