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 內 容 簡 介

本書內容分為電氣控制技術和PLC技術兩部分，共6章。前5章的主要內容包括：工廠典型生產機械電氣控制系統的運行維護和故障排除，運料小車、工業機械手和廣告彩燈的PLC控制系統運行維護及調試，PLC通信技術應用。第6章為技能實訓，通過單項和綜合技能項目訓練，滿足維修電工和PLC設計師職業技能鑒定的要求，構建職業資格證書“直通車”。本書內容先進、實用，簡明扼要，圖文并茂，實例豐富，通俗易懂，便于教學和自學。

本書可作為高職高專機電一體化、機電、自動化、電氣工程及其自動化、機械工程及其自動化等專業的教材，也可供相關的工程技術人員參考。

 

 

　　

前    言

　　

　　電氣控制系統是實現工業生產、科學研究及其他各個領域自動化的重要手段之一，在國民經濟各行業中得到了廣泛的應用�？删幊炭刂破�(PLC)是在20世紀60年代誕生并逐步發展起來的一種新型工業控制裝置，它是綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術的一門新興技術，具有通用性強、可靠性高、能適應惡劣的工業環境、指令系統簡單、編程簡便易學、體積小、維修方便等一系列優點，廣泛用于機械制造、冶金、采礦、建材、石油、化工、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、環保等各行業的電氣控制系統中。

　　近年來，我國高等職業教育蓬勃發展，為現代化建設培養了大量的高素質技術技能型專門人才。高等職業教育作為高等教育的一種類型，肩負著培養面向生產、建設、服務和管理第一線需要的高技能人才的使命，在我國加快推進社會主義現代化建設的進程中具有不可替代的作用。

　　隨著我國走新型工業化道路、建設創新型國家對高技能人才需求的不斷加強，高等職業教育既面臨著極好的發展機遇，也面臨著嚴峻的挑戰。必須大力推行工學結合、知行合一的人才培養模式，積極探索基于工作過程的課程開發，加大課程建設與改革的力度，增強學生的職業競爭能力，全面提升高等職業教育的教學質量。

　　為此，清華大學出版社組織有關高職院校、企業和研發機構編寫了這套教材，以適應高等職業教育的教學內容和教學方法的改革。

　　由于電氣控制技術與可編程控制器技術起源于同一體系，只是發展階段不同，在理論和應用上一脈相承，而變頻器和觸摸屏則是當今電氣控制領域的新組件，且應用廣泛，因此，本書將上述內容編在一起，既體現出它們的內在聯系，又具有科學性和先進性。圍繞對學生新技術應用能力的培養，實現企業和學校的無縫對接。

　　本書在內容處理上，結合“工作過程導向”職教研究成果，分析企業維修電工與可編程序控制系統設計師崗位工作任務和應具備的崗位能力要求，針對每一個工作過程來組織相關的課程內容，將工作環境與學習環境有機地結合起來，符合高等職業教育的需求。結合國家職業技能鑒定標準，強化崗前培訓，實訓項目既有單項訓練，又有銑床電氣控制線路故障檢測、恒壓供水電氣控制系統設計等綜合訓練，明確考核標準，技能要求可以滿足機電一體化、機電、電氣、自動化等高職畢業生所面向的崗位群。

　　在內容闡述上，力求簡明扼要、圖文并茂、通俗易懂、實例豐富。每章對職業崗位所需知識和能力目標進行恰當的設計，以典型項目導入，包括基礎知識、項目實施、檢查和評估、技能拓展、技能訓練、工程問題、知識鏈接等，致力于學生職業能力的培養。

　　本書內容分為6章，各章的具體內容如下。

　　第1章：工廠典型生產機械電氣控制系統的運行維護和故障排除。以C616型車床電氣控制系統為項目導向，介紹電氣控制系統運行維護和故障排除所需的基礎知識，包括主令電器、交流接觸器、繼電器等常用低壓電器的用途、結構、工作原理、主要技術參數、產品與圖形符號以及選用等；籠型電動機正反轉、啟動、制動、調速、順序啟停等電氣控制線路分析；介紹電氣控制線路制作的工作過程，包括熟悉電氣原理圖、繪制安裝接線圖、選用和檢查電器元件、固定電器元件、按圖接線、檢查與維護、評估與調整；最后以“Z3040型搖臂鉆床電氣控制線路”等為技能拓展訓練項目，培養電氣工程師所應具備的知識和能力。

