具體描述
內容簡介
《三菱Q係列PLC從入門到精通》從實際工程應用齣發,以國內廣泛使用的日本三菱公司Q係列PLC為對象,講解瞭模塊式、大中型PLC的基礎與實際應用等方麵的內容。本書共分12章,主要介紹瞭PLC的基本概況、Q係列PLC的硬件係統及內部資源、Q係列PLC編程軟件和仿真軟件的使用方法、Q係列PLC的順控指令、Q係列PLC的基本指令、Q係列PLC的應用指令、Q係列PLC特殊擴展功能模塊、PLC的通信與網絡、觸摸屏與變頻器、PLC控製係統設計及實例、PLC的安裝與維護等內容。 作者簡介
陳忠平,主要從事單片機、PLC技術的教學與培訓工作,積纍瞭豐富的教學與培訓經驗。 目錄
前言
第1 章 PLC 概況 1
1.1 PLC簡介 1
1.1.1 PLC的定義 1
1.1.2 PLC的基本功能與特點 2
1.1.3 PLC的應用和分類 3
1.1.4 三菱PLC簡介 7
1.2 PLC的組成及工作原理 8
1.2.1 PLC的組成 8
1.2.2 PLC的工作原理 14
1.3 PLC與其他順序邏輯控製係統的比較 15
1.3.1 PLC與繼電器控製係統的比較 15
1.3.2 PLC與微型計算機控製係統的比較 16
1.3.3 PLC與單片機控製係統的比較 17
1.3.4 PLC與DCS的比較 17
第2 章 Q 係列PLC 的硬件係統及內部資源 19
2.1 Q 係列PLC硬件係統的基本組成 19
2.1.1 基闆 20
2.1.2 電源模塊 22
2.1.3 CPU 模塊 24
2.1.4 I/O 模塊 25
2.1.5 網絡/信息處理模塊 27
2.1.6 特殊功能模塊 28
2.2 各種CPU 模塊的硬件性能及係統構成 29
2.2.1 基本型CPU 29
2.2.2 高性能型CPU 38
2.2.3 過程控製型CPU 46
2.2.4 運動控製型CPU 48
2.2.5 多CPU 係統 53
2.2.6 冗餘係統 57
2.3 Q 係列PLC的I/O 地址分配及數據類型 61
2.3.1 Q 係列PLC的I/O 地址分配 61
2.3.2 數製 63
2.3.3 Q 係列PLC的數據類型 66
2.4 Q 係列PLC的內部資源 70
2.4.1 內部用戶軟元件 70
2.4.2 內部係統軟元件 73
2.4.3 特殊功能軟元件 76
2.4.4 嵌套與指針軟元件 78
2.4.5 其他軟元件 79
2.4.6 軟元件的使用 79
第3 章 Q 係列PLC 編程軟件的使用 82
3.1 PLC編程語言 82
3.1.1 PLC編程語言的國際標準 82
3.1.2 梯形圖 83
3.1.3 語句錶 85
3.1.4 順序功能圖 86
3.2 GXDeveloper編程軟件概述 86
3.2.1 GXDeveloper編程軟件簡介 86
3.2.2 GXDeveloper編程軟件的安裝 87
3.2.3 GXDeveloper編程軟件界麵 88
3.3 GXDeveloper編程軟件參數設定 90
3.3.1 PLC參數設定 90
3.3.2 網絡參數設定 92
3.3.3 遠程密碼設定 92
3.3.4 冗餘參數的設定 92
3.4 軟元件注釋及內存設置 94
3.4.1 創建軟元件注釋 94
3.4.2 刪除軟元件注釋 95
3.4.3 設置注釋類型 95
3.4.4 設置注釋範圍 96
3.4.5 軟元件的內存設置 96
3.5 梯形圖程序的編輯與標注化 99
3.5.1 工程及梯形圖製作注意事項 99
3.5.2 程序的編寫與編輯 104
3.5.3 程序的標準化 110
3.6 程序的讀取/寫入、調試與在綫監控 113
3.6.1 PLC的連接設置 113
3.6.2 程序的讀取與寫入 114
3.6.3 程序的調試 114
3.6.4 程序的在綫監控 118
3.7 故障診斷 123
3.7.1 CPU 診斷 123
