《电气控制与PLC原理、应用实践(三菱电机FX3U系列)》是《三菱电机大学合作计划系列丛书》之一,其内容以三菱电机低压电器及FX3U系列PLC为主线,由浅入深、理论结合实践,重点讲述了常规低压电器工作原理及使用方法,详细分析了三菱电机小型PLC系统指令、使用方法及特殊功能模块应用开发,并结合实验装置针对主要知识点进行验证。《电气控制与PLC原理、应用实践(三菱电机FX3U系列)》内容详实、丰富,插图绘制采用新的国家标准,体现了现代工业生产的先进手段。《电气控制与PLC原理、应用实践(三菱电机FX3U系列)》可作为应用型本科院校、高职高专、成人高校等机电一体化、电气工程、自动化及机械电子等相关专业的电气控制与PLC课程的教材,也可供从事相关工作的工程技术人员参考。
本书充分考虑到几所典型应用型本科合作院校“电气控制与PLC” 课程的教学改革需求, 结合三菱电机新的产品和技术, 经过作者的认真讨论和组织编写而成。教材的编写强调“新” 元素, 全书插图采用新的国家标准绘制, 所涉及的低压电器、PLC、伺服及人机界面等均采用三菱电机新的产品, 注重理论联系实践, 强化实践教学内容。
全书分为三个部分, 第一部分包含第1、2 两章, 分别介绍了常规低压电器及典型电气控制电路; 第二部分包含第3、4、5 三章, 分别讲述了PLC 特点及工作原理、三菱电机FX系列PLC 系统构成、编程方法以及典型特殊功能模块的使用方法; 第三部分为第6 章, 采用13 个实验项目对前述章节的PLC 基础编程、特殊功能模块、变频器、人机界面及伺服系统等重点知识点进行验证。
本书作者均为从事电气自动化、机电一体化等相关专业核心课程教学的一线教师, 在专业课程的教学改革及实践教学方面积累了丰富的经验, 为了适应现今工业自动化领域的变革, 使教学内容更贴近生产实际, 编撰了该教材。
参加本书编写的有钱厚亮、田会峰、鞠勇、王磊、邓丽霞、陈国军、周瑜、储琴、彭芳、刘旭明等老师。钱厚亮、彭芳、刘旭明编写了第3 章、4.. 1~4.. 3 节及第6 章实验九至十三; 田会峰编写了4.. 4~4.. 6 节及5.. 1 节和5.. 2 节; 鞠勇编写了2.. 1~2.. 3 节及5.. 5 节; 王磊编写了第6 章实验一至八; 邓丽霞编写了第1 章; 陈国军编写了2.. 5 节和2.. 6 节; 周瑜编写了2.. 4 节; 储琴编写了5.. 3 节和5.. 4 节。第6 章实验内容均通过南京工程学院与南京菱电自动化工程有限公司联合开发的实验装置验证, 做到了准确可行。全书由钱厚亮统稿。
本书由清华大学段玉生教授审稿, 并提出诸多宝贵建议。本书的撰写得到了南京工程学院郁汉琪教授及诸位同仁的支持和帮助, 机械工业出版社林春泉编审付出了辛勤的劳动, 我们的家人也为我们的工作给予巨大支持, 在此一并感谢!
由于我们的水平有限, 书中难免有疏漏之处, 恳请广大读者批评指正。
前言
第1 章 常用低压电器 1
1. 1 概述 1
1. 1. 1 低压电器的分类及用途 1
1. 1. 2 低压电器型号的表示方法及代号意义 2
1. 1. 3 低压电器主要技术参数 4
1. 2 常用低压电器的基本知识 5
1. 2. 1 低压电器的电磁机构 5
1. 2. 2 低压电器的触点机构 6
1. 2. 3 低压电器的灭弧机构 7
1. 3 控制电器 9
1. 3. 1 接触器 9
1. 3. 2 电磁式继电器 11
1. 3. 3 时间继电器 13
1. 3. 4 速度继电器 14
1. 3. 5 其他继电器 15
1. 4 开关及主令电器 17
1. 4. 1 按钮开关 17
1. 4. 2 组合开关 18
1. 4. 3 行程开关 20
1. 4. 4 感应开关 20
1. 5 保护电器 22
1. 5. 1 断路器 22
1. 5. 2 熔断器 24
1. 5. 3 热继电器 27
第2 章 典型电气控制电路 29
2. 1 电气控制电路绘制原则及标准 29
2. 1. 1 电气控制电路图的图形符号、文字符号及接线端子 29
2. 1. 2 电气元器件布置图 30
2. 1. 3 电气原理图 31
2. 1. 4 电气安装接线图 32
2. 2 电气控制电路的基本环节 33
2. 2. 1 起动、点动和停止控制环节 33
2. 2. 2 可逆控制与互锁环节 34
2. 2. 3 顺序及多地控制环节 36
2. 3 三相交流异步电动机控制电路 37
2. 3. 1 三相交流异步电动机起动控制电路 37
