本書是根據(jù)目前高等學校已普遍將原先的“工廠電氣控制設備（技術）”和“可編程序控制器”兩門課程合并為“工廠電氣與PLC控制應用技術”一門課程的實際情況，并充分考慮到電氣控制技術的實際應用和發(fā)展情況而編寫的。因為將電氣控制技術和可編程控制器應用技術的內(nèi)容編寫在一起，能夠更好地體現(xiàn)出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。

本書在內(nèi)容編寫上注意循序漸進、由淺入深；在內(nèi)容闡述上，力求簡明扼要，圖文并茂，便于教學和自學。本書注重精選內(nèi)容，結合實際，突出應用。如保留了傳統(tǒng)電器及繼電接觸控制內(nèi)容，刪除了應用范圍越來越有局限性的內(nèi)容，大幅度增加了應用越來越廣泛的電子電器等知識。可編程序控制器部分以目前在市場上具有廣泛影響的主流機型三菱FX2N系列、西門子S7-200為例，將用戶程序設計時約束條件相對較少的三菱FX2N機型作為主修內(nèi)容，在此基礎上，用相對較少篇幅介紹西門子S7-200。對于這兩種不同類型的PLC，本書既強調(diào)其一般共性，也注重其各自特點，在內(nèi)容編排上互有側(cè)重，相互聯(lián)系，對于拓寬學生思維，學習不同類型的PLC的原理及應用起到舉一反三作用。

全書編者都是長期從事可編程序控制器的教學和應用工作，注重基礎性、實用性和先進性三者結合。全書共分10章，在工廠電氣這部分中，主要介紹了常用低壓電器及電子電器的結構、原理、用途及選用原則、繼電接觸式控制系統(tǒng)和電氣控制的基本環(huán)節(jié)與線路設計的一般原則與方法。本書可編程序控制器部分主要講述可編程序控制器的組成、原理、硬件結構、內(nèi)部軟元件、指令系統(tǒng)和編程舉例、功能指令及應用、編程器及編程軟件的使用、PLC控制系統(tǒng)的設計方法、編程技巧和應用實例等。由于編程系統(tǒng)的實踐性強，因此本書也用了較多篇幅安排PLC系統(tǒng)設計、接線和調(diào)試實驗，旨在加強學生工程實踐應用能力的培養(yǎng)。本書建議總學時數(shù)為60～90學時，在教學時，可根據(jù)具體安排選學相關內(nèi)容。

本書由李雪梅任主編，袁勇和劉峰任副主編，同時劉俊剛、秦向勇、都妍美參加了編寫工作。其中，劉峰、都妍美編寫了第1、2章，袁勇編寫了第8章和第5章部分內(nèi)容，秦向勇編寫了第3、5章部分內(nèi)容，劉俊剛編寫了第4章和第6章部分內(nèi)容，李雪梅編寫了前言、緒論及第3、4、5、6、7、9章、實訓單元和附錄部分，并對編寫思路與大綱進行了總體規(guī)劃，指導全書的編寫，最后統(tǒng)稿全書。

王金旺老師、金龍國老師為本書提出了許多建設性意見和寶貴的建議，在此表示誠摯的謝意，并對書中所參考和引用的相關教材與資料的作者和單位一并表示衷心的感謝。

由于編者水平有限，書中不足之處在所難免，敬請讀者批評指正!

