电气控制与PLC应用

第一部分　电气控制部分

项目一　电动机正反转控制

一、项目简述 2

二、电气控制器件相关知识 3

（一）按钮、刀开关 3

（二）接触器 6

（三）中间继电器 9

（四）热继电器 10

（五）熔断器 11

三、基本控制相关知识 14

（一）电气图识图及绘图标准 14

（二）三相异步电动机单相启停控制 19

（三）三相异步电动机正反转控制线路 21

四、应用举例 23

（一）三相异步电动机带按钮互锁的正反转

控制的安装调试试车 23

（二）CA6140型普通车床电气控制 26

项目小结 29

习题及思考 29

项目二　Z3050型摇臂钻床电气控制

一、项目简述 31

（一）Z3050型摇臂钻床的主要构造和运动

情况 32

（二）摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求 32

（三）项目要求 33

二、电气控制器件相关知识 33

（一）行程开关 33

（二）低压断路器 35

（三）时间继电器 38

三、基本控制相关知识 40

（一）工作台自动往返控制 40

（二）三相异步电动机降压启动控制电路 41

四、应用举例 44

（一）电动机自动往返两边延时的控制线路 44

（二）时间原则控制的两台电动机启停控制

线路 46

（三）三相异步电动机正反转Y—△降压启动

控制 46

（四）Z3050型摇臂钻床电气控制线路分析及

故障排除 48

项目小结 52

习题及思考 53

项目三　卧式镗床及磨床电气控制

一、项目简述 54

（一）T68型卧式镗床的主要结构和运动

形式 54

（二）卧式镗床的电力拖动形式和控制要求 55

二、电气控制相关知识 56

（一）速度继电器 56

（二）双速异步电动机 56

三、基本控制相关知识 57

（一）双速电动机调速控制 57

（二）三相异步电动机制动控制电路 59

四、应用举例 62

（一）双速异步电动机低速启动高速运行

电气控制线路 62

（二）三相异步电动机可逆反接制动控制

线路 63

（三）三相异步电动机正反向能耗制动控制 64

（四）T68型卧式镗床电气控制线路分析 64

（五）M7130型平面磨床电气控制线路 69

项目小结 73

习题及思考 74

项目四　铣床电气控制

一、项目简述 75

（一）X62W万能铣床的主要结构和运动

形式 75

（二）铣床的电力拖动形式和控制要求 76

二、电气控制器件相关知识 77

（一）转换开关 77

（二）电磁离合器 80

三、基本控制相关知识 81

（一）顺序控制 81

（二）多地控制 82

四、应用举例 82

（一）从两地实现一台电动机的连续—点动

控制 82

（二）设计一个控制线路 83

（三）X62W型万能铣床电气控制线路

分析及故障排除 83

项目小结 90

习题及思考 91

项目五　桥式起重机电气控制

一、项目简述 92

（一）桥式起重机的结构及运动形式 92

（二）桥式起重机对电力拖动控制的主要

要求 94

二、电气控制器件相关知识 95

（一）电流继电器 95

（二）电压继电器 96

（三）电磁抱闸器 97

（四）凸轮控制器 98

三、基本控制线路 100

（一）绕线转子异步电动机转子串电阻启动

控制 101

（二）绕线转子异步电动机转子串频敏变阻器

启动控制 102

四、应用举例 103

（一）电动机正反转转子串频敏变阻器启动

线路 103

（二）凸轮控制器控制的桥式起重机小车

控制电路 104

（三）桥式起重机保护电路 107

（四）10 t交流桥式起重机控制线路分析 108

项目小结 109

习题及思考 110

第二部分　PLC应用

项目六　工作台自动往返PLC控制系统

一、项目简述 112

二、相关知识 113

（一）PLC基础知识 113

（二）PLC的基本结构、编程语言、工作

原理 116

（三）S7-200系列PLC的内部元器件 120

（四）S7-200系列PLC主要技术指标 125

（五）S7-200系列PLC常用基本逻辑指令 126

（六）系统设计过程及梯形图设计规则 133

