图解PLC、变频器与触摸屏技术完全自学手册

第1章PLC快速入门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2

1.2PLC分类与特点3

1.2.1PLC的分类3

1.2.2PLC的特点4

1.3PLC的基本组成5

1.3.1PLC的组成方框图5

1.3.2PLC各部分说明6

1.4PLC的工作原理9

1.4.1PLC的工作方式9

1.4.2PLC用户程序的执行过程9

1.5三菱FXGP/WINC编程软件的使用10

1.5.1软件的安装和启动10

1.5.2程序的编写11

1.5.3程序的转换与传送13

1.6PLC控制系统开发举例15

1.6.1PLC控制系统开发的一般流程15

1.6.2电动机正反转的PLC应用系统开发举例15

第2章三菱FX系列PLC介绍18

2.1概述18

2.1.1三菱FX系列各类型PLC的特点18

2.1.2三菱FX系列PLC型号的命名方法19

2.1.3三菱FX2N PLC基本单元面板说明20

2.2三菱FX PLC的硬件接线22

2.2.1电源端子的接线22

2.2.2三菱FX1S、FX1N、FX1NC、FX2N、FX2NC、FX3UC PLC的输入端子接线22

2.2.3三菱FX3U、FX3G PLC的输入端子接线25

2.2.4无触点接近开关与PLC输入端子的接线26

2.2.5三菱FX系列PLC的输出端子接线28

2.3三菱FX系列PLC的软元件说明30

2.3.1输入继电器（X）和输出继电器（Y）30

2.3.2辅助继电器（M）31

2.3.3状态继电器（S）34

2.3.4定时器（T）35

2.3.5计数器（C）36

2.3.6高速计数器38

2.3.7数据寄存器（D）41

2.3.8变址寄存器（V、Z）42

2.3.9常数（K、H）42

2.4三菱FX系列PLC规格概要42

2.4.1三菱FX1S、FX1N、FX1NC PLC规格概要43

2.4.2三菱FX2N、FX2NCPLC规格概要45

2.4.3三菱FX3U、FX3UC、FX3G PLC规格概要46

第3章三棱编程与仿真软件的使用49

3.1编程基础49

3.1.1编程语言49

3.1.2梯形图的编程规则与技巧50

3.2三菱GX Developer编程软件的使用51

3.2.1软件的安装52

3.2.2软件的启动与窗口及工具说明55

3.2.3创建新工程58

3.2.4编写梯形图程序59

3.2.5梯形图的编辑63

3.2.6查找与替换功能的使用66

3.2.7注释、声明和注解的添加与显示68

3.2.8读取并转换FXGP/WIN格式文件71

3.2.9PLC与计算机的连接及程序的写入与读出72

3.2.10在线监视PLC程序的运行75

3.3三菱GX Simulator仿真软件的使用76

3.3.1安装GX Simulator仿真软件77

3.3.2仿真操作78

3.3.3软元件监视80

3.3.4时序图监视80

第4章基本指令的使用及实例82

4.1基本指令说明82

4.1.1逻辑取及驱动指令82

4.1.2触点串联指令83

4.1.3触点并联指令83

4.1.4串联电路块的并联指令83

4.1.5并联电路块的串联指令84

4.1.6边沿检测指令85

4.1.7多重输出指令86

4.1.8主控和主控复位指令88

4.1.9取反指令89

4.1.10置位与复位指令89

4.1.11结果边沿检测指令90

4.1.12脉冲微分输出指令91

4.1.13空操作指令91

4.1.14程序结束指令92

4.2PLC基本控制线路与梯形图92

4.2.1启动、自锁和停止控制的PLC线路与梯形图92

4.2.2正、反转联锁控制的PLC线路与梯形图94

4.2.3多地控制的PLC线路与梯形图94

4.2.4定时控制的PLC线路与梯形图96

4.2.5定时器与计数器组合延长定时控制的PLC线路与梯形图97

4.2.6多重输出控制的PLC线路与梯形图98

4.2.7过载报警控制的PLC线路与梯形图99

4.2.8闪烁控制的PLC线路与梯形图100

4.3喷泉的PLC控制系统开发实例100

4.3.1明确系统控制要求100

4.3.2确定输入/输出设备，并为其分配合适的I/O端子101

4.3.3绘制喷泉的PLC控制线路图101

4.3.4编写PLC控制程序101

4.3.5详解硬件线路和梯形图的工作原理101

4.4交通信号灯的PLC控制系统开发实例103

4.4.1明确系统控制要求103

4.4.2确定输入/输出设备并为其分配合适的PLC I/O端子103

4.4.3绘制交通信号灯的PLC控制线路图104

4.4.4编写PLC控制程序104

