內容簡介
《電氣工程師自學成才手冊》分為基礎篇、提高篇、精通篇三冊。本書為精通篇，主要包括PLC入門與實踐操作，三菱FX系列PLC硬體接線和軟元件說明，三菱PLC編程與仿真軟體的使用，基本梯形圖元件與指令的使用及實例，步進指令的使用及實例，套用指令的使用舉例，模擬量模組的使用，PLC通信，變頻器的使用，變頻器的典型控制功能及套用電路，變頻器的選用、安裝與維護，PLC與變頻器的綜合套用，觸控螢幕與PLC的綜合套用，交流伺服系統的組成與原理，三菱通用伺服驅動器的硬體系統，三菱伺服驅動器的顯示操作與參數設定，伺服驅動器三種工作模式的套用舉例與標準接線，步進電機與步進驅動器的使用及套用實例，三菱定位模組的使用等內容。
圖書目錄
第1章 PLC入門與實踐操作 1
1.1 認識PLC 1
1.1.1 什麼是PLC 1
1.1.2 PLC控制與繼電器控制比較 1
1.2 PLC分類與特點 3
1.2.1 PLC的分類 3
1.2.2 PLC的特點 4
1.3 PLC組成與工作原理 5
1.3.1 PLC的組成方框圖 5
1.3.2 PLC各組成部分說明 5
1.3.3 PLC的工作方式 8
1.3.4 用實例說明PLC程式的執行控制過程 9
1.4 用百元仿三菱FX2N型PLC學習實踐操作 10
1.4.1 仿三菱FX2N型PLC硬體介紹 10
1.4.2 數據線驅動程式的安裝 12
1.4.3 DC24V電源適配器及PLC的電源接線 13
1.4.4 用編程軟體編寫程式並將程式寫入PLC 15
1.4.5 PLC控制雙燈先後點亮系統的線路圖及工作原理 18
1.4.6 PLC控制雙燈先後點亮系統的實際接線 19
1.4.7 PLC控制雙燈先後點亮系統的通電試驗 20
第2章 三菱FX系列PLC硬體接線和軟元件說明 22
2.1 概述 22
2.1.1 三菱FX系列各類型PLC的特點 22
2.1.2 三菱FX系列PLC型號的命名方法 23
2.1.3 三菱FX2N PLC基本單元面板說明 23
2.2 三菱FX PLC的硬體接線 25
2.2.1 電源端子的接線 25
2.2.2 三菱FX1S/FX1N/FX1NC/FX2N/FX2NC/FX3UC PLC的輸入端子接線 26
2.2.3 三菱FX3U/FX3G PLC的輸入端子接線 28
2.2.4 無觸點接近開關與PLC輸入端子的接線 29
2.2.5 三菱FX系列PLC的輸出端子接線 31
2.3 三菱FX系列PLC的軟元件說明 33
2.3.1 輸入繼電器（X）和輸出繼電器（Y） 33
2.3.2 輔助繼電器（M） 34
2.3.3 狀態繼電器（S） 37
2.3.4 定時器（T） 37
2.3.5 計數器（C） 39
2.3.6 高速計數器 41
2.3.7 數據暫存器（D） 44
2.3.8 變址暫存器（V、Z） 45
2.3.9 常數（K、H） 45
2.4 三菱FX系列PLC規格概要 46
2.4.1 三菱FX1S/FX1N/FX1NC PLC規格概要 46
2.4.2 三菱FX2N/2NC PLC規格概要 48
2.4.3 三菱FX3U/3UC/3G PLC規格概要 50
第3章 三菱PLC編程與仿真軟體的使用 53
3.1 編程基礎 53
3.1.1 程式語言 53
3.1.2 梯形圖的編程規則與技巧 54
3.2 三菱GX Developer編程軟體的使用 55
3.2.1 軟體的安裝 56
3.2.2 軟體的啟動與視窗及工具說明 58
3.2.3 創建新工程 61
3.2.4 編寫梯形圖程式 62
3.2.5 梯形圖的編輯 65
3.2.6 查找與替換功能的使用 68
3.2.7 注釋、聲明和註解的添加與顯示 70
3.2.8 讀取並轉換FXGP/WIN格式檔案 72
3.2.9 PLC與計算機的連線及程式的寫入與讀出 73
3.2.10 線上監視PLC程式的運行 76
3.3 三菱GX Simulator仿真軟體的使用 77
3.3.1 安裝GX Simulator仿真軟體 78
3.3.2 仿真操作 79
3.3.3 軟元件監視 80
3.3.4 時序圖監視 81
3.4 三菱FXGP/WIN-C編程軟體的使用 81
3.4.1 軟體的安裝和啟動 82
3.4.2 程式的編寫 82
3.4.3 程式的轉換與寫入PLC 84
