《电气自动化工程师自学宝典(精通篇》主要内容包括PLC基础与简单项目实战、三菱FX3S/3G/3U系列PLC介绍、三菱PLC编程与仿真软件的使用、基本指令的使用与实例、步进指令的使用与实例、应用指令的使用与实例、PLC扩展与模拟量模块的使用、PLC通信、变频器的原理与使用、变频器的典型电路与参数设置、PLC与变频器的综合应用、三菱通用伺服驱动器介绍、伺服驱动器三种工作模式应用举例、步进驱动器的使用与应用实例、西门子精彩系列触摸屏(SMART LINE)入门、西门子WinCC组态软件快速入门、西门子触摸屏操作和监视三菱PLC实战。
前言
第1章 PLC基础与简单项目实战 1
1.1 认识PLC1
1.1.1 什么是PLC1
1.1.2PLC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 例说PLC程序控制硬件的工作过程9
1.4 PLC项目开发实战10
1.4.1 三菱FX 3U系列PLC硬件介绍10
1.4.2PLC控制双灯先后点亮的硬件电路及说明10
1.4.3DC24V电源适配器与PLC的电源接线13
1.4.4 编程电缆(下载线)及驱动程序的安装15
1.4.5 编写程序并下载到PLC17
1.4.6 项目实际接线21
1.4.7 项目通电测试22
第2章 三菱FX3S/3G/3U 系列PLC介绍 24
2.1 概述24
2.1.1 三菱FX系列PLC的三代机型24
2.1.2 三菱FX系列PLC的型号含义24
2.2 三菱FX3SA 、FX3S 系列PLC介绍25
2.2.1 面板说明25
2.2.2 主要特性26
2.2.3 常用基本单元的型号及IO点数26
2.2.4 规格概要272.3 三菱FX3GA 、FX3G 、FX3GE 、FX3GC 系列PLC介绍28
2.3.1 三菱FX3GA 、FX3G 系列PLC简介28
2.3.2 三菱FX3GE 系列PLC简介31
2.3.3 三菱FX3GC 系列PLC简介32
2.4 三菱FX3U 、FX3UC 系列PLC(三代高端机型)介绍
2.4.1 三菱FX3U 系列PLC简介34
2.4.2 三菱FX3UC 系列PLC简介372.5 三菱FX系列PLC电源、输入和输出端子的接线39
2.5.1 电源端子的接线39
2.5.2 三菱FX1 、FX2 、FX3GC 、FX3UC 系列PLC的输入端子接线41
2.5.3 三菱FX3SA 、FX3S 、FX3GA 、FX3G 、FX3GE 、FX3U 系列PLC的输入端子接线43
2.5.4 接近开关与PLC输入端子的接线44
2.5.5 输出端子接线46
2.6 三菱FX系列PLC的软元件说明48
2.6.1 输入继电器(X)和输出继电器(Y)49
2.6.2 辅助继电器(M)49
2.6.3 状态继电器(S)52
2.6.4 定时器(T)53
2.6.5 计数器(C)54
2.6.6 高速计数器57
2.6.7 数据寄存器(D)59
2.6.8 扩展寄存器(R)和扩展文件寄存器(ER)60
2.6.9 变址寄存器(V、Z)61
2.6.10 常数61
第3章 三菱PLC编程与仿真软件的使用 62
3.1 编程基础62
3.1.1 编程语言62
3.1.2 梯形图的编程规则与技巧63
3.2 三菱GX Developer编程软件的使用65
3.2.1 软件的安装65
3.2.2 软件的启动与窗口及工具说明68
3.2.3 创建新工程71
3.2.4 编写梯形图程序72
3.2.5 梯形图的编辑76
3.2.6 查找与替换功能的使用79
3.2.7 注释、声明和注解的添加与显示81
3.2.8 读取并转换FXGP/WIN格式文件84
3.2.9 PLC与计算机的连接及程序的写入与读出85
3.2.10 在线监视PLC程序的运行88
3.3 三菱GX Simulator仿真软件的使用89
3.3.1 GX Simulator的安装90
3.3.2 仿真操作91
3.3.3 软元件监视93
3.3.4 时序图监视94
3.4 三菱FXGP/WIN-C编程软件的使用94
3.4.1 软件的安装和启动94
3.4.2 程序的编写96
3.4.3 程序的转换与写入PLC98
第4章 基本指令的使用与实例 99
4.1 基本指令说明99
4.1.1 逻辑取及驱动指令99
4.1.2 触点串联指令100
4.1.3 触点并联指令100
4.1.4 串联电路块的并联指令100
4.1.5 并联电路块的串联指令101
4.1.6 边沿检测指令102
4.1.7 多重输出指令103
4.1.8 主控和主控复位指令105
4.1.9 取反指令107
4.1.10 置位与复位指令107
4.1.11 结果边沿检测指令108
4.1.12 脉冲微分输出指令108
4.1.13 空操作指令109
4.1.14 程序结束指令109
4.2 PLC基本控制电路与梯形图110