4.4.5详解硬件线路和梯形图的工作原理104

第5章步进指令的使用及实例107

5.1状态转移图与步进指令107

5.1.1顺序控制与状态转移图107

5.1.2步进指令说明108

5.1.3步进指令在两种编程软件中的编写形式109

5.1.4状态转移图分支方式109

5.1.5用步进指令编程注意事项111

5.2液体混合装置的PLC控制系统开发实例112

5.2.1明确系统控制要求112

5.2.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子112

5.2.3绘制PLC控制线路图112

5.2.4编写PLC控制程序113

5.2.5详解硬件线路和梯形图的工作原理113

5.3简易机械手的PLC控制系统开发实例116

5.3.1明确系统控制要求116

5.3.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子116

5.3.3绘制PLC控制线路图116

5.3.4编写PLC控制程序117

5.3.5详解硬件线路和梯形图的工作原理117

5.4大小铁球分拣机的PLC控制系统开发实例119

5.4.1明确系统控制要求119

5.4.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子120

5.4.3绘制PLC控制线路图120

5.4.4编写PLC控制程序121

5.4.5详解硬件线路和梯形图的工作原理121

5.5交通信号灯的PLC控制系统开发实例123

5.5.1明确系统控制要求123

5.5.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子123

5.5.3绘制PLC控制线路图124

5.5.4编写PLC控制程序124

5.5.5详解硬件线路和梯形图的工作原理124

第6章应用指令使用详解128

6.1应用指令的格式与规则128

6.1.1应用指令的格式128

6.1.2应用指令的规则129

6.2应用指令使用详解130

6.2.1程序流程控制指令131

6.2.2传送与比较指令135

6.2.3四则运算与逻辑运算指令140

6.2.4循环与移位指令144

6.2.5数据处理指令150

6.2.6高速处理指令154

6.2.7方便指令161

6.2.8外部I/O设备指令169

6.2.9外部设备（SER）指令178

6.2.10浮点运算186

6.2.11高低位变换指令187

6.2.12时钟运算指令187

6.2.13格雷码变换指令192

6.2.14触点比较指令193

第7章模拟量模块的使用195

7.1模拟量输入模块FX2N-4AD195

7.1.1外形195

7.1.2接线196

7.1.3性能指标196

7.1.4输入输出曲线197

7.1.5增益和偏移说明197

7.1.6缓冲存储器（BFM）功能说明198

7.1.7实例程序200

7.2模拟量输出模块FX2N-4DA202

7.2.1外形202

7.2.2接线202

7.2.3性能指标203

7.2.4输入输出曲线203

7.2.5增益和偏移说明203

7.2.6缓冲存储器（BFM）功能说明204

7.2.7实例程序206

7.3温度模拟量输入模块FX2N-4AD-PT208

7.3.1外形208

7.3.2PT100型温度传感器与模块的接线208

7.3.3性能指标209

7.3.4输入输出曲线210

7.3.5缓冲存储器（BFM）功能说明210

7.3.6实例程序212

第8章通信213

8.1通信基础知识213

8.1.1通信方式213

8.1.2通信传输介质215

8.2通信接口设备216

8.2.1FX2N-232-BD通信板216

8.2.2FX2N-422-BD通信板218

8.2.3FX2N-485-BD通信板219

8.3PLC通信221

8.3.1PLC与打印机通信（无协议通信）221

8.3.2两台PLC通信（并联连接通信）223

8.3.3多台PLC通信（N∶N网络通信）227

第9章变频器的调速原理与基本组成234

9.1异步电动机的两种调速方式234

9.2变频器的基本结构及原理235

9.2.1交直交型变频器的结构与原理235

9.2.2交交型变频器的结构与原理236

第10章变频器的使用237

10.1外形与结构237

10.1.1外形与型号含义237

10.1.2结构237

10.1.3面板的拆卸238

10.2端子功能与接线239

10.2.1总接线图及端子功能说明239

10.2.2主回路接线241

10.2.3控制回路接线244