第4章 基本梯形圖元件與指令的使用及實例 86
4.1 基本梯形圖元件與指令說明 86
4.1.1 常開觸點、常閉觸點與線圈 86
4.1.2 觸點的串聯和並聯 87
4.1.3 觸點串聯後並聯與觸點並聯後串聯 87
4.1.4 邊沿檢測觸點 88
4.1.5 主控指令和主控復位指令 89
4.1.6 取反指令 90
4.1.7 結果邊沿檢測指令 91
4.1.8 置位指令與復位指令 92
4.1.9 脈衝微分輸出指令 92
4.1.10 程式結束指令 93
4.2 PLC基本控制線路與梯形圖 94
4.2.1 啟動、自鎖和停止控制的PLC線路與梯形圖 94
4.2.2 正反轉連鎖控制的PLC線路與梯形圖 95
4.2.3 多地控制的PLC線路與梯形圖 96
4.2.4 定時控制的PLC線路與梯形圖 97
4.2.5 定時器與計數器組合延長定時控制的PLC線路與梯形圖 99
4.2.6 多重輸出控制的PLC線路與梯形圖 100
4.2.7 過載報警控制的PLC線路與梯形圖 101
4.2.8 閃爍控制的PLC線路與梯形圖 102
4.3 噴泉的PLC控制系統開發實例 103
4.3.1 明確係統控制要求 103
4.3.2 確定輸入/輸出設備並為其分配合適的I/O端子 103
4.3.3 繪製噴泉的PLC控制線路圖 103
4.3.4 編寫PLC控制程式 104
4.3.5 詳解硬體線路和梯形圖的工作原理 105
4.4 交通信號燈的PLC控制系統開發實例 106
4.4.1 明確係統控制要求 106
4.4.2 確定輸入/輸出設備並為其分配合適的PLC I/O端子 106
4.4.3 繪製交通信號燈的PLC控制線路圖 106
4.4.4 編寫PLC控制程式 107
4.4.5 詳解硬體線路和梯形圖的工作原理 107
第5章 步進指令的使用及實例 109
5.1 狀態轉移圖與步進指令 109
5.1.1 順序控制與狀態轉移圖 109
5.1.2 步進指令說明 110
5.1.3 步進指令在兩種編程軟體中的編寫形式 111
5.1.4 狀態轉移圖分支方式 112
5.1.5 用步進指令編程時的注意事項 113
5.2 液體混合裝置的PLC控制系統開發實例 113
5.2.1 明確係統控制要求 113
5.2.2 確定輸入/輸出設備並分配合適的I/O端子 114
5.2.3 繪製PLC控制線路圖 114
5.2.4 編寫PLC控制程式 115
5.2.5 詳解硬體線路和梯形圖的工作原理 115
5.3 簡易機械手的PLC控制系統開發實例 118
5.3.1 明確係統控制要求 118
5.3.2 確定輸入/輸出設備並分配合適的I/O端子 118
5.3.3 繪製PLC控制線路圖 119
5.3.4 編寫PLC控制程式 119
5.3.5 詳解硬體線路和梯形圖的工作原理 119
5.4 大小鐵球分揀機的PLC控制系統開發實例 121
5.4.1 明確係統控制要求 121
5.4.2 確定輸入/輸出設備並分配合適的I/O端子 122
5.4.3 繪製PLC控制線路圖 122
5.4.4 編寫PLC控制程式 123
5.4.5 詳解硬體線路和梯形圖的工作原理 124
第6章 套用指令的使用舉例 126
6.1 套用指令的格式與規則 126
6.1.1 套用指令的格式 126
6.1.2 套用指令的規則 127
6.2 套用指令的使用舉例 129
6.2.1 程式流程指令 129
6.2.2 傳送與比較指令 134
6.2.3 四則運算與邏輯運算指令 139
6.2.4 循環與移位指令 144
6.2.5 數據處理指令 151
6.2.6 高速處理指令 156
6.2.7 方便指令 164
6.2.8 外部I/O設備指令 173
6.2.9 外部串列設備（SER）指令 183
6.2.10 浮點數（實數）運算指令 193
6.2.11 高低位變換指令 195
6.2.12 時鐘運算指令 195
6.2.13 格雷碼變換指令 201
6.2.14 觸點比較指令 202
第7章 模擬量模組的使用 205
7.1 模擬量輸入模組FX2N-4AD 205
7.1.1 外形 205
7.1.2 接線 206
7.1.3 性能指標 207
7.1.4 輸入/輸出曲線 207
7.1.5 增益和偏移說明 207
7.1.6 緩衝存儲器（BFM）功能說明 208
