模块一　基本电气控制电路　1

任务一　电动机点动与自锁控制电路的分析与安装　1

一、任务导入　1

二、相关知识　2

(一)刀开关　2

(二)熔断器　3

(三)按钮　4

(四)接触器　5

(五)热继电器　7

三、任务实施　9

(一)电动机点动控制电路分析　9

(二)电动机自锁控制电路分析与安装　9

四、知识拓展——点动与自锁混合控制电路　12

思考与练习　13

任务二　电动机正反转控制电路的分析与安装　14

一、任务导入　14

二、相关知识　15

(一)电气原理图　15

(二)电器元件布置图　16

(三)电气安装接线图　17

三、任务实施　17

(一)电路分析　17

(二)安装和调试　20

四、知识拓展——按钮、接触器双重互锁的电动机正反转控制电路　22

思考与练习　22

任务三　电动机顺序起动控制电路的分析与安装　23

一、任务导入　23

二、相关知识　23

(一)低压断路器　23

(二)多地控制　26

三、任务实施　27

(一)主电路的顺序起动控制电路分析　27

(二)控制电路的顺序起动控制电路分析与安装　27

四、知识拓展——漏电保护开关　28

(一)工作原理　29

(二)参数与类型　29

(三)选择　30

(四)使用方法　30

思考与练习　30

任务四　电动机自动往返控制电路的分析与安装　30

一、任务导入　30

二、相关知识——行程开关　31

三、任务实施　32

(一)电路分析　32

(二)安装和调试　33

四、知识拓展——接近开关　33

思考与练习　34

任务五　电动机降压起动控制电路的分析与安装　34

一、任务导入　34

二、相关知识　35

(一)继电器的分类　35

(二)电磁式继电器的结构及工作原理　35

(三)时间继电器　36

(四)电流继电器和电压继电器　37

三、任务实施　39

(一)定子串电阻降压起动控制电路分析　39

(二)自耦变压器降压起动控制电路分析　39

(三)Y-△降压起动控制电路分析与安装　41

四、知识拓展——绕线式异步电动机转子串电阻降压起动控制电路　43

思考与练习　44

任务六　电动机制动控制电路的分析

与安装　45

一、任务导入　45

二、相关知识——速度继电器　45

三、任务实施　46

(一)能耗制动控制电路分析　46

(二)反接制动控制电路分析与安装　47

四、知识拓展——机械制动控制电路　48

思考与练习　50

模块二　常见机床控制电路　51

任务一　C650车床控制电路分析与故障排除　51

一、任务导入　51

二、相关知识　52

(一)电气原理图的分析方法和步骤　52

(二)车床的主要结构和运动形式　53

三、任务实施　54

(一)主电路分析　54

(二)控制电路分析　54

(三)辅助电路分析　58

四、知识拓展　58

(一)电气控制电路故障的一般分析方法　58

(二)C650卧式车床常见故障分析　60

思考与练习　61

任务二　X62W铣床控制电路分析与故障排除　61

一、任务导入　61

二、相关知识　62

(一)铣床的主要结构　62

(二)铣床的运动形式　63

三、任务实施　63

(一)主电路分析　63

(二)控制电路分析　63

四、知识拓展——X62W万能铣床常见故障分析　70

思考与练习　70

任务三　Z3040摇臂钻床控制电路分析与故障排除　71

一、任务导入　71

二、相关知识　71

(一)钻床的主要结构　71

(二)钻床的运动形式　72

三、任务实施　72

(一)主电路分析　72

(二)控制电路分析　74

四、知识拓展——Z3040摇臂钻床常见故障分析　76

思考与练习　77

模块三　PLC基本指令的应用　78

任务一　认识PLC　78

一、任务导入　78

二、相关知识　81

(一)PLC的产生及定义　81

(二)PLC的应用、分类　81

(三)PLC的组成　82

(四)PLC的工作原理　84

三、任务实施　85

(一)FX系列PLC的型号　85

(二)FX2N系列PLC的基本构成　85

(三)FX2N系列PLC的外观及其特征　86

(四)PLC的安装、接线　86

四、知识拓展——常用PLC介绍　89

(一)美国的PLC产品　90

(二)欧洲的PLC产品　90

(三)日本的PLC产品　90

(四)我国的PLC产品　91

思考与练习　91

任务二　电动机自锁控制程序设计　91

一、任务导入　91

二、相关知识　91

(一)输入继电器X和输出继电器Y　91

(二)PLC的编程语言　92

(三)LD、LDI、OUT、END指令　93

(四)AND、ANI、OR、ORI指令　94

(五)GX Developer编程和仿真软件　95

三、任务实施　101

(一)分配I/O地址　101

(二)程序设计　102

(三)接线时注意事项　102

(四)操作步骤　103

四、知识拓展　103

(一)SET、RST指令　103

(二)利用SET和RST指令实现电动机的自锁控制　104

(三)PLC控制系统与继电接触控制系统的区别　104

思考与练习　105

任务三　楼梯照明控制程序设计　105

一、任务导入　105