（七）S7-200系列PLC的STEP-Micro/WIN

编程软件 136

三、应用举例 144

（一）异步电动机正反转PLC控制 145

（二）工作台自动往返PLC控制系统 146

（三）三相异步电动机的Y—Δ降压启动控制

系统 147

（四）自动门PLC控制系统 148

（五）送料小车3点往返运行PLC控制

系统 150

项目小结 152

习题及思考 152

项目七　昼夜报时器PLC控制系统

一、项目简述 154

二、相关知识 156

三、应用举例 157

（一）昼夜报时器PLC控制系统 157

（二）抢答器PLC控制系统 157

（三）两台电动机顺序启停PLC控制系统 159

（四）十字路口交通灯PLC控制系统 161

项目小结 163

习题及思考 164

项目八　全自动洗衣机PLC控制系统

一、项目简述 165

二、相关知识 166

（一）顺序控制功能图概述 166

（二）顺序控制指令 167

（三）顺序控制功能图的三要素 167

（四）顺序控制功能图的编程方法 167

三、应用举例 172

（一）顺序控制功能图在全自动洗衣机

控制中的应用 172

（二）顺序控制功能图在自动送料装车

系统中的应用 172

（三）顺序控制功能图在大、小球分类选择传送装置中的应用 176

（四）顺序控制功能图在十字路口交通灯

控制中的应用 178

（五）顺序控制功能图在液体混合中的

应用 180

（六）顺序控制功能图在电镀生产线上的应用

项目小结 181

习题及思考 182

项目九　广告牌循环彩灯PLC控制系统

一、项目简述 184

二、相关知识 184

（一）功能指令概述 184

（二）功能指令的形式 185

（三）S7-200 CPU控制程序的构成 185

（四）S7-200的程序控制指令 191

（五）数据处理指令 193

（六）高速计数器与高速脉冲输出指令 196

（七）PID回路控制指令 202

（八）西门子PLC的网络通信 205

三、应用举例 212

（一）广告牌循环彩灯的PLC控制 212

（二）运料小车多种工作方式的控制 213

（三）三相异步电动机Y—D降压启动

控制 215

（四）包装生产线产品累计和包装的PLC

控制 217

（五）西门子网络读写指令在包装机上的

应用 218

项目小结 221

习题及思考 221

项目十　综合控制系统

一、项目简述 222

（一）PLC系统可靠性设计 222

（二）PLC的常见故障和排除方法 224

二、相关知识 226

（一）西门子S7-200系列PLC对卧式镗床的

改造 226

（二）西门子S7-200系列PLC对Z3050

钻床的改造 230

（三）西门子S7-200系列PLC对X62W型

万能铣床的改造 233

（四）PLC在EAPS100柔性生产加工系统

中的综合应用 234

（五）PLC与变频器的综合控制

项目小结 244

习题及思考 244

参考文献

《电气控制与PLC应用（第3版）》是项目式教学的特色教材，每个项目都以实际工程案例引入，由浅入深地讲述相关理论知识和实际应用案例。全书共分两大部分：第一部分为电气控制，该部分以5个实际应用案例，系统地讲述了常用低压电器的结构、原理、符号、型号及其选择；讲述了电动机正反转、Y-△启动等典型电气控制线路的组成、原理及安装调试；同时对车、钻、镗、磨、铣等常用机床、还有常用的桥式起重机都进行了结构介绍、原理分析，并就这些机床设备的电气常见故障及排除方法进行了讲解。第二部分是PLC应用，该部分以国内广泛使用的德国西门子S7-200系列PLC为对象，通过4个最典型PLC的应用案例，详细地介绍了S7-200 PLC的结构组成、工作原理、内部元器件，同时还讲解了编程软件STEP7-Micro/WIN的使用、基本逻辑指令、顺序控制指令以及常用功能指令的使用，并通过典型应用案例讲述了PLC程序设计的方法和技能，最后通过S7-200 PLC对T68型卧式镗床、PLC对Z3050钻床、PLC对X62W型铣床的改造以及PLC在EAPS100柔性生产加工系统上料单元中的硬件和软件设计、PLC与变频器的综合控制5个典型应用案例，讲述了PLC综合控制系统的设计方法和技能。