具体描述
内容简介
《三菱Q系列PLC从入门到精通》从实际工程应用出发,以国内广泛使用的日本三菱公司Q系列PLC为对象,讲解了模块式、大中型PLC的基础与实际应用等方面的内容。本书共分12章,主要介绍了PLC的基本概况、Q系列PLC的硬件系统及内部资源、Q系列PLC编程软件和仿真软件的使用方法、Q系列PLC的顺控指令、Q系列PLC的基本指令、Q系列PLC的应用指令、Q系列PLC特殊扩展功能模块、PLC的通信与网络、触摸屏与变频器、PLC控制系统设计及实例、PLC的安装与维护等内容。 作者简介
陈忠平,主要从事单片机、PLC技术的教学与培训工作,积累了丰富的教学与培训经验。 目录
前言
第1 章 PLC 概况 1
1.1 PLC简介 1
1.1.1 PLC的定义 1
1.1.2 PLC的基本功能与特点 2
1.1.3 PLC的应用和分类 3
1.1.4 三菱PLC简介 7
1.2 PLC的组成及工作原理 8
1.2.1 PLC的组成 8
1.2.2 PLC的工作原理 14
1.3 PLC与其他顺序逻辑控制系统的比较 15
1.3.1 PLC与继电器控制系统的比较 15
1.3.2 PLC与微型计算机控制系统的比较 16
1.3.3 PLC与单片机控制系统的比较 17
1.3.4 PLC与DCS的比较 17
第2 章 Q 系列PLC 的硬件系统及内部资源 19
2.1 Q 系列PLC硬件系统的基本组成 19
2.1.1 基板 20
2.1.2 电源模块 22
2.1.3 CPU 模块 24
2.1.4 I/O 模块 25
2.1.5 网络/信息处理模块 27
2.1.6 特殊功能模块 28
2.2 各种CPU 模块的硬件性能及系统构成 29
2.2.1 基本型CPU 29
2.2.2 高性能型CPU 38
2.2.3 过程控制型CPU 46
2.2.4 运动控制型CPU 48
2.2.5 多CPU 系统 53
2.2.6 冗余系统 57
2.3 Q 系列PLC的I/O 地址分配及数据类型 61
2.3.1 Q 系列PLC的I/O 地址分配 61
2.3.2 数制 63
2.3.3 Q 系列PLC的数据类型 66
2.4 Q 系列PLC的内部资源 70
2.4.1 内部用户软元件 70
2.4.2 内部系统软元件 73
2.4.3 特殊功能软元件 76
2.4.4 嵌套与指针软元件 78
2.4.5 其他软元件 79
2.4.6 软元件的使用 79
第3 章 Q 系列PLC 编程软件的使用 82
3.1 PLC编程语言 82
3.1.1 PLC编程语言的国际标准 82
3.1.2 梯形图 83
3.1.3 语句表 85
3.1.4 顺序功能图 86
3.2 GXDeveloper编程软件概述 86
3.2.1 GXDeveloper编程软件简介 86
3.2.2 GXDeveloper编程软件的安装 87
3.2.3 GXDeveloper编程软件界面 88
3.3 GXDeveloper编程软件参数设定 90
3.3.1 PLC参数设定 90
3.3.2 网络参数设定 92
3.3.3 远程密码设定 92
3.3.4 冗余参数的设定 92
3.4 软元件注释及内存设置 94
3.4.1 创建软元件注释 94
3.4.2 删除软元件注释 95
3.4.3 设置注释类型 95
3.4.4 设置注释范围 96
3.4.5 软元件的内存设置 96
3.5 梯形图程序的编辑与标注化 99
3.5.1 工程及梯形图制作注意事项 99
3.5.2 程序的编写与编辑 104
3.5.3 程序的标准化 110
3.6 程序的读取/写入、调试与在线监控 113
3.6.1 PLC的连接设置 113
3.6.2 程序的读取与写入 114
3.6.3 程序的调试 114
3.6.4 程序的在线监控 118
3.7 故障诊断 123
3.7.1 CPU 诊断 123
3.7.2 网络诊断 123
3.7.3 CC Link、CC Link/LT诊断 128
3.7.4 以太网诊断 130
3.7.5 系统监视 134
3.7.6 在线模块更换 135
第4 章 Q 系列PLC 仿真软件的使用 137
4.1 GXSimulator概述 137
4.1.1 GXSimulator的特点 137
4.1.2 GXSimulator的功能 138
4.1.3 GXSimulator的限制和注意事项 139
4.2 GXSimulator的基本操作 142