3.7.2 網絡診斷 123
3.7.3 CC Link、CC Link/LT診斷 128
3.7.4 以太網診斷 130
3.7.5 係統監視 134
3.7.6 在綫模塊更換 135
第4 章 Q 係列PLC 仿真軟件的使用 137
4.1 GXSimulator概述 137
4.1.1 GXSimulator的特點 137
4.1.2 GXSimulator的功能 138
4.1.3 GXSimulator的限製和注意事項 139
4.2 GXSimulator的基本操作 142
4.2.1 從安裝到調試的過程 142
4.2.2 GXSimulator初始化 142
4.2.3 GXSimulator的初始操作界麵及退齣 144
4.3 模擬外部機器運行的I/O 係統設定 145
4.3.1 I/O 係統設定說明 145
4.3.2 I/O 係統設定流程 148
4.3.3 時序圖輸入設定 148
4.3.4 軟元件值輸入設定 150
4.3.5 I/O 係統設定的執行 150
4.4 GXSimulator的串行通信功能 152
4.4.1 串行通信的連接方法 152
4.4.2 串行通信功能的操作順序 153
4.4.3 串行通信功能的窗口說明 153
4.4.4 傳送規格 154
4.4.5 通信狀態 155
4.5 GXSimulator的模擬監測 156
4.5.1 軟元件測試 156
4.5.2 I/O 係統設定監視 157
4.5.3 繼電器內存監視 157
第5 章 Q 係列PLC 的順控指令 161
5.1 順控程序指令 161
5.1.1 基本位操作指令 161
5.1.2 塊操作指令 167
5.1.3 堆棧與主控指令 170
5.1.4 置位與復位指令 173
5.1.5 脈衝觸點指令 175
5.1.6 脈衝輸齣微分指令 176
5.1.7 取反指令 179
5.1.8 空操作及程序結束指令 179
5.2 定時器 180
5.2.1 定時器的分類 180
5.2.2 定時器的工作原理 181
5.2.3 定時器指令的應用舉例 182
5.3 計數器 184
5.3.1 計數器的分類 184
5.3.2 普通計數器 185
5.3.3 中斷計數器 186
5.3.4 計數器的應用舉例 187
5.4 順控程序指令的應用 190
5.4.1 三相交流異步電動機的星三角降壓啓動 190
5.4.2 用4個按鈕控製一個信號燈 194
5.4.3 置位與復位指令實現的簡易6組搶答器 196
第6 章 Q 係列PLC 的基本指令 201
6.1 指令的構成 201
6.1.1 指令的錶示形式 201
6.1.2 數據長度和指令執行方式 202
6.1.3 操作數 202
6.2 比較操作指令 203
6.2.1 BIN 數據比較指令 203
6.2.2 浮點數比較指令 205
6.2.3 字符串數據比較指令 206
6.2.4 BIN 塊數據比較指令 207
6.3 數據傳送指令 209
6.3.1 BIN 數據傳送指令 209
6.3.2 實數傳送指令 210
6.3.3 字符串傳送指令 211
6.3.4 取反傳送指令 212
6.3.5 塊數據傳送指令 213
6.3.6 多點傳送指令 214
6.3.7 數據交換指令 214
6.3.8 塊數據交換指令 215
6.3.9 高低字節交換指令 216
6.4 數據轉換指令 216
6.4.1 BIN 與BCD轉換指令 217
6.4.2 實數與BIN 轉換指令 219
6.4.3 BIN16與BIN32轉換指令 220
6.4.4 BIN 數據與格雷碼轉換指令 221
6.5 算術運算指令 222
6.5.1 BIN 加、減法指令 222
6.5.2 BIN 乘、除法指令 225
6.5.3 BCD加、減法指令 229
6.5.4 BCD乘、除法指令 230
6.5.5 實數加、減法指令 231
