电气控制入门及应用:基础·电路·PLC·变频器·触摸屏:视频案例版

第1章 常用低压电器识别与控制 1

1.1 熔断器 1

1.2 刀开关 2

1.3 普通断路器 3

1.4 万能式断路器 5

1.5 接触器 7

1.6 中间继电器 13

1.7 热继电器 15

1.8 时间继电器 16

1.9 按钮开关 18

1.10 行程开关 19

1.11 凸轮控制器 21

1.12 频敏变阻器 22

1.13 速度继电器 23

1.14 温度开关与温度传感器 24

1.14.1 机械式温度开关 24

1.14.2 电子式温控器 25

1.14.3 温度控制仪器 25

1.14.4 热电偶温度传感器 26

1.15 电磁铁 30

1.16 电磁阀与四通阀 31

1.17 电接点压力表 34

1.18 多种传感器 35

1.18.1 接近开关 35

1.18.2 光电开关 35

1.18.3 直线传感器 35

1.18.4 角度传感器 36

1.18.5 力传感器 36

1.18.6 液位传感器 37

1.18.7 压力传感器 37

1.18.8 流量传感器 38

1.18.9 气体传感器 38

1.18.10 磁性传感器 39

1.18.11 磁电式传感器 39

1.18.12 霍尔元件磁电传感器 40

1.18.13 超声波与超声波传感器 40

1.18.14 湿敏传感器 42

1.18.15 热释电人体红外传感器 42



第2章 典型电气控制电路识图 44

2.1 电气控制电路常用图形符号和文字符号 44

2.2 电气图的基本表示方法 47

2.2.1 电气元件表示方法 47

2.2.2 连接线的一般表示方法 48

2.3 看图的一般步骤 51

2.3.1 看图纸说明 51

2.3.2 看概略图和框图 51

2.3.3 看电路图是看图的重点和难点 51

2.3.4 电路图与接线图对照起来看 51

2.4 原理图转换成实际布线图的方法 51

2.4.1 根据电气原理图绘制接线平面图 52

2.4.2 在电气原理图与电气原理平面图上进行标号 53

2.4.3 在布局平面原理图上编号 53

2.4.4 整理编号号码 53

2.4.5 接线 53

2.5 电动机控制线路识读 54

2.5.1 电动机接线原理图 54

2.5.2 看图分线配线与连接 56

2.5.3 外部设备的连接 56

2.5.4 接线图不同的表达形式 57

2.6 动力控制线路识读 58



第3章 典型电气控制线路原理与接线 59

3.1 电动机启动运行控制电路 59

3.1.1 三相电动机点动启动控制电路 59

3.1.2 自锁式直接启动控制电路 60

3.1.3 带保护电路的直接启动自锁运行控制电路 61

3.1.4 晶闸管控制软启动（软启动器）控制电路 63

3.1.5 绕线转子异步电动机启动控制电路 69

3.1.6 单相电容运行控制电路 71

3.1.7 单相PTC或电流继电器、离心开关启动运行电路 71

3.1.8 串励直流电动机启动控制电路 74

3.1.9 并励直流电动机启动控制电路 75

3.1.10 他励直流电动机启动控制电路 77

3.2 电动机降压启动控制电路 78

3.2.1 自耦变压器降压启动控制电路 78

3.2.2 电动机定子串电阻降压启动控制电路 81

3.2.3 三个交流接触器控制Y-△降压启动控制电路 82

3.2.4 两个交流接触器控制Y-△降压启动控制电路 84

3.2.5 中间继电器控制Y-△降压启动控制电路 85

3.3 电动机正反转控制电路 88

3.3.1 用倒顺开关实现三相正反转控制电路 88

3.3.2 交流接触器联锁控制三相正反转启动运行电路 88

3.3.3 用复合按钮开关实现直接控制三相电动机正反转控制电路 90

3.3.4 三相正反转点动控制电路 92

3.3.5 三相电动机正反转自动循环电路 93

3.3.6 行程开关自动循环控制电路 94

3.3.7 正反转到位返回控制电路 96

3.3.8 绕线转子异步电动机的正反转控制电路 98

3.3.9 单相电容运行式正反转电路 98