7.1.7 實例程式 211
7.2 模擬量輸出模組FX2N-4DA 212
7.2.1 外形 213
7.2.2 接線 213
7.2.3 性能指標 213
7.2.4 輸入/輸出曲線 214
7.2.5 增益和偏移說明 214
7.2.6 緩衝存儲器（BFM）功能說明 215
7.2.7 實例程式 217
7.3 溫度模擬量輸入模組FX2N-4AD-PT 218
7.3.1 外形 218
7.3.2 PT100型溫度感測器與模組的接線 219
7.3.3 性能指標 220
7.3.4 輸入/輸出曲線 220
7.3.5 緩衝存儲器（BFM）功能說明 220
7.3.6 實例程式 222
第8章 PLC通信 223
8.1 通信基礎知識 223
8.1.1 通信方式 223
8.1.2 通信傳輸介質 225
8.2 通信接口設備 226
8.2.1 FX2N-232-BD通信板 227
8.2.2 FX2N-422-BD通信板 229
8.2.3 FX2N-485-BD通信板 230
8.3 PLC通信 231
8.3.1 PLC與印表機通信（無協定通信） 231
8.3.2 兩台PLC通信（並聯連線通信） 233
8.3.3 多台PLC通信（N:N網路通信） 237
第9章 變頻器的使用 244
9.1 外形與結構 244
9.1.1 外形與型號含義 244
9.1.2 結構 244
9.1.3 面板的拆卸 245
9.2 端子功能與接線 245
9.2.1 總接線圖及端子功能說明 245
9.2.2 主迴路接線 249
9.2.3 控制迴路接線 251
9.2.4 PU接口的連線 254
9.3 操作面板及其使用 255
9.3.1 操作面板介紹 256
9.3.2 操作面板的使用 257
9.4 操作運行 260
9.4.1 外部操作運行 260
9.4.2 PU操作運行 261
9.4.3 組合操作運行 262
9.5 常用控制功能與參數設定 263
9.5.1 操作模式選擇功能與參數 263
9.5.2 頻率相關功能與參數 263
9.5.3 啟動、加減速控制功能與參數 265
9.5.4 點動控制功能與參數 267
9.5.5 轉矩提升功能與參數 267
9.5.6 制動控制功能與參數 267
9.5.7 瞬時停電再啟動功能與參數 268
9.5.8 控制方式功能與參數 269
9.5.9 電子過流保護功能與參數（Pr.9） 270
9.5.10 負載類型選擇功能與參數 270
9.5.11 MRS端子輸入選擇功能與參數 270
9.5.12 禁止寫入和逆轉防止功能與參數 271
9.6 三菱FR-700系列變頻器介紹 271
9.6.1 三菱FR-700系列變頻器的特點說明 271
9.6.2 三菱A700、F700、E700和D700系列變頻器比較 272
9.6.3 三菱FR-A700系列變頻器的接線圖及端子功能說明 274
9.6.4 三菱FR-500與FR-700系列變頻器的比較 278
第10章 變頻器的典型控制功能及套用電路 280
10.1 電動機正轉控制功能及電路 280
10.1.1 開關控制式正轉控制電路 280
10.1.2 繼電器控制式正轉控制電路 281
10.2 電動機正反轉控制功能及電路 282
10.2.1 開關控制式正反轉控制電路 282
10.2.2 繼電器控制式正反轉控制電路 283
10.3 工頻與變頻切換功能及電路 284
10.3.1 變頻器跳閘保護電路 284
10.3.2 工頻與變頻的切換電路 285
10.4 多擋轉速控制功能及電路 287
10.4.1 多擋轉速控制端子 287
10.4.2 多擋轉速控制參數的設定 288
10.4.3 多擋轉速控制電路 288
10.5 程式控制功能及套用 290
10.5.1 程式控制參數設定 290
10.5.2 程式運行控制端子 291
10.5.3 程式控制套用舉例 291
10.6 PID控制功能及套用 292
10.6.1 PID控制原理 292
10.6.2 PID控制參數設定 293
10.6.3 PID控制套用舉例 294
第11章 變頻器的選用、安裝與維護 296
11.1 變頻器的種類 296
11.2 變頻器的選用與容量計算 297
11.2.1 額定值 297