4.2.1 起动、自锁和停止控制的PLC电路与梯形图110
4.2.2 正、反转联锁控制的PLC电路与梯形图112
4.2.3 多地控制的PLC电路与梯形图113
4.2.4 定时控制的PLC电路与梯形图114
4.2.5 定时器与计数器组合延长定时控制的PLC电路与梯形图116
4.2.6 多重输出控制的PLC电路与梯形图118
4.2.7 过载报警控制的PLC电路与梯形图119
4.2.8 闪烁控制的PLC电路与梯形图120
4.3 喷泉的PLC控制系统开发实例121
4.3.1 明确系统控制要求121
4.3.2 确定输入/输出设备,分配 I/O端子122
4.3.3 绘制喷泉的PLC控制电路图122
4.3.4 编写PLC控制程序122
4.3.5 详解硬件电路和梯形图的工作 原理123
4.4 交通信号灯的PLC控制系统开发实例124
4.4.1 明确系统控制要求124
4.4.2 确定输入/输出设备,分配I/O端子125
4.4.3 绘制交通信号灯的PLC控制电路图125
4.4.4 编写PLC控制程序125
4.4.5 详解硬件电路和梯形图的工作原理126
第5章 步进指令的使用与实例 128
5.1 状态转移图与步进指令128
5.1.1 顺序控制与状态转移图128
5.1.2 步进指令说明129
5.1.3 步进指令在两种编程软件中的编写形式130
5.1.4 状态转移图分支方式130
5.1.5 用步进指令编程的注意事项132
5.2 液体混合装置的PLC控制系统开发实例133
5.2.1 明确系统控制要求133
5.2.2 确定输入/输出设备,分配 I/O端子133
5.2.3 绘制PLC控制电路图133
5.2.4 编写PLC控制程序134
5.2.5 详解硬件电路和梯形图的工作原理135
5.3 简易机械手的PLC控制系统开发实例137
5.3.1 明确系统控制要求137
5.3.2 确定输入/输出设备,分配I/O端子138
5.3.3 绘制PLC控制电路图138
5.3.4 编写PLC控制程序138
5.3.5 详解硬件电路和梯形图的工作原理139
5.4 大小铁球分拣机的PLC控制系统开发实例141
5.4.1 明确系统控制要求141
5.4.2 确定输入/输出设备,分配I/O端子142
5.4.3 绘制PLC控制电路图142
5.4.4 编写PLC控制程序142
5.4.5 详解硬件电路和梯形图的工作原理144
第6章 应用指令的使用与实例 146
6.1 应用指令基础知识146
6.1.1 应用指令的格式146
6.1.2 应用指令的规则147
6.1.3 PLC数值的种类及转换149
6.2 程序流程类指令151
6.2.1 指令一览表151
6.2.2 指令精解151
6.3 传送与比较类指令156
6.3.1 指令一览表156
6.3.2 指令精解157
6.4 四则运算与逻辑运算类指令162
6.4.1 指令一览表162
6.4.2 指令精解163
6.5 循环与移位类指令168
6.5.1 指令一览表168
6.5.2 指令精解169
6.6 数据处理类指令176
6.6.1 指令一览表176
6.6.2 指令精解176
6.7 高速处理类指令178
6.7.1 指令一览表178
6.7.2 指令精解179
6.8 外部I/O设备类指令186
6.8.1 指令一览表186
6.8.2 指令精解187
6.9 外部设备SER类指令197
6.9.1 指令一览表197
6.9.2 指令精解197
6.10 时钟运算类指令207
6.10.1 指令一览表207
6.10.2 指令精解208
6.11 触点比较类指令215
6.11.1 触点比较LD类指令215
6.11.2 触点比较AND类指令216
6.11.3 触点比较OR类指令217
第7章PLC扩展与模拟量模块的使用 218
7.1 PLC的扩展218
7.1.1 扩展输入/输出(I/O)的编号分配218
7.1.2 特殊功能单元/模块的单元号分配219
7.2 模拟量输入模块220
7.2.1 外形220
7.2.2 接线221
7.2.3 性能指标221
7.2.4 输入输出曲线221
7.2.5 增益和偏移说明222
7.2.6 缓冲存储器(BFM)功能说明223
7.2.7 实例程序2257.3 模拟量输出模块227
7.3.1 外形227
7.3.2 接线228
7.3.3 性能指标228
7.3.4 输入输出曲线229
7.3.5 增益和偏移说明229
7.3.6 缓冲存储器(BFM)功能说明230
7.3.7 实例程序232
第8章 PLC通信 234
8.1 通信基础知识234
8.1.1 通信方式234
8.1.2 通信传输介质237
8.2 通信接口设备238
8.2.1 FX-232-BD通信板238
8.2.2 FX-422-BD通信板240