　　第2章：運料小車PLC控制系統的運行維護及調試。以運料小車為項目導向，介紹PLC控制系統運行維護及調試所需的基礎知識，包括可編程序控制器的組成、原理、特點，FX2N系列PLC的內部軟元件、基本邏輯指令，WIN-C編程軟件的安裝與使用等；PLC控制系統程序設計、系統檢查和評估、PLC常見的工程問題等；最后給出“兩臺電動機順序啟動PLC控制系統設計”作為技能拓展項目。

　　第3章：工業機械手PLC控制系統運行維護及調試。以工業機械手為項目導向，介紹運用步進指令編寫的PLC控制程序所需的基礎知識：FX2N系列PLC步進順控指令的功能、助記符、格式和使用方法等；包括系統程序設計、檢查和評估，最后給出“十字路口交通燈PLC控制系統設計”作為技能拓展項目。

　　第4章：廣告彩燈PLC控制系統的設計與維護。以廣告彩燈為項目導向，介紹運用功能指令編寫PLC控制程序所需的基礎知識，包括FX2N系列PLC功能指令的功能、助記符、格式和使用方法等，以及系統程序設計、檢查和評估，最后給出“臺車呼車的PLC控制系統設計”作為技能拓展項目。

　　第5章： PLC通信技術的應用。以電動機正反轉控制為項目導向，介紹數據通信方式、通信擴展板、觸摸屏、三菱系列變頻器的RS-485通信、變頻器的操作等PLC通信技術所需的基礎知識，介紹PLC通信技術應用的工作過程，包括分析控制要求、系統硬件連接、編制并下載PLC程序、觸摸屏畫面設計(變頻器參數設置)、PLC通信系統的檢查和評估，最后給出“PLC和變頻器控制的恒壓供水系統”、“工件分揀裝置PLC控制系統”作為技能拓展項目。

　　第6章：技能實訓。通過單項和綜合技能項目訓練，進一步培養學生的實踐操作技能，滿足維修電工和PLC設計員職業技能鑒定的要求，構建職業資格證書“直通車”。

　　本書可作為高職高專機電一體化、機電、自動化、電氣工程及其自動化、機械工程及其自動化等專業的教材，也可供相關工程技術人員參考。

　　本書由徐超、宋春華擔任主編，邢婭莉、周名偵、李江華擔任副主編，閻勤勞擔任主審。具體分工是：徐超編寫第1章部分內容、第2章并負責統稿，宋春華編寫第3章及各章的習題，邢婭莉編寫第4章和第5章，周名偵編寫第6章，李江華編寫第1章部分內容并負責全書插圖的繪制和處理工作。此外，楊中國、孫紅霞、李輝等為本書的編寫提供了資料，沈悅濤、陳炯濤等對一些程序進行了調試驗證。

　　在本書的編寫過程中，得到了廣東交通職業技術學院領導、廣州機床廠、廣東粵科自動化信息技術中心和精品課程組其他成員的大力支持，在此一并感謝！

　　由于作者水平有限，對于書中的謬誤之處，敬請讀者批評指正。

 

　　

　　

目    錄

 