3.3.10 单相异步倒顺开关控制正反转电路 98

3.3.11 船型开关或摇头开关控制的单相异步电动机正反转电路 100

3.3.12 交流接触器控制的单相电动机正反转控制电路 101

3.3.13 多地控制单相电动机运转电路 102

3.3.14 电枢反接法直流电动机正反转电路 103

3.3.15 磁场反接法直流电动机正反转电路 104

3.4 电动机制动控制电路 106

3.4.1 电磁抱闸制动控制电路 106

3.4.2 短接制动电路 107

3.4.3 自动控制能耗制动电路 108

3.4.4 单向运转反接制动电路 110

3.4.5 双向运转反接制动电路 111

3.4.6 直流电动机能耗制动电路 112

3.4.7 直流电动机反接制动电路 113

3.5 电动机调速电路 114

3.5.1 双速电动机高低速控制电路 114

3.5.2 多速电动机调速电路 115

3.5.3 时间继电器自动控制双速电动机的控制电路 116

3.5.4 三速异步电动机的控制电路 118

3.5.5 绕线转子电动机调速电路 119

3.5.6 单相电抗器调速电路 120

3.5.7 单相绕组抽头调速电路 121

3.6 电动机保护电路 122

3.6.1 热继电器过载保护与欠压保护 122

3.6.2 开关联锁过载保护电路 122

3.6.3 中间继电器控制的缺相保护电路 124

3.6.4 电容断相保护电路 125



第4章 普通机床设备电气控制系统 127

4.1 普通车床的电气控制 127

4.1.1 C616卧式车床主电路 127

4.1.2 C616卧式车床控制电路 128

4.1.3 C616卧式车床照明和显示电路 129

4.2 大型立式车床的电气控制 129

4.2.1 C5225 型立式车床电源总开关与保护电路 129

4.2.2 机床工作照明和工作信号电路 129

4.2.3 C5225型立式车床主轴电动机M1主电路 129

4.2.4 主轴电动机M1能耗制动直流整流电路 134

4.2.5 C5225型立式车床润滑泵电动机M2主电路 134

4.2.6 C5225型立式车床横梁升降电动机 M3 控制主电路 134

4.2.7 C5225型立式车床右立刀架快速移动电动机M4主电路 134

4.2.8 右立刀架进给电动机M5主电路 135

4.2.9 左立刀架快速移动电动机M6控制主电路 135

4.2.10 左立刀架进给电动机M7控制主电路 135

4.2.11 C5225型立式车床润滑泵电动机控制电路 135

4.2.12 主轴电动机M1控制电路 135

4.2.13 横梁升降电动机控制电路 139

4.2.14 右立刀架快速移动电动机控制电路 141

4.2.15 右立刀架进给电动机控制电路 142

4.2.16 左立刀架快速移动电动机M6控制电路 143

4.2.17 左立刀架进给电动机M7控制电路 144

4.2.18 左、右立刀架快速移动和进给制动控制电路 144

4.2.19 刀架离合器直流整流电路 144

4.3 大型刨床电气控制线路 144

4.3.1 交流机组拖动系统主电路 147

4.3.2 主拖动系统及抬刀电路 148

4.3.3 主拖动机组控制电路 148

4.3.4 横梁上升控制电路 149

4.3.5 横梁下降控制电路 150

4.3.6 工作台自动循环控制 150

4.3.7 慢速切入控制过程电路 151

4.3.8 工作台工进速度控制电路 152

4.3.9 工作台前进减速运动控制电路 153

4.3.10 工作台后退返回控制电路 153

4.3.11 工作台返回减速控制电路 155

4.3.12 工作台步进、步退控制电路 155

4.3.13 工作台运动联锁保护控制电路 157

4.3.14 自动进刀控制电路 158

4.3.15 刀架工作台以较高速度返回电路 158

4.3.16 刀架控制联锁电路 159

4.4 摇臂钻床电气控制线路 159

4.4.1 主电路电动机和电源 159

4.4.2 主轴电动机的控制电路 161