編 者

2006年4月

前言
緒論 1
一、電氣控制技術的發(fā)展概況 1
二、本課程的性質(zhì)與任務 2
第1章 常用低壓電器 4
1.1 概述 4
1.1.1 電器的定義 4
1.1.2 常用低壓電器分類 4
1.2 接觸器 4
1.2.1 接觸器結構和工作原理 4
1.2.2 接觸器的型號及主要技術參數(shù) 6
1.3 繼電器 8
1.3.1 電磁式繼電器 8
1.3.2 熱繼電器 9
1.3.3 時間繼電器 10
1.3.4 速度繼電器 12
1.3.5 干簧繼電器 12
1.3.6 固態(tài)繼電器 14
1.4 熔斷器 15
1.4.1 熔斷器的分類 15
1.4.2 熔斷器主要性能參數(shù)及型號含義 15
1.4.3 熔斷器熔體額定電流的選擇 16
1.5 低壓隔離開關 17
1.5.1 刀開關 17
1.5.2 自動空氣開關 18
1.6 主令電器 19
1.6.1 按鈕 19
1.6.2 行程開關 20
1.6.3 轉(zhuǎn)換開關 21
本章小結 22
復習思考題 22
第2章 電氣控制線路的基本環(huán)節(jié) 24
2.1 電氣控制系統(tǒng)圖及繪制原則 24
2.1.1 電氣圖常用的圖形符號、文字符號和接線端子標記 24
2.1.2 電氣控制圖繪制原則 25
2.2　并勵直流電動機的基本控制電路 28
2.2.1　啟動控制電路 28
2.2.2　正反轉(zhuǎn)控制電路 29
2.2.3　能耗制動控制電路 30
2.2.4 調(diào)速控制電路 31
2.3 三相籠型異步電動機的控制電路 33
2.3.1　三相異步電動機的基本控制電路 33
2.3.2 三相異步電動機降壓啟動控制電路 40
2.3.3 異步電動機的制動控制電路 46
2.4 典型設備電氣控制電路分析 49
2.4.1 C650-2型普通車床電氣控制線路 49
2.4.2 Z3040型搖臂鉆床電氣控制線路 52
本章小結 54
復習思考題 55
第3章 可編程序控制器及其工作原理 57
3.1 可編程控制器的基本概念 57
3.1.1 可編程控制器的特點及應用 57
3.1.2 可編程序控制器的產(chǎn)生與發(fā)展 59
3.1.3 可編程控制器的分類 60
3.2 可編程控制器的硬件組成及各部分功能 62
3.2.1 中央處理器（CPU） 62
3.2.2 存儲器 63
3.2.3 輸入/輸出接口 63
3.2.4 電源單元 65
3.2.5 外部設備 65
3.3 可編程序控制器的軟件組成及編程語言 66
3.3.1 可編程控制器的軟件分類 66
3.3.2 PLC的編程語言 66
3.4 可編程控制器的工作原理 68
3.4.1 分時處理及掃描工作方式 69
3.4.2 輸入輸出滯后時間 71
3.4.3 PLC的中斷處理 72
3.4.4 可編程控制器系統(tǒng)與繼電接觸器系統(tǒng)工作原理的差別 73
3.5 可編程序控制器的主要性能指標 73
3.5.1 描述PLC性能的術語 73
3.5.2 PLC的主要性能指標 74
本章小結 74
復習思考題 75
第4章 FX系列PLC編程元件及指令系統(tǒng) 76
4.1 FX系列PLC系統(tǒng)結構 76
4.1.1 系統(tǒng)構成 76
4.1.2 FX系列PLC的技術指標 79
4.2 FX2N系列PLC的軟元件地址編號和功能概述 81
4.2.1 PLC軟元件地址編號 81
4.2.2 PLC軟元件及其功能 81
4.3 FX2N系列PLC的指令及應用 88
基本邏輯指令及應用 88
4.4 梯形圖的編程規(guī)則 96
4.5 FX2N系列步進梯形指令及狀態(tài)編程法 99
4.5.1 順序功能圖的組成 99
4.5.2 步進梯形指令 100
4.5.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 101
4.5.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）的建立及其特點 101
4.5.5 多流程步進順序控制簡介 104
4.6 FX2N系列PLC的功能指令及編程 107
4.6.1 功能指令的基本格式 107
4.6.2 FX2N系列PLC常用功能指令 109
本章小結 117
復習思考題 118
第5章 S7-200系列可編程控制器 121
5.1 S7-200系列可編程序控制器結構及主要性能指標 121
5.1.1 S7-200（CPU22X）系列PLC的結構特點 121