4.2.1 从安装到调试的过程 142
4.2.2 GXSimulator初始化 142
4.2.3 GXSimulator的初始操作界面及退出 144
4.3 模拟外部机器运行的I/O 系统设定 145
4.3.1 I/O 系统设定说明 145
4.3.2 I/O 系统设定流程 148
4.3.3 时序图输入设定 148
4.3.4 软元件值输入设定 150
4.3.5 I/O 系统设定的执行 150
4.4 GXSimulator的串行通信功能 152
4.4.1 串行通信的连接方法 152
4.4.2 串行通信功能的操作顺序 153
4.4.3 串行通信功能的窗口说明 153
4.4.4 传送规格 154
4.4.5 通信状态 155
4.5 GXSimulator的模拟监测 156
4.5.1 软元件测试 156
4.5.2 I/O 系统设定监视 157
4.5.3 继电器内存监视 157
第5 章 Q 系列PLC 的顺控指令 161
5.1 顺控程序指令 161
5.1.1 基本位操作指令 161
5.1.2 块操作指令 167
5.1.3 堆栈与主控指令 170
5.1.4 置位与复位指令 173
5.1.5 脉冲触点指令 175
5.1.6 脉冲输出微分指令 176
5.1.7 取反指令 179
5.1.8 空操作及程序结束指令 179
5.2 定时器 180
5.2.1 定时器的分类 180
5.2.2 定时器的工作原理 181
5.2.3 定时器指令的应用举例 182
5.3 计数器 184
5.3.1 计数器的分类 184
5.3.2 普通计数器 185
5.3.3 中断计数器 186
5.3.4 计数器的应用举例 187
5.4 顺控程序指令的应用 190
5.4.1 三相交流异步电动机的星三角降压启动 190
5.4.2 用4个按钮控制一个信号灯 194
5.4.3 置位与复位指令实现的简易6组抢答器 196
第6 章 Q 系列PLC 的基本指令 201
6.1 指令的构成 201
6.1.1 指令的表示形式 201
6.1.2 数据长度和指令执行方式 202
6.1.3 操作数 202
6.2 比较操作指令 203
6.2.1 BIN 数据比较指令 203
6.2.2 浮点数比较指令 205
6.2.3 字符串数据比较指令 206
6.2.4 BIN 块数据比较指令 207
6.3 数据传送指令 209
6.3.1 BIN 数据传送指令 209
6.3.2 实数传送指令 210
6.3.3 字符串传送指令 211
6.3.4 取反传送指令 212
6.3.5 块数据传送指令 213
6.3.6 多点传送指令 214
6.3.7 数据交换指令 214
6.3.8 块数据交换指令 215
6.3.9 高低字节交换指令 216
6.4 数据转换指令 216
6.4.1 BIN 与BCD转换指令 217
6.4.2 实数与BIN 转换指令 219
6.4.3 BIN16与BIN32转换指令 220
6.4.4 BIN 数据与格雷码转换指令 221
6.5 算术运算指令 222
6.5.1 BIN 加、减法指令 222
6.5.2 BIN 乘、除法指令 225
6.5.3 BCD加、减法指令 229
6.5.4 BCD乘、除法指令 230
6.5.5 实数加、减法指令 231
6.5.6 实数乘、除法指令 232
6.5.7 字符串合并指令 233
6.5.8 BIN 加1、减1指令 234
6.6 程序分支指令 235
6.6.1 指针分支指令 236
6.6.2 跳转到结束指令 237
6.7 中断控制指令 238
6.7.1 中断因子 238
6.7.2 中断指令 239
6.8 方便指令 242
6.8.1 I/O 刷新指令 242
6.8.2 可逆计数器指令 243
6.8.3 示教定时器指令 245
6.8.4 特殊功能定时器指令 246
6.8.5 旋转工作台控制指令 248
6.8.6 斜坡信号指令 250
6.8.7 速度检测指令 251
6.8.8 固定周期脉冲输出指令 252
6.8.9 脉宽调制指令 252
6.8.10 矩阵输入指令 253
第7 章 Q 系列PLC 的应用指令 255
7.1 逻辑运算指令 255
7.1.1 逻辑“与”运算指令 255
7.1.2 逻辑“或”运算指令 256
7.1.3 逻辑“异或”运算指令 257
7.1.4 逻辑“同或”运算指令 259
7.2 循环与移位指令 260