8.2.3 FX-485-BD通信板2418.3 PLC通信实例243
8.3.1PLC与打印机通信(无协议通信)243
8.3.2 两台PLC通信(并联连接通信)245
8.3.3 多台PLC通信( N∶ N网络通信)249
第9章 变频器的原理与使用 256
9.1 变频器的基本结构原理256
9.1.1 异步电动机的两种调速方式256
9.1.2 两种类型的变频器结构与原理256
9.2 三菱FR-A740型变频器的面板拆装与组件说明258
9.2.1 外形258
9.2.2 面板的拆卸与安装259
9.2.3 变频器的面板及内部组件说明259
9.3 三菱FR-A740型变频器的端子功能与接线261
9.3.1 总接线图261
9.3.2 主电路端子接线及说明262
9.3.3 输入、输出端子功能说明264
9.3.4 通信接口268
9.4 变频器操作面板的使用271
9.4.1 操作面板说明271
9.4.2 运行模式切换的操作271
9.4.3 输出频率、电流和电压监视的操作271
9.4.4 输出频率设置的操作272
9.4.5 参数设置的操作273
9.4.6 参数清除的操作274
9.4.7 变频器之间参数复制的操作274
9.4.8 面板锁定的操作275
9.5 变频器的运行操作276
9.5.1 面板操作(PU操作)276
9.5.2 外部操作277
9.5.3 组合操作279
9.6 常用参数说明282
9.6.1 用户参数组读取选择参数283
9.6.2 运行模式选择参数283
9.6.3 转矩提升参数284
9.6.4 频率相关参数285
9.6.5 起动、加减速控制参数287
9.6.6 点动控制参数288
9.6.7 瞬时停电再起动参数288
9.6.8 负载类型选择参数289
9.6.9 MRS端子输入选择参数289
9.6.10 禁止写入和逆转防止参数290
9.6.11 高、中、低速设置参数291
9.6.12 电子过电流保护参数291
9.6.13 端子2、4设定增益频率参数291
9.7 三菱FR-700与FR-500系列变频器特点与异同比较292
9.7.1 三菱FR-700系列变频器的特点说明292
9.7.2 三菱FR-A700、FR-F700、FR- E700、FR-D700、FR-L700系列变频器异同比较293
9.7.3 三菱FR-A500系列变频器的接线图与端子功能说明293
9.7.4 三菱FR-500与FR-700系列变频器的异同比较299
第10章 变频器的典型电路与参数设置 301
10.1 电动机正转控制电路与参数设置301
10.1.1 开关操作式正转控制电路301
10.1.2 继电器操作式正转控制电路302
10.2 电动机正反转控制电路与参数设置303
10.2.1 开关操作式正反转控制电路303
10.2.2 继电器操作式正反转控制电路304
10.3 工频/变频切换电路与参数设置305
10.3.1 变频器跳闸保护电路305
10.3.2 工频与变频切换电路306
10.3.3 参数设置307
10.4 多档速度控制电路与参数设置308
10.4.1 多档转速控制说明308
10.4.2 多档转速控制参数的设置309
10.4.3 多档转速控制电路309
10.5 PID控制电路与参数设置311
10.5.1 PID控制原理311
10.5.2 PID控制参数设置311
10.5.3 PID控制应用举例312
第11章 PLC与变频器的综合应用 314
11.1PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接与实例314
11.1.1PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接314
11.1.2PLC以开关量方式控制变频器实例一———电动机正反转控制315
11.1.3PLC以开关量方式控制变频器 实例二———电动机多档转速控制317
11.2PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接与实例322
11.2.1PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接322
11.2.2PLC以模拟量方式控制变频器的实例———中央空调冷却水流量控制322
第12章 三菱通用伺服驱动器介绍 330
12.1 交流伺服系统的组成及说明330
12.1.1 工作在位置控制模式时的系统组成及说明330
12.1.2 工作在速度控制模式时的系统组成及说明331
12.1.3 工作在转矩控制模式时的系统组成及说明331
12.1.4 伺服驱动器的结构与原理331
12.2 伺服驱动器的面板与型号说明333
12.2.1 面板介绍333
12.2.2 型号说明334
12.2.3 规格335