第1章  工廠典型生產機械電氣控制         

系統的運行維護和故障排除 1

1.1  C616車床的電氣控制系統 1

1.2  基礎知識 2

1.2.1  常用的低壓電器 2

1.2.2  低壓電器的智能化和

發展趨勢 25

1.2.3  電氣控制線路的基本環節 27

1.3　C616車床電氣控制線路的制做 57

1.3.1  制做電動機控制線路的

步驟 57

1.3.2　C616車床電氣控制線路的

分析 59

1.3.3  繪制安裝接線圖 60

1.3.4  低壓電器元件的選用 61

1.3.5  固定電器元件 63

1.3.6  照圖接線 63

1.4　C616車床電氣控制系統的檢查與

評估 63

1.4.1  電氣控制系統的檢查與

維護 63

1.4.2  評估與調整 74

1.5  拓展實訓 75

1.5.1  Z3040型搖臂鉆床電氣

控制線路的分析 75

1.5.2  X62W型萬能銑床電氣

控制線路分析 80

1.5.3  30t/5t橋式起重機電氣

控制線路的分析 87

本章小結 95

思考與習題 95

自測題 97

第2章  運料小車PLC控制系統的

運行維護及調試 101

2.1  運料小車工作過程和控制要求 101

2.2  基礎知識 102

2.2.1  可編程控制器的組成、

原理和特點 102

2.2.2  PLC內部的軟元件 104

2.2.3  FX2N的基本邏輯指令 108

2.2.4  GX Developer軟件的使用 116

2.3  運料小車PLC控制系統的

程序設計 138

2.3.1  用戶I/O設備的確定 138

2.3.2  PLC的選用 138

2.3.3  繪制PLC的I/O分配圖 141

2.3.4  根據控制要求設計系統

步序圖 141

2.3.5  設計PLC控制程序

(梯形圖) 142

2.4　運料小車PLC控制系統的檢查和

評估 143

2.5　拓展實訓 144

2.5.1  電動機正反轉PLC控制

系統的設計 144

2.5.2  兩臺電動機順序啟動

PLC控制系統的設計 146

2.6　PLC常見的工程問題 148

2.6.1  PLC端口的擴展和保護 148

2.6.2  PLC系統的抗干擾措施 152

2.6.3  PLC的測試及維護 153

本章小結 155

思考與習題 156

自測題 159

 

第3章  工業機械手PLC控制系統的

運行維護及調試 163

3.1  工業機械手的工作過程和控制要求 163

3.2  基礎知識 165

3.2.1  步進順控指令和

狀態轉移圖 165

3.2.2  分支流程的步進順控 168

3.3  工業機械手PLC控制系統

程序設計 174

3.3.1  用戶I/O設備的確定 174

3.3.2  工業機械手控制系統PLC的

選用 175

3.3.3  繪制PLC的I/O分配圖 175

3.3.4  根據控制要求設計系統

狀態轉移圖 176

3.3.5  設計PLC控制程序

(梯形圖) 177

3.4　工業機械手PLC控制系統

檢查和評估 181

3.4.1  PLC的檢查和評估 181

3.4.2  程序調試 181

3.5　拓展實訓——十字路口

交通燈控制 188

本章小結 191

思考與習題 191

自測題 192

第4章  廣告彩燈PLC控制系統的

設計與維護 194

4.1  廣告彩燈的工作過程和控制要求 194

4.2  基礎知識 195

4.3  廣告彩燈PLC控制系統的

程序設計 219

4.3.1  用戶I/O設備的確定 219

4.3.2  廣告彩燈控制系統PLC的

選用 220

4.3.3  繪制PLC的I/O分配圖 220

4.3.4  設計PLC控制程序

(梯形圖) 221

4.4  廣告彩燈PLC控制系統的檢查和

評估 222

4.4.1  PLC的檢查和評估 222

4.4.2  程序調試 222

4.4.3  任務檢查與評價 223

4.5  拓展實訓：臺車的呼車控制 223

本章小結 225

思考與習題 225

自測題 225

第5章  PLC通信技術的應用 228

5.1  運用PLC通信技術控制三相籠型

異步電動機的要求 228

5.2  基礎知識 229

5.2.1  數據通信方式 229

5.2.2  通信擴展板 231

5.2.3  觸摸屏 232

5.2.4  三菱系列變頻器的RS-485

通信和操作 238

5.2.5  PLC與PLC之間的

N:N通信 247

5.3　PLC通信技術的應用 251

5.3.1  PLC和觸摸屏的通信 251

5.3.2  PLC和變頻器的通信 255

5.3.3  觸摸屏和變頻器的通信 259

5.4　檢查與評估 261

5.5　拓展實訓 262

5.5.1　PLC和變頻器控制的

恒壓供水系統 262

5.5.2　工件分揀裝置PLC

的控制 267

5.5.3  自動生產線控制系統 272

本章小結 291

思考與習題 291

自測題 292

第6章　技能實訓 296

6.1  FX系列PLC的硬件和GX Developer

編程軟件的使用 296

6.2  軟元件T、M、C的編程使用 300

6.3  基本指令和手持編程器的使用 304

6.4  SFC狀態圖和步進指令的使用 307

6.5  應用指令的使用(一) 309

6.6  應用功能的使用(二) 310

6.7  三相交流異步電動機Y-△啟動

PLC控制實訓 313

6.8  自動送料裝車系統PLC控制設計

實訓 315

6.9　PLC對自動售貨機系統的

控制實訓 320

　　

6.10　PLC觸摸屏的通信實訓 324

6.11　PLC和變頻器的通信實訓 325

6.12　觸摸屏和變頻器的通信實訓 327

6.13　恒壓供水系統的運行 328

附錄A  FX2N系列可編程控制器的 338

主要技術指標 338

附錄B  FX2N系列PLC常用特殊輔助

繼電器與特殊數據寄存器

功能表 342

附錄C  FX2N可編程控制器應用

指令總表 343

自測題參考答案 359

參考文獻 362