电气控制与PLC

第 1章　常用低压电器 1

1.1　低压电器常识　1

1.1.1　分类　1

1.1.2　型号表示法　2

1.1.3　主要技术数据　3

1.1.4　选择注意事项　4

1.2　电磁式电器　5

1.2.1　电磁机构　5

1.2.2　触点系统　6

1.2.3　电弧的产生与熄灭　7

1.3　接触器　7

1.3.1　接触器的结构　8

1.3.2　接触器的工作原理　8

1.3.3　常用接触器　9

1.3.4　接触器的选用　10

1.4　继电器　10

1.4.1　热继电器　10

1.4.2　时间继电器　11

1.4.3　电磁式继电器　12

1.5　熔断器　14

1.6　开关电器　15

1.6.1　刀开关　15

1.6.2　低压断路器　16

1.6.3　漏电保护开关　18

1.7　主令电器　19

1.7.1　按钮开关　19

1.7.2　转换开关　20

1.7.3　位置开关　20

1.8　其他新型电器　21

1.8.1　接近开关　21

1.8.2　温度继电器　22

1.8.3　固态继电器　22

1.8.4　光电继电器　23

1.8.5　电动机保护器　24

1.8.6　信号继电器　24

1.8.7　其他电器　24

1.9　电动机　26

1.9.1　三相异步电动机　26

1.9.2　单相电动机　30

1.9.3　直流电机　30

思考题　32



第　2章 电气控制的基本电路　33

2.1　电气图　33

2.1.1　图形符号和文字符号　33

2.1.2　电路图　34

2.1.3　电器元件布置图　35

2.1.4　接线图　36

2.2　电动机直接启动控制电路　36

2.2.1　电动机的点动控制　36

2.2.2　电动机的单向连续运行控制　37

2.2.3　电动机单向点动与连续运行

控制　37

实训1　电动机的启保停控制实训　38

2.3　电动机制动控制电路　40

2.3.1　反接制动　40

2.3.2　能耗制动　41

实训2　电动机的能耗制动控制实训　41

2.4　电动机降压启动控制电路　43

2.4.1　/△降压启动　43

2.4.2　定子绕组串接电阻降压启动　45

2.4.3　定子绕组串接自耦变压器降压

启动　45

2.4.4　转子绕组串接电阻启动　46

2.4.5　转子绕组串接频敏变阻器启动　47

实训3　电动机的 /△降压启动控制

实训　48

2.5　电动机调速控制电路　50

2.5.1　双速电动机的控制　50

2.5.2　三速电动机的控制　51

2.6　其他基本控制电路　53

2.6.1　电动机的多地控制　53

2.6.2　电动机的正反转控制　53

2.6.3　电动机的行程控制　53

2.6.4　电动机的顺序控制　55

实训4　电动机的正反转控制实训　56

实训5　电动机的自动顺序控制实训　57

思考题　59



第3章　电气控制系统的分析、设计与

检修　60

3.1　电气控制系统的分析方法　60

3.1.1　查线读图法　60

3.1.2　逻辑代数法　61

3.2　典型设备电气控制系统分析　62

3.2.1　车床电气控制系统分析　62

3.2.2　钻床电气控制系统分析　64

3.2.3　镗床电气控制系统分析　67

实训6　车床、钻床、镗床的线路连接与

操作实训　72

3.3　电气控制系统设计　73

3.3.1　设计的原则、程序和内容　74

3.3.2　电气原理图设计　75

3.3.3　电气工艺设计　78

3.3.4　设计实例　80

3.4　电气控制系统检修　85

3.4.1　检修工具　85

3.4.2　检修步骤　85

3.4.3　检修方法　87

实训7　车床、钻床、镗床的故障检修

实训　90

思考题　94



第4章　PLC及其编程软件　95

4.1　PLC的基本组成　95

4.1.1　外部结构　95

4.1.2　内部硬件　98

4.1.3　内部结构　99

4.1.4　软件　101

4.2　PLC的软元件　102

4.2.1　输入继电器　102

4.2.2　输出继电器　103

4.2.3　辅助继电器　103

4.2.4　状态继电器　104

4.2.5　定时器　105

4.2.6　计数器　106

4.2.7　数据寄存器　107

4.2.8　变址寄存器　108

4.2.9　指针　108

4.2.10　常数　109

4.3　GX Works2编程软件　109

4.3.1　编程软件的安装　109

4.3.2　程序的编制　109

4.3.3　程序的写入、读出　114

实训8　GX Works2编程软件的基本操作

实训　116

4.3.4　程序的编辑　117

4.3.5　工程打印与校验　118

4.3.6　创建软元件注释　118

4.3.7　创建SFC程序　119

实训9　GX Works2编程软件的综合操作

实训　125

思考题　126



第5章　PLC基本逻辑指令及其应用　127

5.1　基本逻辑指令　127

5.1.1　逻辑取及驱动线圈指令

LD/LDI/OUT　127

5.1.2　触点串、并联指令

AND/ANI/OR/ORI　128

实训10　基本逻辑指令应用

实训（1）　129

5.1.3　电路块连接指令ORB/ANB　131

5.1.4　多重电路连接指令

MPS/MRD/MPP　132

实训11　基本逻辑指令应用

实训（2）　133

5.1.5　置位与复位指令SET/RST　134

5.1.6　脉冲输出指令PLS/PLF　135

5.1.7　运算结果脉冲化指令

MEP/MEF　136

实训12　基本逻辑指令应用

实训（3）　137

5.1.8　脉冲式触点指令LDP/LDF/ANDP/

ANDF/ORP/ORF　138

5.1.9　主控触点指令MC/MCR　139

5.1.10　逻辑运算结果取反指令INV　140

5.1.11　空操作和程序结束指令

