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 1
1.1 认识PLC 1
1.1.1 什么是PLC 1
1.1.2 PLC控制与继电器控制比较 1
1.2 PLC分类与特点 3
1.2.1 PLC的分类 3
1.2.2 PLC的特点 4
1.3 PLC组成与工作原理 5
1.3.1 PLC的组成方框图 5
1.3.2 PLC各组成部分说明 5
1.3.3 PLC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
1.4.3 DC24V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
1.4.5 PLC控制双灯先后点亮系统的线路图及工作原理 18
1.4.6 PLC控制双灯先后点亮系统的实际接线 19
1.4.7 PLC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
3.2.9 PLC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
4.2 PLC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
7.3.2 PT100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
8.2.1 FX2N-232-BD通信板 227
8.2.2 FX2N-422-BD通信板 229
8.2.3 FX2N-485-BD通信板 230
8.3 PLC通信 231
8.3.1 PLC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
9.2.4 PU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
9.4.2 PU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
9.5.11 MRS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 1