2. 3. 2 三相交流异步电动机制动控制电路 41
2. 4 步进电动机控制电路 43
2. 4. 1 步进及步进驱动器 43
2. 4. 2 研控YK 型步进驱动器 51
2. 4. 3 步进电动机定位控制 56
2. 5 交流伺服电动机及伺服驱动器控制电路 60
2. 5. 1 交流伺服电动机及伺服驱动器 60
2. 5. 2 三菱电机MR.J4 伺服驱动器规格及附件 63
2. 5. 3 三菱电机MR.J4 伺服电动机驱动端口与连接 70
2. 6 电气控制线路的保护环节 79
2. 6. 1 短路保护 79
2. 6. 2 过载保护 79
2. 6. 3 过电流保护 80
2. 6. 4 零电压(失电压) 保护和欠电压保护 81
第3 章 PLC 概述 84
3. 1 PLC 的产生及定义 84
3. 2 PLC 的特点及分类 85
3. 2. 1 PLC 的特点 85
3. 2. 2 PLC 的分类 86
3. 3 PLC 的应用及发展 87
3. 3. 1 PLC 的应用背景 87
3. 3. 2 PLC 的发展动向 88
3. 4 PLC 的组成及工作原理 89
3. 4. 1 PLC 的组成 89
3. 4. 2 PLC 的工作原理 91
3. 5 三菱电机PLC 简介 93
3. 5. 1 三菱电机PLC 的历史及分类 93
3. 5. 2 三菱电机小型PLC 的型号及特点 94
3. 6 三菱电机FX 系列PLC 系统构成 97
3. 6. 1 系统构建及构建规则 97
3. 6. 2 输入输出编号 100
3. 6. 3 输入输出电路 102
第4 章 FX 系列PLC 编程基础 111
4. 1 PLC 软元件及软元件的作用 111
4. 1. 1 软元件的分配 111
4. 1. 2 软元件的作用 112
4. 2 PLC 编程语言及指令 138
4. 2. 1 编程语言的种类 138
4. 2. 2 编程指令 139
4. 3 PLC 编程注意事项 176
4. 3. 1 程序步骤及执行顺序 176
4. 3. 2 双线圈问题 177
4. 3. 3 梯形图优化 179
4. 4 PLC 编程工具及使用方法(GX.Works2) 180
4. 4. 1 编程软件及使用(GX.Work2) 180
4. 4. 2 注释和声明 187
4. 4. 3 监视、监视写入模式 189
4. 4. 4 调试及诊断 191
4. 5 SFC 及步进梯形图 193
4. 5. 1 SFC 程序的创建步骤 193
4. 5. 2 SFC 编程注意事项 196
4. 5. 3 SFC 流程形式 199
4. 6 程序编写实例 203
4. 6. 1 简单梯形图编写实例 203
4. 6. 2 SFC 编程实例 209
第5 章 FX 系列PLC 特殊功能模块 212
5. 1 特殊功能模块的工作原理 212
5. 1. 1 特殊功能模块概述 212
5. 1. 2 缓冲存储区(BFM) 的读出、写入方法 212
5. 2 模拟量输入输出模块 217
5. 2. 1 模拟量控制功能概述 217
5. 2. 2 模拟量输入模块 221
5. 2. 3 模拟量输出模块 237
5. 3 高速脉冲输入功能 254
5. 3. 1 FX2N.1HC 高速计数模块 254
5. 3. 2 高速脉冲输入功能应用案例 260
5. 4 高速脉冲输出与定位功能 263
5. 4. 1 高速脉冲输出功能 263
5. 4. 2 定位模块 272
5. 5 网络通信功能 281
5. 5. 1 通信方式概述 281
5. 5. 2 通信选件详情 287
5. 5. 3 CC.Link 通信 293
第6 章 实验与实训 316
第一部分 GX Works2 编程软件使用与指令练习 316
实验一 GX Works2 编程软件使用练习 316
第二部分 程序设计实例 318
实验二 八段码显示 318
实验三 天塔之光 320
实验四 交通信号灯控制 321
实验五 水塔水位自动控制 324
实验六 自动送料装车系统 326
实验七 液体混合系统 328
实验八 邮件分拣系统 329
实验九 A.D、D.A 及HMI 实验 332
实验十 变频器多段调速练习 334
实验十一 变频器模拟量调速练习 339
实验十二 伺服位置控制系统练习一 342
实验十三 伺服位置控制系统练习二 344
参考文献 348