二、相关知识　105

(一)ORB指令　105

(二)ANB指令　106

三、任务实施　107

(一)分配I/O地址　107

(二)程序设计　107

(三)调试运行　107

四、知识拓展　108

(一)梯形图的特点　108

(二)梯形图的编程规则　108

思考与练习　110

任务四　3台电动机顺序起动控制程序设计　110

一、任务导入　110

二、相关知识　110

(一)辅助继电器M　110

(二)定时器T　112

三、任务实施　113

(一)分配I/O地址　113

(二)程序设计　114

(三)调试运行　114

四、知识拓展　114

(一)定时器接力电路　114

(二)闪烁电路　115

(三)延时接通/断开电路　115

(四)调试仿真　116

思考与练习　117

任务五　产品出入库数量监控程序设计　117

一、任务导入　117

二、相关知识　118

(一)计数器的分类　118

(二)计数器的使用说明　118

三、任务实施　119

(一)分配I/O地址　119

(二)程序设计　119

(三)调试运行　120

四、知识拓展——定时器与计数器构成长延时电路　120

思考与练习　121

任务六　电动机单按钮起停控制程序设计　121

一、任务导入　121

二、相关知识——PLS、PLF指令　122

三、任务实施　123

四、知识拓展　124

(一)ALT指令　124

(二)LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令　124

(三)光电式自动冲水设备控制程序　125

思考与练习　126

任务七　电动机Y-△降压起动控制程序设计　126

一、任务导入　126

二、相关知识——MPS、MRD、MPP指令　126

三、任务实施　127

(一)分配I/O地址　127

(二)程序设计　128

(三)输入并仿真程序　128

(四)连接电路　128

(五)调试运行　129

四、知识拓展——MC、MCR指令　129

思考与练习　130

任务八　自动运料小车控制程序设计　131

一、任务导入　131

二、相关知识　131

(一)状态继电器S　131

(二)顺序功能图　132

(三)步进指令STL、RET　133

(四)顺序功能图与步进梯形图之间的转换　134

三、任务实施　134

(一)分配I/O地址　135

(二)确定顺序功能图的步数　135

(三)确定每步的功能、作用　135

(四)找出每步的转移条件　135

(五)绘制顺序功能图　136

(六)将顺序功能图转换成梯形图　136

(七)调试运行　137

四、知识拓展——步进梯形图编程规则　137

思考与练习　138

任务九　自动门控制程序设计　139

一、任务导入　139

二、相关知识——选择分支的编程　140

三、任务实施　141

(一)分配I/O地址　141

(二)画出顺序功能图　141

(三)将顺序功能图转换成梯形图　142

(四)调试运行　142

四、知识拓展——步进梯形图程序中电动机的过载保护　144

思考与练习　144

任务十　按钮式人行横道交通灯控制程序设计　145

一、任务导入　145

二、相关知识——并行分支的编程　146

三、任务实施　147

(一)I/O端口分配、功能及I/O接线图　147

(二)程序设计　147

(三)调试运行　149

四、知识拓展——跳步、重复和循环序列编程　149

(一)部分重复的编程方法　150

(二)同一分支内跳转的编程方法　150

(三)跳转到另一条分支的编程方法　150

思考与练习　150

模块四　PLC应用指令的应用　152

任务一　8盏流水灯控制程序设计　152

一、任务导入　152

二、相关知识　153

(一)应用指令的通用格式　153

(二)应用指令的数据结构　154

(三)传送指令MOV　155

三、任务实施　155

(一)分配I/O地址　155

(二)程序设计　156

(三)调试运行　156

四、知识拓展　157

(一)块传送指令BMOV(FNC15)　157

(二)取反传送指令CML(FNC14)　157

(三)多点传送指令FMOV(FNC16)　157

(四)利用MOV指令改写定时器和计数器的设定值　157

思考与练习　158

任务二　4路抢答器控制程序设计　158

一、任务导入　158

二、相关知识　159

(一)子程序调用指令CALL和子程序返回指令SRET　159

(二)主程序结束指令FEND　159

三、任务实施　160

(一)分配I/O地址　160

(二)程序设计　161

(三)调试运行　163

四、知识拓展　163

(一)条件跳转指令CJ　163

(二)电动机手动/自动选择控制程序　163

思考与练习　164

任务三　8台电动机顺序起动控制程序设计　165

一、任务导入　165

二、相关知识　165

(一)位左移指令SFTL　165

(二)位右移指令SFTR　166

三、任务实施　168

(一)分配I/O地址　168

(二)程序设计　168

(三)调试运行　169

四、知识拓展　169