10.2.4PU接口的连接246

10.3操作面板的使用248

10.3.1操作面板介绍248

10.3.2操作面板的使用249

10.4操作运行252

10.4.1外部操作运行252

10.4.2PU操作运行254

10.4.3组合操作运行255

10.5常用控制功能与参数设置256

10.5.1操作模式选择功能与参数256

10.5.2频率相关功能与参数256

10.5.3启动、加减速控制功能与参数258

10.5.4点动控制功能与参数259

10.5.5转矩提升功能与参数260

10.5.6制动控制功能与参数260

10.5.7瞬时停电再启动功能与参数261

10.5.8控制方式功能与参数262

10.5.9电子过流保护功能与参数（Pr.9）262

10.5.10负载类型选择功能与参数262

10.5.11MRS端子输入选择功能与参数263

10.5.12禁止写入和逆转防止功能与参数264

10.6三菱FR-700系列变频器介绍264

10.6.1三菱FR-700系列变频器的特点说明264

10.6.2三菱FR-A700、FR-F700、FR-E700和FR-D700系列变频器比较265

10.6.3三菱FR-A700系列变频器的接线图及端子功能说明267

10.6.4三菱FR-500与FR-700系列变频器的比较269

第11章变频器的典型控制功能及应用电路272

11.1电动机正转控制功能及电路272

11.1.1开关控制式正转控制电路272

11.1.2继电器控制式正转控制电路273

11.2电动机正反转控制功能及电路274

11.2.1开关控制式正、反转控制电路274

11.2.2继电器控制式正、反转控制电路275

11.3工频与变频切换功能及电路276

11.3.1变频器跳闸保护电路276

11.3.2工频与变频的切换电路277

11.4多挡速控制功能及电路278

11.4.1多挡转速控制端子278

11.4.2多挡控制参数的设置279

11.4.3多挡转速控制电路280

11.5程序控制功能及应用281

11.5.1程序控制参数设置281

11.5.2程序运行控制端子282

11.5.3程序控制应用举例282

11.6PID控制功能及应用283

11.6.1PID控制原理283

11.6.2PID控制参数设置284

11.6.3PID控制应用举例285

第12章变频器的选用、安装与维护287

12.1变频器的种类287

12.2变频器的选用与容量计算288

12.2.1额定值288

12.2.2选用288

12.2.3容量计算289

12.3变频器外围设备的选用292

12.3.1主电路外围设备的接线292

12.3.2熔断器的选用292

12.3.3断路器的选用292

12.3.4交流接触器的选用292

12.3.5交流电抗器的选用293

12.3.6直流电抗器的选用294

12.3.7制动电阻294

12.3.8热继电器的选用295

12.3.9噪声滤波器296

12.4变频器的安装、调试与维护296

12.4.1安装与接线296

12.4.2调试298

12.4.3维护300

12.4.4常见故障及原因300

第13章触摸屏与PLC的综合应用302

13.1触摸屏结构与类型302

13.1.1基本组成302

13.1.2种类与工作原理302

13.1.3常用类型触摸屏的性能比较305

13.2三菱触摸屏型号参数及硬件连接306

13.2.1参数规格306

13.2.2型号含义306

13.2.3触摸屏与PLC、变频器等硬件设备的连接307

13.3三菱GT Designer 触摸屏软件的使用308

13.3.1软件的安装与窗口介绍308

13.3.2软件的使用312

13.3.3画面数据的上传与下载314

13.4用触摸屏操作PLC实现电动机正反转控制的开发实例318

13.4.1根据控制要求确定需要为触摸屏制作的画面318

13.4.2用GT Designer软件制作各个画面并设置画面切换方式318

13.4.3连接计算机与触摸屏并下载画面数据327

13.4.4用PLC编程软件编写电动机正反转控制程序327

13.4.5触摸屏、PLC和电动机控制线路的硬件连接和触摸操作测试327

第14章PLC与应频器的综合应用329

14.1PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接与实例329

14.1.1PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接329

14.1.2PLC以开关量方式控制变频器实例一——电动机正反转控制330