5.1.2 S7-200（CPU22X）系列PLC的主要性能指標 123
5.1.3 S7-200系列PLC數(shù)據(jù)類型及尋址方式 123
5.2 基本邏輯指令 129
5.2.1 基本位操作指令 129
5.2.2 立即指令I（Immediate） 131
5.2.3 邊沿脈沖指令EU（Edge Up）、ED（Edge Down） 133
5.2.4 棧操作指令LPS（Logic Push）、LRD（Logic Read）、LPP（Logic Pop） 133
5.2.5 取反和空操作指令 134
5.2.6 定時器工作原理及其使用 135
5.2.7 計數(shù)器工作原理及其使用 137
5.3 S7-200系列功能指令 139
5.4 程序控制類指令 141
5.4.1 跳轉(zhuǎn)及標號指令 141
5.4.2 循環(huán)指令FOR和NEXT 142
5.4.3 子程序指令 144
5.4.4 暫停、結束和看門狗復位指令指令 145
本章小結 146
復習思考題 146
第6章 編程器的使用與計算機輔助編程 149
6.1 三菱FX系列PLC編程器及其應用 149
6.1.1 FX-20P-E的操作面板 149
6.1.2 FX-20P-E型簡易編程器的使用 151
6.2 三菱PLC的編程軟件及其使用 156
6.2.1 軟件的啟動 156
6.2.2 菜單介紹 157
6.2.3 FXGP/WIN-C軟件編程的應用實例 162
6.3 STEP 7-Micro/WIN32編程軟件的使用 164
6.3.1 軟件安裝與硬件連接 164
6.3.2 編程軟件的功能及其主界面 166
6.3.3 編程及運行操作 169
本章小結 175
第7章 PLC指令編程方法及編程技巧 176
7.1 常用基本環(huán)節(jié)的編程 176
7.1.1 三相異步電動機單向運轉(zhuǎn)控制 176
7.1.2 三相異步電動機可逆運轉(zhuǎn)控制 177
7.1.3 兩臺電機延時啟動的基本環(huán)節(jié) 178
7.1.4 定時器、計數(shù)器應用程序 178
7.1.5 常閉觸點輸入信號的處理 180
7.2 梯形圖的經(jīng)驗設計法 180
7.2.1 運貨小車的工作過程控制 181
7.2.2 用PLC實現(xiàn)對通風機的監(jiān)視 182
7.2.3 五組搶答器控制設計 183
7.3 梯形圖的翻譯設計法 185
7.4 梯形圖的時序設計法 188
7.4.1 洗衣機電路設計 188
7.4.2 簡易交通燈電路設計 189
7.4.3 三臺電機的循環(huán)啟停運轉(zhuǎn)控制 190
7.5 梯形圖的順序控制設計法 190
7.5.1 S7-200系列PLC順控制繼電器指令 191
7.5.2 舉例說明 191
7.5.3 十字路口交通信號燈控制設計 193
本章小結 200
復習思考題 200
第8章 PLC控制系統(tǒng)的設計與應用 202
8.1 PLC應用系統(tǒng)設計 202
8.1.1 PLC應用系統(tǒng)設計的內(nèi)容和原則 202
8.1.2 PLC系統(tǒng)設計調(diào)試步驟 202
8.2 減少PLC輸入和輸出點數(shù)的方法 204
8.2.1 減少PLC輸入點數(shù)的方法 204
8.2.2 減少PLC輸出點數(shù)的方法 206
8.3 PLC控制系統(tǒng)應用實例 207
8.3.1 PLC在控制驅(qū)動進給裝置中的應用 207
8.3.2 可編程控制器在電鍍生產(chǎn)線上的應用 211
8.3.3 PLC在Z3040搖臂鉆床控制中的應用 215
8.4 PLC應用中的若干問題 220
8.4.1 PLC的工作環(huán)境 220
8.4.2 對電源的處理 220
8.4.3 對感性負載輸入/輸出的處理 222
8.4.4 安裝與布線的注意事項 222
8.4.5 PLC的接地 223
8.4.6 冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng) 223
8.4.7 輸入輸出端口的保護 224
8.4.8 PLC用于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)改造中對若干技術問題的處理 225
本章小結 225
復習思考題 226
第9章 PLC的網(wǎng)絡通信 228