11.2.2 選用 297
11.2.3 容量計算 298
11.3 變頻器外圍設備的選用 301
11.3.1 主電路外圍設備的接線 301
11.3.2 熔斷器的選用 302
11.3.3 斷路器的選用 302
11.3.4 交流接觸器的選用 302
11.3.5 交流電抗器的選用 303
11.3.6 直流電抗器的選用 303
11.3.7 制動電阻 304
11.3.8 熱繼電器的選用 305
11.3.9 噪聲濾波器 305
11.4 變頻器的安裝、調試與維護 305
11.4.1 安裝與接線 305
11.4.2 調試 308
11.4.3 維護 310
11.4.4 常見故障及其原因 310
第12章 PLC與變頻器的綜合套用 312
12.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬體連線與實例 312
12.1.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬體連線 312
12.1.2 PLC以開關量方式控制變頻器實例一——電動機正反轉控制 313
12.1.3 PLC以開關量方式控制變頻器實例二——電動機多擋轉速控制 315
12.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬體連線與實例 319
12.2.1 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬體連線 319
12.2.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的實例——中央空調冷卻水流量控制 319
12.3 PLC以RS-485通信方式控制變頻器的硬體連線與實例 325
12.3.1 變頻器和PLC的RS-485通信口 325
12.3.2 變頻器與PLC的RS-485通信連線 327
12.3.3 RS-485通信電纜的製作 327
12.3.4 PLC（計算機）與變頻器的RS-485通信基礎知識 328
12.3.5 PLC以RS-485通信方式控制變頻器正轉、反轉、加速、減速和停止的實例 334
第13章 觸控螢幕與PLC的綜合套用 340
13.1 觸控螢幕結構與類型 340
13.1.1 基本組成 340
13.1.2 觸控螢幕種類與工作原理 340
13.1.3 常用類型觸控螢幕的性能比較 343
13.2 三菱觸控螢幕型號參數及硬體連線 344
13.2.1 參數規格 344
13.2.2 型號含義 344
13.2.3 觸控螢幕與PLC、變頻器等硬體設備的連線 345
13.3 三菱GT Designer觸控螢幕軟體的使用 346
13.3.1 軟體的安裝與視窗介紹 346
13.3.2 軟體的使用 351
13.3.3 畫面數據的上傳與下載 354
13.4 用觸控螢幕操作PLC實現電動機正反轉控制的開發實例 356
13.4.1 根據控制要求確定需要為觸控螢幕製作的畫面 356
13.4.2 用GT Designer軟體製作各個畫面並設定畫面切換方式 356
13.4.3 連線計算機與觸控螢幕並下載畫面數據 364
13.4.4 用PLC編程軟體編寫電動機正反轉控制程式 364
13.4.5 觸控螢幕、PLC和電動機控制線路的硬體連線和觸摸操作測試 365
第14章 交流伺服系統的組成與原理 366
14.1 交流伺服系統的組成方框圖及說明 366
14.1.1 工作在位置控制模式時的系統組成及說明 366
14.1.2 工作在速度控制模式時的系統組成及說明 366
14.1.3 工作在轉矩控制模式時的系統組成及說明 367
14.2 伺服電機與編碼器 367
14.2.1 伺服電機 367
14.2.2 編碼器 369
14.3 伺服驅動器的結構與原理 371
14.3.1 伺服驅動器的內部結構及說明 372
14.3.2 伺服驅動器的主電路 373
第15章 三菱通用伺服驅動器的硬體系統 379
15.1 面板、型號說明與規格 379
15.1.1 面板介紹 379
15.1.2 型號說明 380
15.1.3 規格 380
15.2 伺服驅動器與輔助設備的總接線 381