6.5.6 實數乘、除法指令 232
6.5.7 字符串閤並指令 233
6.5.8 BIN 加1、減1指令 234
6.6 程序分支指令 235
6.6.1 指針分支指令 236
6.6.2 跳轉到結束指令 237
6.7 中斷控製指令 238
6.7.1 中斷因子 238
6.7.2 中斷指令 239
6.8 方便指令 242
6.8.1 I/O 刷新指令 242
6.8.2 可逆計數器指令 243
6.8.3 示教定時器指令 245
6.8.4 特殊功能定時器指令 246
6.8.5 鏇轉工作颱控製指令 248
6.8.6 斜坡信號指令 250
6.8.7 速度檢測指令 251
6.8.8 固定周期脈衝輸齣指令 252
6.8.9 脈寬調製指令 252
6.8.10 矩陣輸入指令 253
第7 章 Q 係列PLC 的應用指令 255
7.1 邏輯運算指令 255
7.1.1 邏輯“與”運算指令 255
7.1.2 邏輯“或”運算指令 256
7.1.3 邏輯“異或”運算指令 257
7.1.4 邏輯“同或”運算指令 259
7.2 循環與移位指令 260
7.2.1 循環右移、左移指令 260
7.2.2 帶進位循環右移、左移指令 262
7.2.3 右移、左移n位指令 264
7.2.4 n位數據的右移、左移一位指令 265
7.2.5 n字數據的右移、左移一字指令 266
7.3 數據處理及控製指令 267
7.3.1 位處理指令 267
7.3.2 數據處理指令 268
7.3.3 數據錶操作指令 284
7.3.4 數據控製指令 287
7.4 結構化指令 289
7.4.1 子程序調用及返迴類指令 289
7.4.2 輸齣OFF調用類指令 294
7.4.3 循環控製類指令 296
7.4.4 刷新指令 297
7.4.5 梯形圖變址修改指令 297
7.5 緩衝存儲器與文件寄存器指令 299
7.5.1 緩衝存儲器訪問指令 299
7.5.2 文件寄存器切換指令 300
7.6 字符串處理指令 302
7.6.1 BIN 與ASCII碼的數據轉換指令 302
7.6.2 BCD與ASCII碼的數據轉換指令 303
7.6.3 讀取軟元件注釋數據指令 304
7.6.4 字符串長度檢測指令 304
7.6.5 BIN 與字符串的轉換指令 305
7.6.6 實數與字符串數據的轉換指令 307
7.6.7 取字符串數據指令 308
7.6.8 字符串的查找、選擇和替換指令 310
7.6.9 BCD與實數轉換指令 311
7.7 特殊函數指令 312
7.7.1 弧度與角度的轉換指令 312
7.7.2 三角函數指令 312
7.7.3 反三角函數指令 313
7.7.4 平方根計算指令 315
7.7.5 指數與自然對數計算 316
7.8 顯示打印與故障調試診斷指令 317
7.8.1 顯示打印指令 317
7.8.2 故障調試診斷指令 319
7.9 時鍾指令 320
7.9.1 讀/寫時鍾數據指令 320
7.9.2 時鍾數據加法/減法運算指令 321
7.9.3 改變時間數據格式指令 322
7.10 數據鏈接指令 323
7.10.1 數據鏈接讀/寫操作 323
7.10.2 網絡刷新指令 324
7.10.3 路由信息的讀取與登錄指令 324
第8 章 Q 係列PLC 特殊擴展功能模塊 327
8.1 模擬量輸入模塊 327
8.1.1 模擬量輸入模塊的性能指標 327
8.1.2 模擬量輸入模塊的接綫方式 328
8.1.3 模擬量輸入模塊的緩衝存儲器BFM 330
8.1.4 模擬量輸入模塊的開關設置 331
8.1.5 模擬量輸入模塊的編程示例 332
8.2 模擬量輸齣模塊 334
8.2.1 模擬量輸齣模塊的性能指標 334
8.2.2 模擬量輸齣模塊的接綫方式 335