NOP/END　140

实训13　基本逻辑指令应用

实训（4）　141

5.2　程序的执行过程　142

5.2.1　循环扫描过程　142

5.2.2　扫描周期　143

5.2.3　程序的执行过程　143

5.2.4　输入/输出滞后时间　145

5.2.5　双线圈输出　145

实训14　程序执行过程实训　145

5.3　常用基本电路的程序设计　147

5.3.1　启保停电路　147

实训15　启保停电路的应用实训　148

5.3.2　定时电路　150

5.3.3　计数电路　151

5.3.4　振荡电路　151

实训16　振荡电路的应用实训　152

5.4　PLC程序设计　154

5.4.1　梯形图的基本规则　154

5.4.2　程序设计的方法　155

5.4.3　梯形图程序设计的技巧　160

实训17　PLC控制的电动机正反转能耗

制动实训　161

实训18　PLC控制的电动机 /△启动

实训　162

实训19　PLC控制的三层简易电梯

实训　164

思考题　166



第6章　PLC步进顺控指令及其应用　168

6.1　状态转移图概述　168

6.1.1　流程图　168

6.1.2　状态转移图　169

6.2　步进顺控指令及其编程方法　170

6.2.1　步进顺控指令　170

6.2.2　状态转移图的编程方法　171

6.2.3　编程注意事项　171

6.3　单流程的程序设计　172

6.3.1　设计方法和步骤　172

6.3.2　程序设计实例　173

实训20　单流程程序设计实训　175

6.4　选择性流程的程序设计　177

6.4.1　选择性流程及其编程　177

6.4.2　程序设计实例　178

实训21　选择性流程程序设计实训　179

6.5　并行性流程的程序设计　180

6.5.1　并行性流程及其编程　180

6.5.2　程序设计实例　181

实训22　并行性流程的程序设计

实训　183

6.6　复杂流程及跳转流程的程序

设计　186

6.6.1　复杂流程的程序编制　186

6.6.2　跳转流程的程序编制　189

6.7　用辅助继电器实现顺序控制的程序

设计　190

6.7.1　用辅助继电器实现顺序控制的设计

思想　190

6.7.2　使用启保停电路的程序设计　190

6.7.3　使用置位复位指令的程序设计　193

实训23　用辅助继电器实现顺序控制

实训　194

实训24　3轴旋转机械手上料的综合控制

实训　195

实训25　工件物性识别运输线的综合

控制实训　197

实训26　4轴机械手入库的综合控制

实训　200

思考题　201



第7章　PLC功能指令及其应用　204

7.1　功能指令概述及基本规则　204

7.1.1　功能指令的表达形式　204

7.1.2　数据长度和指令类型　205

7.1.3　操作数　206

7.2　常用功能指令简介　207

7.2.1　程序流程指令　207

7.2.2　传送与比较指令　208

7.2.3　算术与逻辑运算指令　210

7.2.4　循环与移位指令　213

7.2.5　数据处理指令　214

7.2.6　外部设备I/O指令　217

7.2.7　触点比较指令　219

实训27　常用功能指令的应用实训　220

思考题　222



第8章　通用变频器及其应用　223

8.1　三相交流异步电动机的调速　223

8.1.1　交流调速原理　223

8.1.2　调速的基本方法　224

8.2　变频器的结构　225

8.2.1　外部结构　226

8.2.2　内部结构　226

8.3　变频器的工作原理　227

8.3.1　基本控制方式　227

8.3.2　逆变的基本原理　228

8.3.3　正弦脉宽调制　229

8.3.4　脉宽调制型变频器　231

8.4　变频器的PU操作　232

8.4.1　变频器的基本参数　232

8.4.2　主接线　233

8.4.3　操作面板　234

8.4.4　DU04单元的操作　235

8.4.5　DU07单元的操作　239

实训28　变频器的PU操作实训　240

8.5　变频器的EXT运行操作　241

8.5.1　外部端子　242

8.5.2　外部运行操作　245

实训29　外部信号控制变频器的运行

实训　246

8.6　变频器的组合操作　247

8.6.1　组合运行方式　247

8.6.2　参数设置　247

实训30　变频器的组合操作实训　248

8.7　变频器的多段调速及应用　250

8.7.1　变频器的多段调速　250

8.7.2　注意事项　250

实训31　三相异步电动机多速运行的

综合控制实训　251

实训32　PLC、变频器在恒压供水系统

中的应用实训　253

8.8　变频器的模拟量控制及应用　256

8.8.1　相关端子及参数　256

8.8.2　FX0N-3A模块的使用　256

实训33　PLC、模拟量模块及变频器的

综合应用实训　258

思考题　259



第9章　PLC的相关知识　260

9.1　PLC的产生　260

9.1.1　PLC的由来　260

9.1.2　PLC的定义　261

9.2　PLC的分类　261

9.2.1　按输入/输出点数分类　261

9.2.2　按结构形式分类　261

9.2.3　按生产厂家分类　262

9.3　FX系列PLC概述　262

9.3.1　概况　262

9.3.2　型号含义　262

9.3.3　FX1S系列PLC　263

9.3.4　FX1N系列PLC　263

9.3.5　FX2N系列PLC　263

9.3.6　FX3U系列PLC　264

9.3.7　一般技术指标　264

9.4　PLC的特点　265

9.5　PLC的应用领域及发展趋势　266

9.5.1　PLC的应用领域　266

9.5.2　PLC的发展趋势　267

思考题　267

参考文献　268