15.2.1 100A以下的伺服驅動器與輔助設備的總接線 381
15.2.2 100A以上的伺服驅動器與輔助設備的總接線 382
15.3 伺服驅動器的接頭引腳功能及內部接口電路 382
15.3.1 接頭引腳的排列規律 382
15.3.2 接頭引腳的功能及內部接口電路 382
15.4 伺服驅動器的接線 384
15.4.1 數字量輸入引腳的接線 384
15.4.2 數字量輸出引腳的接線 385
15.4.3 脈衝輸入引腳的接線 387
15.4.4 編碼器脈衝輸出引腳的接線 389
15.4.5 模擬量輸入引腳的接線 390
15.4.6 模擬量輸出引腳的接線 390
15.4.7 電源、再生制動電阻、伺服電機和啟停保護電路的接線 391
15.4.8 接地線 392
第16章 三菱伺服驅動器的顯示操作與參數設定 393
16.1 狀態、診斷、報警和參數模式的顯示與操作 393
16.1.1 各種模式的顯示與切換 393
16.1.2 參數模式的顯示與操作 393
16.1.3 狀態模式的顯示與操作 395
16.1.4 報警模式的顯示與操作 397
16.1.5 診斷模式的顯示與操作 397
16.1.6 外部I/O信號的顯示 399
16.1.7 信號強制輸出 400
16.2 參數設定 400
16.2.1 參數操作範圍的設定 401
16.2.2 基本參數 401
16.2.3 電子齒輪的設定 407
16.2.4 擴展參數 409
第17章 伺服驅動器三種工作模式的套用舉例與標準接線 412
17.1 速度控制模式的套用舉例與標準接線 412
17.1.1 伺服電機多段速運行控制實例 412
17.1.2 工作檯往返限位運行控制實例 417
17.1.3 速度控制模式的標準接線 421
17.2 轉矩控制模式的套用舉例與標準接線 422
17.2.1 捲紙機的收卷恆張力控制實例 422
17.2.2 轉矩控制模式的標準接線 426
17.3 位置控制模式的套用舉例與標準接線 428
17.3.1 工作檯往返定位運行控制實例 428
17.3.2 位置控制模式的標準接線 431
第18章 步進電機與步進驅動器的使用及套用實例 433
18.1 步進電機 433
18.1.1 外形 433
18.1.2 結構與工作原理 433
18.2 步進驅動器 436
18.2.1 外形 436
18.2.2 內部組成與原理 436
18.2.3 步進驅動器的接線及說明 437
18.2.4 步進電機的接線及說明 438
18.2.5 細分設定 439
18.2.6 工作電流的設定 440
18.2.7 靜態電流的設定 441
18.2.8 脈衝輸入模式的設定 441
18.3 PLC控制步進驅動器驅動步進電機的套用實例 442
18.3.1 步進電機正反向定角循環運行的控制線路及編程 442
18.3.2 步進電機定長運行的控制線路及編程 446
第19章 三菱定位模組的使用 451
19.1 FX2N-1PG型定位模組的外形面板及端子說明 451
19.1.1 外形結構 451
19.1.2 面板指示燈說明 451
19.1.3 接線端子功能說明 452
19.1.4 性能規格 453
19.2 定位模組與外部設備的連線 453
19.2.1 輸入/輸出端子的內部接口電路 453
19.2.2 定位模組與步進驅動器的連線 454
19.2.3 定位模組與伺服驅動器的連線 454
19.3 定位模組的參數說明 455
19.3.1 BFM（緩衝暫存器）表 455
19.3.2 BFM讀/寫（FROM/TO）指令 455
19.3.3 BFM參數說明 457
19.4 定位模組的操作模式 464
19.4.1 JOG操作 464
19.4.2 原點返回操作 467
19.4.3 單速定位操作 470
19.4.4 中斷單速定位操作 470
19.4.5 雙速定位操作 470
19.4.6 外部命令定位操作 471
19.4.7 變頻操作 471
19.5 定位模組的套用實例——單速定位往返運動控制 472
19.5.1 控制要求及說明 472
19.5.2 PLC和PGU的I/O端子分配 472
19.5.3 控制系統接線圖 473
19.5.4 PGU的參數設定 473
19.5.5 設定和控制程式 474