12.3 伺服驱动器与辅助设备的总接线335
12.3.1MR-J2S-100A以下的伺服驱动器与辅助设备的总接线336
12.3.2MR-J2S-100A以上的伺服驱动器与辅助设备的总接线337
12.4 伺服驱动器的接头引脚功能及内部接口电路337
12.4.1 接头引脚的排列规律337
12.4.2 接头引脚的功能及内部接口电路338
12.5 伺服驱动器的接线339
12.5.1 数字量输入引脚的接线339
12.5.2 数字量输出引脚的接线341
12.5.3 脉冲输入引脚的接线342
12.5.4 编码器脉冲输出引脚的接线345
12.5.5 模拟量输入引脚的接线346
12.5.6 模拟量输出引脚的接线346
12.5.7 电源、再生制动电阻、伺服电动机及起停保护电路的接线347
第13章 伺服驱动器三种工作模式应用举例 349
13.1 速度控制模式的应用举例与标准接线349
13.1.1 伺服电动机多段速运行控制实例349
13.1.2 工作台往返限位运行控制实例353
13.1.3 速度控制模式的标准接线358
13.2 转矩控制模式的应用举例与标准接线360
13.2.1 卷纸机的收卷恒张力控制实例360
13.2.2 转矩控制模式的标准接线364
13.3 位置控制模式的应用举例与标准接线365
13.3.1 工作台往返定位运行控制实例365
13.3.2 位置控制模式的标准接线368
第14章 步进驱动器的使用与应用实例 370
14.1 步进驱动器介绍370
14.1.1 外形370
14.1.2 内部组成与原理370
14.1.3 步进驱动器的接线及说明371
14.1.4 步进电动机的接线及说明373
14.1.5 细分设置374
14.1.6 工作电流的设置375
14.1.7 静态电流的设置375
14.1.8 脉冲输入模式的设置376
14.2 步进电动机正反向定角循环运行控制电路及编程377
14.2.1 控制要求377
14.2.2 控制电路图377
14.2.3 细分、工作电流和脉冲输入模式的设置378
14.2.4 编写PLC控制程序378
14.3 步进电动机定长运行控制电路及编程381
14.3.1 控制要求381
14.3.2 控制电路图381
14.3.3 细分、工作电流和脉冲输入模式的设置383
14.3.4 编写PLC控制程序383
第15章 西门子精彩系列触摸屏(SMART LINE)入门 386
15.1 西门子精彩系列触摸屏(SMART LINE)介绍386
15.1.1 SMART LINE触摸屏的特点386
15.1.2 常用型号及外形386
15.1.3 触摸屏主要部件说明387
15.1.4 技术规格387
15.2 触摸屏与其他设备的连接389
15.2.1 触摸屏的供电接线389
15.2.2 触摸屏与组态计算机(PC)的以太网连接389
15.2.3 触摸屏与西门子PLC的连接390
15.2.4 触摸屏与三菱、施耐德和欧姆龙PLC的连接391
15.3 触摸屏的操作设置393
15.3.1 触摸屏的屏幕键盘393
15.3.2 触摸屏的启动393
15.3.3 触摸屏的控制面板394
15.3.4 触摸屏的数据备份和恢复395
15.3.5 触摸屏的以太网参数设置395
15.3.6 触摸屏的画面方向、设备信息和触摸位置校准395
15.3.7 触摸屏传送通道的开启399
第16章 西门子WinCC组态软件快速入门 401
16.1WinCC flexible SMART V3软件的安装与卸载401
16.2 用WinCC软件组态一个简单的项目403
16.2.1 项目的创建与保存403
16.2.2 组态变量404
16.2.3 组态画面407
16.2.4 项目的模拟运行412
第17章 西门子触摸屏操作和监视三菱 PLC实战 413
17.1 明确要求、规划变量和电路413
17.1.1 控制要求413
17.1.2 选择PLC和触摸屏型号,分配变量413
17.1.3 设备连接与控制电路4141
7.2 编写和下载PLC程序414
17.2.1 编写PLC程序414
17.2.2 PLC与计算机的连接与设置415
17.2.3 下载PLC程序416
17.3 组态和下载触摸屏画面项目416
17.3.1 创建触摸屏画面项目文件416
17.3.2 组态触摸屏与PLC的连接416
17.3.3 组态变量417
17.3.4 组态指示灯419
17.3.5 组态按钮419
17.3.6 组态状态值监视器421
17.3.7 组态说明文本421
17.3.8 下载项目到触摸屏423
17.3.9 无法下载项目的常见原因及解决方法424
17.3.10 用ProSave软件更新触摸屏版本427
17.4 触摸屏连接PLC实际操作测试428
17.4.1 触摸屏与PLC的硬件连接428
17.4.2 触摸屏操作和监视PLC通电测试428