4.4.3 摇臂升降电动机和液压泵电动机的控制电路 161

4.4.4 立柱、主轴箱的松开和夹紧控制电路 161

4.4.5 冷却泵电动机M4的控制电路 162

4.5 组合机床电气控制线路 162

4.5.1 主电路分析 162

4.5.2 液压回转工作台回转控制线路 163

4.5.3 液压动力头控制线路 165

4.5.4 自动工作循环的控制 165

4.6 桥式起重机电气控制线路与电动葫芦遥控控制电路 166

4.6.1 桥式起重机电气控制线路 166

4.6.2 电动葫芦遥控控制电路 168



第5章 典型机电设备的控制电路与维护 172

5.1 温度控制类电路 172

5.1.1 机械温控器控制电路 172

5.1.2 电烤箱与高温箱类控制电路 173

5.2 灯光控制类电路 174

5.2.1 声光控开关电路 174

5.2.2 单向晶闸管调光灯电路 174

5.2.3 LED光控自动照明灯电路 175

5.2.4 LED应急灯电路 175

5.2.5 LED照明灯触摸式电子延熄开关电路 176

5.3 液位控制类 177

5.3.1 全自动水位控制电路 177

5.3.2 光控水塔水位控制器 178

5.4 监测报警类电路 181

5.4.1 红外线反射式防盗报警器 181

5.4.2 红外洗手、烘干器（感应开关）电路 182

5.4.3 数显式多路防盗报警器电路 183

5.4.4 汽车防盗报警器 185

5.5 湿度控制类电路 187

5.5.1 简单土壤湿度测量器 187

5.5.2 运放制作的土壤湿度控制器 188

5.6 时间控制类电路 189

5.6.1 大电流延时继电器电路 189

5.6.2 延时时间控制开关电路 190

5.7 定时时间控制电路 191

5.8 压力控制类电路 193

5.8.1 自动压力控制电路 193

5.8.2 水压压力控制电路 194



第6章 数控机床电气控制 195

6.1 数控机床基础与设计 195

6.1.1 数控机床电气控制应用基础 195

6.1.2 机床电气控制电路设计实例 199

6.2 数控车床与数控铣床电气控制 201

6.2.1 数控车床电气控制系统 201

6.2.2 数控铣床电气控制系统 206

6.3 数控火焰切割机 211

6.3.1 数控火焰切割机外形结构 211

6.3.2 通用四割炬数控火焰切割机系统组成 211

6.3.3 电气系统连接框图和电源电路原理图 213

6.3.4 调高和电磁阀电源端口（SP2） 214

6.3.5 数控系统驱动接口 214

6.3.6 数控系统I/O接口 216

6.3.7 伺服驱动接口 218

6.3.8 系统控制板的控制对象 219

6.3.9 电容自动调高CHC-200D系统 221

6.3.10 维修过程中的调试 226

6.4 数控机床故障维修 227

6.4.1 数控机床故障诊断一般步骤 227

6.4.2 数控机床维修中注意事项 228

6.4.3 数控机床故障诊断一般方法 228

6.4.4 四割炬火焰切割机数控系统常见故障和处理方法举例 229



第7章 变频器 232

7.1 通用变频器的工作原理 232

7.1.1 变频器基本结构 232

7.1.2 通用变频器的控制原理及类型 233

7.2 实用变频应用与接线 236

7.2.1 标准变频器典型外部配电电路与控制面板 236

7.2.2 单相220V进单相220V输出变频器用于单相电动机启动运行控制电路 237

7.2.3 单相220V进三相220V输出变频器用于单相220V电动机启动运行控制电路 239

7.2.4 单相220V进三相220V输出变频器用于380V电动机启动运行控制电路 240

7.2.5 单相220V进三相380V输出变频器电动机启动运行控制电路 241

7.2.6 三相380V进380V输出变频器电动机启动控制电路 242

7.2.7 带有自动制动功能的变频器电动机控制电路 244

7.2.8 用开关控制的变频器电动机正转控制电路 245

7.2.9 用继电器控制的变频器电动机正转控制电路 247