(一)循环移位指令ROR、ROL、RCR和RCL　169

(二)24盏流水灯控制程序　170

思考与练习　172

任务四　24h时钟显示程序设计　173

一、任务导入　173

二、相关知识　173

(一)7段译码指令SEGD　173

(二)数据变换指令BCD和BIN　174

三、任务实施　175

(一)I/O分配和软元件说明　175

(二)程序设计　176

(三)调试运行　178

四、知识拓展——带锁存的7段显示指令SEGL　178

思考与练习　179

任务五　密码锁控制程序设计　179

一、任务导入　179

二、相关知识　180

(一)组件比较指令CMP　180

(二)区间比较指令ZCP　180

三、任务实施　181

(一)I/O分配表　181

(二)程序设计　181

(三)调试运行　182

四、知识拓展　182

(一)触点比较指令　182

(二)简易定时报时器程序　183

思考与练习　184

任务六　8站小车的呼叫控制程序设计　185

一、任务导入　185

二、相关知识　185

(一)译码指令DECO　185

(二)编码指令ENCO　186

三、任务实施　187

(一)分配I/O地址　187

(二)程序设计　188

(三)调试运行　189

四、知识拓展　189

(一)加1指令INC　189

(二)减1指令DEC　189

(三)5台电动机顺序起动控制程序　190

思考与练习　191

任务七　车库门自动开关控制程序设计　191

一、任务导入　191

二、相关知识　192

(一)时钟数据读取指令TRD　192

(二)时钟数据写入指令TWR　192

(三)时钟数据比较指令TCMP　193

(四)时钟数据区间比较指令TZCP　194

三、任务实施　195

(一)分配I/O地址　195

(二)程序设计　195

(三)调试运行　196

四、知识拓展　196

(一)时钟专用的特殊数据寄存器和特殊辅助继电器　196

(二)马路照明灯时钟控制程序　197

思考与练习　198

任务八　自动售货机控制程序设计　198

一、任务导入　198

二、相关知识　199

(一)加法指令ADD　199

(二)减法指令SUB　199

(三)乘法指令MUL　199

(四)除法指令DIV　200

三、任务实施　200

(一)分配I/O地址　200

(二)程序设计　201

(三)调试运行　203

四、知识拓展　203

(一)使用乘除运算指令实现8盏流水灯控制程序　203

(二)停车场车位控制程序　204

思考与练习　206

模块五　特殊功能模块和数据通信　208

任务一　电热水炉温度控制　208

一、任务导入　208

二、相关知识　209

(一)特殊功能模块的读写操作指令FROM和TO　209

(二)特殊功能模块的分类　210

(三)模拟量输入模块FX2N-2AD　211

(四)模拟量输出模块FX2N-2DA　213

三、任务实施　217

(一)分配I/O地址　217

(二)程序设计　217

(三)调试运行　218

四、知识拓展——FX2N-2DA模块应用实例　218

(一)控制要求　218

(二)分配I/O地址　218

(三)程序设计　218

(四)调试运行　218

思考与练习　219

任务二　PLC数据通信　220

一、任务导入　220

二、相关知识　220

(一)通信基础　220

(二)PLC的通信功能　223

(三)N:N网络通信　223

(四)并联链接通信　226

(五)计算机链接通信　228

(六)无协议通信　229

三、任务实施　229

(一)N:N网络的设置　229

(二)通信用软元件　229

(三)程序设计　229

(四)调试运行　231

四、知识拓展——PLC网络介绍　231

(一)生产金字塔结构与PLC网络结构　231

(二)PLC联网的主要形式　233

(三)三菱公司的PLC网络　233

(四)三菱PLC及网络在汽车总装线上的应用　235

思考与练习　236

模块六　PLC控制系统设计案例　238

任务一　两种液体混合装置的PLC控制系统设计　238

一、任务导入　238

二、相关知识　239

(一)PLC控制系统设计的原则与步骤　239

(二)PLC机型选择　239

(三)使用起保停电路的编程方法　240

三、任务实施　241

(一)确定PLC的型号，绘制系统接线图　241

(二)程序设计　241

(三)调试运行　243

四、知识拓展——PLC控制系统的安装、调试方法　243

(一)模拟调试　243

(二)联机统调　243

思考与练习　243

任务二　LED数码显示的PLC控制系统设计　244

一、任务导入　244

二、相关知识——用移位指令实现顺序功能图的编程　244

三、任务实施　245

(一)确定PLC的型号，绘制系统接线图　245

(二)用移位指令实现LED数码显示　246

(三)用MOV指令实现LED数码显示　249

(四)用SEGD指令实现LED数码显示　249

(五)系统调试　251

四、知识拓展——减少数字显示所需输出点数的方法　251

思考与练习　252