14.1.3PLC以开关量方式控制变频器实例二——电动机多挡转速控制331

14.2PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接与实例336

14.2.1PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接336

14.2.2PLC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337

14.3PLC以RS485通信方式控制变频器的硬件连接与实例343

14.3.1变频器和PLC的RS-485通信口343

14.3.2变频器与PLC的RS-485通信连接344

14.3.3RS485通信电缆的制作346

14.3.4PLC（计算机）与变频器的RS-485通信基础知识346

14.3.5PLC以RS-485通信方式控制变频器正转、反转、加速、减速和停止的实例352

附录A三菱FX系列PLC的特殊软元件（辅助继电器M、数据寄存器D）357

附录B三菱FX系列PLC指令系统362

附录C三菱FR500系列变频器参数表367

本书以图文并茂的形式介绍了PLC技术、变频器技术、触摸屏技术快速入门知识与综合应用，内容包括PLC快速入门、三菱FX系列PLC介绍、三菱编程与仿真软件的使用、基本指令的使用及案例、步进指令的使用及实例、应用指令使用详解、模拟量模块的使用、PLC通信、变频器的调速原理与基本组成、变频器的使用、变频器的典型控制功能及应用电路、变频器的选用、安装与维护、触摸屏与PLC的综合应用、PLC与变频器的综合应用。
本书基础起点低，内容由浅入深，非常适合作为PLC、变频器和触摸屏技术的自学用书，也适合用作大中专院校电气类专业的相关教材。

适读人群 ：适合从事PLC、变频器和触摸屏使用与开发的技术人员学习使用，也可供大中专院校电气类专业的师参考。

本书各章内容简介如下：
第1章 PLC快速入门 本章首先介绍了PLC定义、分类、特点、组成结构、工作原理和一款小型PLC编程软件的使用，再以一个实例来说明PLC控制系统的开发方法与开发流程。
第2章 三菱FX系列PLC介绍 本章先介绍了三菱FX系列PLC的特点、型号命名方法和面板组成部分，然后对三菱FX系列PLC的硬件接线、软元件和技术规格进行了说明。
第3章 三菱编程与仿真软件的使用 本章主要介绍了编程基础知识、三菱GX Developer编程软件的使用和三菱GX Simulator仿真软件的使用。
第4章 基本指令的使用及实例 本章主要介绍了三菱FX PLC基本指令说明、PLC基本控制线路与梯形图、喷泉的PLC控制系统开发实例和交通信号灯的PLC控制系统开发实例。
第5章 步进指令的使用及实例 本章主要介绍了状态转移图与步进指令、液体混合装置的PLC控制系统开发实例、简易机械手的PLC控制系统开发实例、大小铁球分检机的PLC控制系统开发实例和交通信号灯的PLC控制系统开发实例。
第6章 应用指令使用详解 本章先介绍了PLC应用指令的格式与规则，然后对应用指令的使用进行详细的说明。
第7章 模拟量模块的使用 本章介绍了三菱FX PLC的一些常用功能模块，具体有模拟量输入模块FX2N-4AD、模拟量输出模块FX2N-4DA和温度模拟量输入模块FX2N-4AD-PT。
第8章 PLC通信 本章先介绍了通信基础知识，再以实例方式对PLC三种通信方式（无协议通信、并联连接通信和N：N网络通信）进行了详细说明。
第9章 变频器的调速原理与基本组成 本章主要介绍了三相异步电动机的两种调速方式和交-直-交型变频器及交-交型变频器的基本结构与原理。
第10章 变频器的使用 本章主要介绍了三菱FR500变频器的外形与结构、端子功能与接线、操作面板的使用、三种操作运行方式、常用控制功能与参数设置，并对三菱FR-700系列变频器特点和与FR-500系列变频器的异同进行了说明。
第11章 变频器的典型控制功能及应用电路 本章主要介绍了电动机正转控制功能及电路、电动机正反转控制功能及电路、工频与变频切换功能及电路、多挡速控制功能及电路、程序控制功能及应用和PID控制功能及应用
第12章 变频器的选用、安装与维护 本章主要介绍了变频器的种类、变频器的选用与容量计算、变频器外围设备的选用、变频器的安装调试与维护。
第13章 触摸屏与PLC的综合应用 本章主要介绍了触摸屏结构与类型、三菱触摸屏型号参数及硬件连接、三菱GT Designer 触摸屏软件的使用、用触摸屏操作PLC实现电动机正反转控制的开发实例。
第14章 PLC与变频器的综合应用 本章主要介绍了PLC以开关量方式控制变频器的硬件连接与实例、PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接与实例、PLC以RS485通信方式控制变频器的硬件连接与实例。