7.2.10 用开关控制的变频器电动机正反转电路 250

7.2.11 用继电器控制的变频器电动机正反转控制电路 251

7.2.12 工频与变频切换电路 252

7.2.13 用变频器对电动机实现多挡速控制电路 254

7.2.14 变频器的PID控制应用 257

7.2.15 变频器控制的一控多电路 259

7.3 变频器应用系统设计 262

7.3.1 负载类型 262

7.3.2 需了解的技术要求 262

7.3.3 设计 263

7.3.4 设备及元件的选用 263

7.3.5 信号隔离 265

7.4 变频器的维护与检修 265

7.4.1 通用变频器的维护保养 265

7.4.2 通用变频器的基本检测维修 270



第8章 PLC技术 274

8.1 认识PLC 274

8.1.1 PLC分类与特点 274

8.1.2 PLC的工作原理 276

8.1.3 PLC的编程语言 278

8.1.4 PLC 的编程元件 279

8.1.5 PLC的硬件 281

8.1.6 PLC的软件 283

8.2 PLC的编程软件及使用 288

8.3 常用继电器控制电路与相应PLC梯形图编写 288

8.3.1 点动电路及PLC梯形图编写 288

8.3.2 带停止的自动保持电路及PLC梯形图编写 290

8.3.3 自保持互锁电路及PLC梯形图编写 292

8.3.4 先动作优先电路及PLC梯形图编写 293

8.3.5 后动作优先电路及PLC梯形图编写 295

8.3.6 时间继电器电路及PLC梯形图编写 297

8.3.7 双设定时间继电器及PLC梯形图编写 299

8.3.8 计数器电路及PLC梯形图编写 300

8.4 逻辑运算PLC程序说明、编写 302

8.4.1 与门运算PLC程序说明、编写 302

8.4.2 或门PLC程序说明、编写 303

8.4.3 非门PLC程序说明、编写 304

8.4.4 与非门PLC程序说明、编写 304

8.4.5 或非门PLC程序说明、编写 305

8.4.6 异或门PLC程序说明、编写 306

8.4.7 置位、复位指令PLC程序说明、编写 307

8.4.8 上升沿、下降沿指令PLC程序说明、编写 308

8.5 步进指令、功能指令PLC程序 309

8.5.1 步进指令与应用 309

8.5.2 传送类指令PLC程序说明、编写 310

8.5.3 四则运算指令PLC程序说明、编写 311

8.5.4 三菱FX系列PLC功能指令控制表 314

8.6 典型PLC电路编程实例 317

8.6.1 三相异步电动机Y-△启动控制 317

8.6.2 电动机顺序启动控制 318

8.6.3 电动机正反转控制 319

8.6.4 自动往返循环控制 320

8.6.5 绕线电动机调速控制 321

8.6.6 电动机反接制动控制 322

8.6.7 电动机能耗制动控制 323

8.6.8 三台电动机顺序控制 325

8.6.9 喷水池自动喷水控制 325

8.6.10 自动运料小车往返运动的控制 325

8.6.11 两地电动机启动运行的控制 325

8.6.12 大小球分类传送控制 326

8.6.13 十字路口交通灯控制 326

8.6.14 Z3040型摇臂钻床的控制 326

8.6.15 T68型卧式镗床的电气控制 330

8.6.16 DU组合机床的控制 330

8.6.17 步进电动机控制 334



第9章 触摸屏 336

9.1 触摸屏基础 336

9.1.1 触摸屏的主要类型 336

9.1.2 触摸屏的结构组成 339

9.2 常见触摸屏 339

9.2.1 三菱触摸屏 339

9.2.2 西门子触摸屏 339

9.2.3 昆仑通态触摸屏 339

9.2.4 TPC7062K触摸屏 340

9.2.5 触摸屏与PLC一体机 342

9.3 认识MCGS嵌入版组态软件 343

9.3.1 MCGS嵌入版组态软件的主要功能 343

9.3.2 MCGS6.8嵌入版组态软件的组成 344

9.3.3 嵌入式系统的体系结构 344

9.4 MCGS嵌入版组态软件的安装 345