7.2.1 循环右移、左移指令 260
7.2.2 带进位循环右移、左移指令 262
7.2.3 右移、左移n位指令 264
7.2.4 n位数据的右移、左移一位指令 265
7.2.5 n字数据的右移、左移一字指令 266
7.3 数据处理及控制指令 267
7.3.1 位处理指令 267
7.3.2 数据处理指令 268
7.3.3 数据表操作指令 284
7.3.4 数据控制指令 287
7.4 结构化指令 289
7.4.1 子程序调用及返回类指令 289
7.4.2 输出OFF调用类指令 294
7.4.3 循环控制类指令 296
7.4.4 刷新指令 297
7.4.5 梯形图变址修改指令 297
7.5 缓冲存储器与文件寄存器指令 299
7.5.1 缓冲存储器访问指令 299
7.5.2 文件寄存器切换指令 300
7.6 字符串处理指令 302
7.6.1 BIN 与ASCII码的数据转换指令 302
7.6.2 BCD与ASCII码的数据转换指令 303
7.6.3 读取软元件注释数据指令 304
7.6.4 字符串长度检测指令 304
7.6.5 BIN 与字符串的转换指令 305
7.6.6 实数与字符串数据的转换指令 307
7.6.7 取字符串数据指令 308
7.6.8 字符串的查找、选择和替换指令 310
7.6.9 BCD与实数转换指令 311
7.7 特殊函数指令 312
7.7.1 弧度与角度的转换指令 312
7.7.2 三角函数指令 312
7.7.3 反三角函数指令 313
7.7.4 平方根计算指令 315
7.7.5 指数与自然对数计算 316
7.8 显示打印与故障调试诊断指令 317
7.8.1 显示打印指令 317
7.8.2 故障调试诊断指令 319
7.9 时钟指令 320
7.9.1 读/写时钟数据指令 320
7.9.2 时钟数据加法/减法运算指令 321
7.9.3 改变时间数据格式指令 322
7.10 数据链接指令 323
7.10.1 数据链接读/写操作 323
7.10.2 网络刷新指令 324
7.10.3 路由信息的读取与登录指令 324
第8 章 Q 系列PLC 特殊扩展功能模块 327
8.1 模拟量输入模块 327
8.1.1 模拟量输入模块的性能指标 327
8.1.2 模拟量输入模块的接线方式 328
8.1.3 模拟量输入模块的缓冲存储器BFM 330
8.1.4 模拟量输入模块的开关设置 331
8.1.5 模拟量输入模块的编程示例 332
8.2 模拟量输出模块 334
8.2.1 模拟量输出模块的性能指标 334
8.2.2 模拟量输出模块的接线方式 335
8.2.3 模拟量输出模块的缓冲存储器BFM 336
8.2.4 模拟量输出模块的开关设置 338
8.2.5 模拟量输出模块的编程示例 339
8.3 温度控制模块 340
8.3.1 工作原理 340
8.3.2 温度控制模块的性能指标 341
8.3.3 温度控制模块的接线方式 342
8.3.4 温度控制模块的缓冲存储器BFM 344
8.3.5 温度控制模块的开关设置 346
8.3.6 温度控制模块的编程示例 347
8.4 高速计数控制模块 350
8.4.1 工作原理 350
8.4.2 高速计数控制模块的性能指标 350
8.4.3 高速计数器模块的连接方式 351
8.4.4 高速计数控制模块的缓冲存储器BFM 354
8.4.5 高速计数控制模块的开关设置 354
8.4.6 高速计数控制模块的编程示例 356
第9 章 PLC 的通信与网络 360
9.1 数据通信的基础知识 360
7
9.1.1 数据传输方式 360
9.1.2 串行通信的分类 361
9.1.3 串行通信的数据通路形式 363
9.1.4 串行通信的接口标准 363
9.1.5 通信介质 367
9.2 PLC网络系统 368
9.2.1 网络结构 368
9.2.2 网络协议 369
9.2.3 三菱PLC网络结构 370
9.2.4 三菱PLC以太网 371
9.2.5 三菱PLC局域网 373
9.2.6 三菱PLC现场总线CC Link 376
9.3 Q 系列网络模块 379
9.3.1 以太网模块 379
9.3.2 MELSECNET/H 网络模块 385
9.3.3 CC Link模块 391
9.3.4 串行通信模块 396
第10 章 触摸屏与变频器 410