9.1 PLC網(wǎng)絡通信概述 228
9.1.1 網(wǎng)絡通信的基本概念 228
9.1.2 網(wǎng)絡配置 229
9.2 S7-200系列PLC與計算機設備的通信 230
9.2.1 S7-200系列CPU的通信性能 230
9.2.2 個人計算機與S7-200CPU之間的聯(lián)網(wǎng)通信 234
9.3 S7-200系列PLC自由口通信 234
9.3.1 相關的特殊功能寄存器 234
9.3.2 自由口通信指令 236
9.3.3 自由口通信的應用舉例 238
9.4 網(wǎng)絡通信運行 240
9.4.1 控制寄存器和傳送數(shù)據(jù)表 240
9.4.2 網(wǎng)絡運行指令 241
9.4.3 網(wǎng)絡讀寫舉例 242
本章小結 244
復習思考題 244
第10章 實訓環(huán)節(jié) 245
10.1 三相異步電動機點動、單向啟停控制實驗實訓 245
10.1.1 實驗目的 245
10.1.2 實驗設備及電器元件 245
10.1.3 實驗線路 245
10.1.4 實驗步驟 245
10.1.5 思考題 246
10.2 三相異步電動機可逆運轉(zhuǎn)控制實訓 246
10.2.1 實驗目的 246
10.2.2 實驗線路 246
10.2.3 實驗設備及電器元件 246
10.2.4 實驗步驟 247
10.2.5 思考題 247
10.3 基本邏輯指令的編程實訓 247
10.3.1 實訓目的與要求 247
10.3.2 實訓內(nèi)容及指導 248
10.4 FX -20P-E編程器的使用實訓 251
10.4.1 實驗目的 251
10.4.2 實驗內(nèi)容 251
10.4.3 實驗報告 253
10.5 編程軟件及其使用實訓 253
10.5.1 實訓目的 253
10.5.2 實訓內(nèi)容及指導 253
10.6 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）編程訓練實訓 255
10.6.1 實訓目的 255
10.6.2 實訓內(nèi)容及指導 255
10.6.3 實驗步驟 255
10.6.4 思考題 256
10.7 數(shù)據(jù)傳送類指令的應用實訓 257
10.7.1 實驗目的 257
10.7.2 實訓內(nèi)容及指導 257
10.7.3 思考題 259
10.8 噴水池花式噴水控制實訓 259
10.8.1 控制要求 259
10.8.2 系統(tǒng)配置 259
10.8.3 程序設計 260
10.8.4 程序調(diào)試及運行 261
10.8.5 思考題 261
10.9 三相異步電動機的正反停控制實驗實訓 261
10.9.1 實驗目的 261
10.9.2 控制要求 261
10.9.3 實訓內(nèi)容及指導 261
10.9.4 思考題 263
10.10 搶答器實驗實訓 263
10.10.1 實驗目的 263
10.10.2 實驗內(nèi)容 263
10.10.3 實驗步驟 264
10.10.4 實驗報告 264
10.11 人行道按鈕控制交通燈程序設計實驗實訓 264
10.11.1 實驗目的 264
10.11.2 實驗內(nèi)容 265
10.11.3 實驗步驟 266
10.11.4 實驗報告 266
附錄 267
附錄A 低壓電器產(chǎn)品型號編制方法 267
附錄B 電氣圖常用圖形及文字符號一覽表 270
附錄C FX2N系列PLC應用指令一覽表 271
附錄D S7-200PLC應用指令一覽表 273
附錄E S7-200系列PLC尋址范圍及特殊標志存儲器 275
參考文獻 277

1. 工廠電氣控制技術（第三版） [主編 邱俊]
2. 可編程控制技術及工程應用（三菱） [主編 邱俊]
3. 可編程控制器模塊化教程 [主編 黃巧榮]
4. 瘋狂STM32實戰(zhàn)講學錄 [歐陽駿 李英芬 王小強]
5. 可編程控制技術與應用（西門子S7-200） [主 編 邱俊]
6. 工廠電氣控制技術（第二版） [主 編 邱俊]
7. 控制器件（第二版） [鄒逢興 主編]
8. 可編程控制器實驗與實訓教程 [魏斌 孫健]
9. 控制器件 [楊益強 李長虹 江明明 編著]
10. 可編程序控制器應用教程（第二版） [張明波 主編]
11. 工廠電氣控制技術 [主 編 邱 俊]
12. 可編程控制器原理及應用 [金龍國 主編]
13. 可編程序控制器應用教程 [臺方 主編]