9.5 TPC7062K与计算机和PLC的连接 346

9.6 MCGS嵌入版组态软件在触摸屏的应用 347

9.6.1 控制要求 347

9.6.2 操作过程 347

9.7 触摸屏与PLC控制电动机正/反转组态应用 354

9.7.1 控制要求 354

9.7.2 操作步骤 355

9.7.3 PLC程序设计 355

9.7.4 触摸屏画面制作 355

9.7.5 触摸屏与PLC联机调试 370

9.8 触摸屏与PLC控制电动机的变频运行 371

9.8.1 控制要求 371

9.8.2 操作步骤 371

9.8.3 PLC程序设计 372

9.8.4 触摸屏画面制作 372

9.8.5 变频器参数设置 372

9.8.6 程序输入与调试 373

9.9 人机界面控制步进电动机三相六拍运行 374

9.9.1 控制要求 374

9.9.2 设计触摸屏画面 374

9.9.3 程序编制 374

9.10 人机界面控制指示灯循环移位 376

9.10.1 控制要求 376

9.10.2 设计触摸屏画面 376

9.10.3 程序编制 376

9.11 人机界面控制指示灯循环左移和右移 377

9.11.1 控制要求 377

9.11.2 设计触摸屏画面 377

9.11.3 程序编制 377



第10章 PLC、触摸屏、变频器综合控制 378

10.1 PLC与变频器组合实现电动机正反转控制 378

10.1.1 电路工作原理 378

10.1.2 参数设置 379

10.1.3 编写程序 379

10.1.4 接线组装 380

10.1.5 调试与检修 380

10.2 PLC与变频器组合实现多挡转速控制 382

10.2.1 电路工作原理 382

10.2.2 参数设置 382

10.2.3 编写程序 383

10.2.4 接线组装 386

10.2.5 调试与检修 387

10.3 家用洗衣机的PLC控制系统 387

10.3.1 控制要求 387

10.3.2 电气原理图 388

10.3.3 程序编写 388

10.4 商用洗衣机的PLC控制系统 393

10.4.1 控制要求 393

10.4.2 操作 394

10.5 多段速度恒压PLC控制供水系统 396

10.5.1 控制要求 396

10.5.2 操作 396

10.6 PLC/变频器PID控制的恒压供水系统 398

10.6.1 控制要求 398

10.6.2 恒压供水系统的构成 398

10.6.3 工作原理设计 399

10.6.4 PLC控制变频器恒压供水系统相关电路设计 400

10.6.5 PID调节器原理 403

10.6.6 压力传感器的接线图 404

10.6.7 软件设计 404

10.7 通过RS-485通信实现单台电动机的变频运行 405

10.7.1 控制要求 405

10.7.2 I/O分配表 405

10.7.3 工作流程图 406

10.7.4 硬件接线图 406

10.7.5 触摸屏控制图 406

10.7.6 变频器参数设置步骤 406

10.7.7 程序设计 406

10.8 PLC与变频器的RS-485通信控制 409

10.8.1 控制要求 409

10.8.2 接线分析与参数设定 409

10.8.3 程序设计 410

10.8.4 触摸屏通信信号画面制作 410

10.9 PLC控制的电梯系统 413

10.9.1 控制要求 413

10.9.2 分析操作 413

10.9.3 PLC、变频器综合接线 414

10.9.4 程序设计 414

10.10 PLC、变频器、触摸屏用于中央空调电路 415

10.10.1 控制要求 415

10.10.2 分析操作 415

10.10.3 PLC、变频器综合接线 416

10.10.4 程序设计 416

10.11 普通车床的PLC改造 417

10.11.1 控制要求 417

10.11.2 相关指令 418

10.11.3 编写梯形图 420

10.11.4 系统调试 420



参考文献 422