10.1 触摸屏 410
10.1.1 触摸屏概述 410
10.1.2 触摸屏的基本功能 412
10.1.3 触摸屏的运行原理 414
10.1.4 触摸屏软件的使用 416
10.1.5 触摸屏在PLC控制中的应用实例 423
10.2 变频器 435
10.2.1 变频器概述 435
10.2.2 三菱FR A740变频器 440
10.2.3 变频器的应用实例 458
第11 章 PLC 控制系统设计及实例 463
11.1 PLC控制系统的设计 463
11.1.1 PLC控制系统的设计原则和内容 463
11.1.2 PLC控制系统的设计步骤 464
11.1.3 PLC硬件系统设计 465
11.1.4 PLC软件系统设计 469
11.2 PLC在电动机控制中的应用 471
11.2.1 异步电动机限位往返控制 471
11.2.2 异步电动机制动控制 474
8
11.2.3 异步电动机多速控制 476
11.2.4 异步电动机顺序启、停控制 480
11.3 PLC在机床电气控制系统中的应用 483
11.3.1 PLC在C6140普通车床中的应用 483
11.3.2 PLC在C650卧式车床中的应用 487
11.3.3 PLC在Z3040摇臂钻床中的应用 492
11.3.4 PLC在X62W 万能铣床中的应用 497
11.3.5 PLC在T68卧式镗床中的应用 503
11.4 PLC、触摸屏和变频器的综合应用 511
11.4.1 恒压供水系统的模拟控制 511
11.4.2 电动机15段速控制系统 519
第12 章 PLC 的安装与维护 532
12.1 PLC的安装 532
12.1.1 PLC的安装要求及注意事项 532
12.1.2 PLC的安装方法 533
12.2 配线 536
12.2.1 电源配线 536
12.2.2 连接器配线 538
12.3 Q 系列PLC的维护和检修 539
12.3.1 Q 系列PLC的维护检查 539
12.3.2 Q 系列PLC的故障分析方法 540
12.3.3 Q 系列PLC的错误代码 544
参考文献 554
《工业自动化PLC实战宝典:从基础原理到高级应用》 在日新月异的工业自动化浪潮中,可编程逻辑控制器(PLC)已成为驱动生产力提升的核心力量。本书旨在为广大工业自动化领域的从业者、爱好者以及学生提供一本系统、实用且深入的PLC技术参考。我们不局限于任何特定品牌或系列,而是从PLC最根本的原理入手,涵盖其在工业现场的广泛应用,力求打造一本真正面向实战的宝典。 本书内容概述: 第一部分:PLC基础原理与架构 1. 工业自动化的基石: 深入剖析工业自动化发展的历程,阐述PLC在其中扮演的关键角色。理解PLC如何取代传统的继电器控制系统,实现更高效、更灵活的自动化控制。 2. PLC的构成与工作原理: 详细介绍PLC的核心组成部分,包括中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出(I/O)模块、电源模块以及通信模块。解释CPU如何执行用户程序,并通过I/O模块实现对外部设备的感知与控制。 3. PLC的指令系统与编程语言: 全面解析PLC常用的编程语言,包括梯形图(Ladder Diagram, LD)、指令表(Instruction List, IL)、结构化文本(Structured Text, ST)、功能块图(Function Block Diagram, FBD)和顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC)等。重点讲解各语言的特点、适用场景以及基本指令的使用方法,如逻辑运算、定时器、计数器、比较指令、数学运算指令等。 4. PLC的输入/输出(I/O)原理: 详述数字量输入/输出(DI/DO)、模拟量输入/输出(AI/AO)的原理,以及光耦隔离、继电器输出、晶体管输出、模拟信号处理等关键技术。深入理解PLC如何与传感器、执行器等现场设备进行数据交换。 第二部分:PLC系统设计与配置 1. PLC系统选型指南: 提供一套科学的PLC系统选型方法,依据自动化任务的复杂性、I/O点数需求、通信要求、特殊功能需求、环境条件、成本预算等因素,指导读者如何选择合适的PLC类型和规格。 2. PLC硬件配置与安装: 详细讲解PLC硬件的安装步骤、机架选择、模块安装顺序、布线规范以及接地要求。强调安全操作规程和电气防护措施。 