任务三　机械手的PLC控制系统设计　252

一、任务导入　252

二、相关知识——使用以转换为中心的编程方法　253

三、任务实施　254

(一)确定PLC的型号，绘制系统接线图　254

(二)用以转换为中心的编程方法实现机械手的PLC控制　254

(三)用移位指令实现机械手的PLC控制　255

(四)系统调试　258

四、知识拓展——多种工作方式的编程　258

思考与练习　259

任务四　单车道交通灯的PLC控制系统设计　259

一、任务导入　259

二、任务实施　260

(一)确定PLC的型号，绘制系统接线图　260

(二)用基本指令实现单车道交通灯的PLC控制　261

(三)用步进指令实现单车道交通灯的PLC控制　263

(四)用移位指令实现单车道交通灯的PLC控制　265

(五)用应用指令实现单车道交通灯的PLC控制　265

(六)系统调试　267

三、知识拓展——节省PLC输入输出点数的方法　268

(一)减少输入点数的方法　268

(二)减少输出点数的方法　269

思考与练习　269

任务五　3层电梯的PLC控制系统设计　269

一、任务导入　269

二、任务实施　271

(一)确定PLC的型号，绘制系统接线图　271

(二)控制方案　272

(三)系统调试　274

三、知识拓展——PLC控制系统的可靠性设计　275

(一)电源的抗干扰措施　276

(二)控制系统的接地　276

(三)安装与布线的抗干扰措施　276

(四)PLC输入输出的可靠性措施　277

思考与练习　277

模块七　PLC与触摸屏的综合应用　278

任务一　触摸屏控制电动机的Y-△降压起动　278

一、任务导入　278

二、相关知识　279

(一)三菱F940GOT的功能及基本工作模式　279

(二)F940 GOT的基本操作　281

(三)GT-Designer Ver.5画面制作软件介绍　282

三、任务实施　285

(一)PLC和触摸屏软元件分配及系统接线图　285

(二)PLC程序　285

(三)触摸屏画面设计　286

(四)程序下载运行和系统调试　291

四、知识拓展——指示灯的制作　292

思考与练习　293

任务二　基于触摸屏的抢答器控制系统设计　293

一、任务导入　293

二、相关知识　294

(一)通过触摸键实现画面切换　294

(二)通过PLC程序实现画面切换　294

三、任务实施　296

(一)确定系统的输入输出信号，并画出系统接线图　296

(二)程序设计　297

(三)触摸屏画面设计　298

(四)调试运行　299

四、知识拓展——计算机/触摸屏在PLC网络中的作用　299

(一)计算机的作用　299

(二)触摸屏的作用　299

思考与练习　300

附录A　FX-20P-E手持编程器的使用　301

附录B　FX系列PLC的编程元件及编号　310

附录C　FX系列PLC应用指令一览表　312

参考文献　3172100433B

主要内容包括36个由简单到复杂的电气基本控制电路、机床控制电路和PLC编程与仿真案例。全书除模块六中任务四和任务五由任务导入、任务实施和知识拓展3部分组成外，其余各模块的每个任务都由任务导入、相关知识、任务实施、知识拓展4部分组成。通过学习和训练，学生不仅能够掌握电气控制的基本知识和PLC指令系统，而且能够掌握完成一个实际PLC控制系统的编程、安装和调试方法。

《电气控制与PLC应用》可作为高职高专电气自动化、电气工程、电子信息、机电一体化及数控技术等相关专业的教材，也可供工程技术人员自学使用。

《普通高等教育“十二五”电气信息类规划教材：电气控制与PLC应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识；介绍了PLC的基本组成和工作原理；以西门子S7-200 PLC为教学机型，详细介绍了PLC的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容；书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。《普通高等教育“十二五”电气信息类规划教材：电气控制与PLC应用技术》实例涵盖了常用逻辑指令和功能指令的使用方法和技巧，实例程序均经过调试运行。《普通高等教育“十二五”电气信息类规划教材：电气控制与PLC应用技术》各章附有习题与思考题，附录有实验指导书和课程设计任务书供教学选用。

《普通高等教育“十二五”电气信息类规划教材：电气控制与PLC应用技术》可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、机电一体化、计算机应用技术及机械制造等相关专业的教学用书，也可供研究生及相关工程技术人员参考。

• 题名/责任者:现代电气控制与PLC应用教程/王仁祥编著

• 出版发行项:北京:机械工业出版社,2012

• ISBN及定价:978-7-111-37326-1/CNY49.80

《现代电气控制与plc应用教程》适宜作为高等学校电气工程、工业自动化、自动控制类等专业的本科生、研究生教材和教学参考书，亦可作为企业电气工程技术人员的培训教材，高等职业学校的类似专业也可选用。