3. PLC软件环境搭建与使用: 介绍主流PLC编程软件的基本操作界面、项目创建、硬件组态、变量定义、程序编辑、在线调试等流程。教授如何高效地利用软件进行项目开发。 4. PLC通信技术: 深入探讨PLC的通信方式,包括串行通信(RS-232, RS-485)、以太网通信(TCP/IP)、现场总线(如Profibus, Profinet, CC-Link等)以及工业无线通信。讲解不同通信协议的应用场景和配置方法,为构建分布式控制系统奠定基础。 第三部分:PLC编程实践与高级应用 1. 常用控制逻辑设计: 结合大量实际案例,演示如何设计和实现各种常见的控制逻辑,如启停控制、互锁控制、连锁控制、顺序控制、PID闭环控制等。 2. 数据处理与运算: 讲解PLC在数据采集、数据处理、数值运算、报文处理等方面的应用。包括数据类型转换、数学函数应用、数据存储与读取、字符串处理等。 3. 定时器与计数器的深入应用: 详细介绍不同类型的定时器(TON, TOF, TP)和计数器(CTU, CTD, CTUD)的使用方法,并展示其在实际工程中的高级应用,如周期性任务触发、事件计数、延时启动、脉冲生成等。 4. 模拟量控制的实现: 聚焦模拟量信号的处理与控制,包括模拟量采集、滤波、 scaling(比例缩放)、PID调节器设计与参数整定,以及模拟量输出到变频器、伺服驱动器等设备的控制。 5. PLC与HMI(人机界面)的集成: 讲解PLC与HMI的通信连接,以及如何在HMI上设计直观的监控画面、数据显示、报警处理和操作输入。演示如何实现PLC数据在HMI上的实时显示与交互。 6. PLC故障诊断与排除: 提供一套系统性的PLC故障诊断方法,包括硬件故障、软件故障、通信故障的识别与定位。教授利用PLC的诊断功能、在线监视工具以及外部测量设备进行故障排除的技巧。 7. PLC安全与防护: 探讨PLC系统在网络安全方面的挑战,介绍基本的安全防护措施,如密码保护、访问控制、固件更新、网络隔离等,保障工业控制系统的稳定运行。 第四部分:PLC项目案例分析与进阶 1. 典型工业应用案例解析: 选取不同行业的典型自动化控制案例,如生产线控制、包装机控制、水泵控制、恒压供水系统、注塑机控制等,详细分析其PLC控制方案的设计思路、程序结构和关键技术要点。 2. PLC与运动控制的结合: 介绍PLC在伺服驱动器、步进电机等运动控制领域的应用,讲解如何通过PLC实现精确的位置控制、速度控制和力矩控制。 3. PLC与其他工业设备集成: 探讨PLC与其他自动化设备,如视觉系统、工业机器人、称重模块等的集成应用,实现更复杂的自动化解决方案。 4. PLC的未来发展趋势: 展望PLC技术在物联网(IoT)、人工智能(AI)、边缘计算等新兴技术驱动下的发展方向,如增强的网络通信能力、更高的计算性能、更强的安全防护以及更易于集成的特性。 本书特色: 原理与实践并重: 理论讲解深入浅出,结合丰富的工程实践案例,确保读者既能理解底层原理,又能掌握实际操作技能。 系统全面: 涵盖PLC从基础到高级的各个方面,为读者构建完整的知识体系。 语言易懂: 避免过于专业的晦涩术语,力求用清晰、简洁的语言阐述复杂的技术概念。 面向读者: 无论您是初学者还是有一定经验的工程师,都能从本书中找到适合自己的内容。 通过学习本书,读者将能够独立完成PLC系统的选型、设计、编程、调试和维护工作,显著提升在工业自动化领域的专业技能和解决实际问题的能力。我们相信,这是一本您在工业自动化道路上不可或缺的得力助手。
这本书不仅内容丰富,而且在学习方法上也给了我很大的启发。作者在讲解过程中,常常会引导读者思考,提出一些开放性的问题,鼓励读者去探索和发现。这种互动式的学习方式,让我在阅读的过程中始终保持着高度的参与感。例如,在讲解某个控制逻辑时,作者会先描述一个实际的控制需求,然后让读者尝试自己设计一个解决方案,之后再给出自己的解析。这种方式让我能够主动思考,而不是被动接受。我尤其欣赏书中关于程序优化的讲解。作者不仅仅是教我们如何编写能工作的程序,更重要的是教我们如何编写高效、简洁、易于维护的程序。他分享了很多实用的编程技巧和优化方法,比如如何减少冗余指令、如何使用子程序来提高代码的可读性、如何进行有效的错误处理等。这些技巧让我受益匪浅,让我在编写程序时能够事半功倍。而且,书中还提供了大量的练习题和思考题,这些题目都非常有针对性,能够帮助我巩固所学知识,并加深对PLC编程的理解。通过完成这些题目,我感觉自己的编程能力得到了显著提升。