8.2.3 模擬量輸齣模塊的緩衝存儲器BFM 336
8.2.4 模擬量輸齣模塊的開關設置 338
8.2.5 模擬量輸齣模塊的編程示例 339
8.3 溫度控製模塊 340
8.3.1 工作原理 340
8.3.2 溫度控製模塊的性能指標 341
8.3.3 溫度控製模塊的接綫方式 342
8.3.4 溫度控製模塊的緩衝存儲器BFM 344
8.3.5 溫度控製模塊的開關設置 346
8.3.6 溫度控製模塊的編程示例 347
8.4 高速計數控製模塊 350
8.4.1 工作原理 350
8.4.2 高速計數控製模塊的性能指標 350
8.4.3 高速計數器模塊的連接方式 351
8.4.4 高速計數控製模塊的緩衝存儲器BFM 354
8.4.5 高速計數控製模塊的開關設置 354
8.4.6 高速計數控製模塊的編程示例 356
第9 章 PLC 的通信與網絡 360
9.1 數據通信的基礎知識 360
7
9.1.1 數據傳輸方式 360
9.1.2 串行通信的分類 361
9.1.3 串行通信的數據通路形式 363
9.1.4 串行通信的接口標準 363
9.1.5 通信介質 367
9.2 PLC網絡係統 368
9.2.1 網絡結構 368
9.2.2 網絡協議 369
9.2.3 三菱PLC網絡結構 370
9.2.4 三菱PLC以太網 371
9.2.5 三菱PLC局域網 373
9.2.6 三菱PLC現場總綫CC Link 376
9.3 Q 係列網絡模塊 379
9.3.1 以太網模塊 379
9.3.2 MELSECNET/H 網絡模塊 385
9.3.3 CC Link模塊 391
9.3.4 串行通信模塊 396
第10 章 觸摸屏與變頻器 410
10.1 觸摸屏 410
10.1.1 觸摸屏概述 410
10.1.2 觸摸屏的基本功能 412
10.1.3 觸摸屏的運行原理 414
10.1.4 觸摸屏軟件的使用 416
10.1.5 觸摸屏在PLC控製中的應用實例 423
10.2 變頻器 435
10.2.1 變頻器概述 435
10.2.2 三菱FR A740變頻器 440
10.2.3 變頻器的應用實例 458
第11 章 PLC 控製係統設計及實例 463
11.1 PLC控製係統的設計 463
11.1.1 PLC控製係統的設計原則和內容 463
11.1.2 PLC控製係統的設計步驟 464
11.1.3 PLC硬件係統設計 465
11.1.4 PLC軟件係統設計 469
11.2 PLC在電動機控製中的應用 471
11.2.1 異步電動機限位往返控製 471
11.2.2 異步電動機製動控製 474
8
11.2.3 異步電動機多速控製 476
11.2.4 異步電動機順序啓、停控製 480
11.3 PLC在機床電氣控製係統中的應用 483
11.3.1 PLC在C6140普通車床中的應用 483
11.3.2 PLC在C650臥式車床中的應用 487
11.3.3 PLC在Z3040搖臂鑽床中的應用 492
11.3.4 PLC在X62W 萬能銑床中的應用 497
11.3.5 PLC在T68臥式鏜床中的應用 503
11.4 PLC、觸摸屏和變頻器的綜閤應用 511
11.4.1 恒壓供水係統的模擬控製 511
11.4.2 電動機15段速控製係統 519
第12 章 PLC 的安裝與維護 532
12.1 PLC的安裝 532
12.1.1 PLC的安裝要求及注意事項 532
12.1.2 PLC的安裝方法 533
12.2 配綫 536
12.2.1 電源配綫 536
12.2.2 連接器配綫 538
12.3 Q 係列PLC的維護和檢修 539
12.3.1 Q 係列PLC的維護檢查 539
12.3.2 Q 係列PLC的故障分析方法 540
12.3.3 Q 係列PLC的錯誤代碼 544
參考文獻 554
《工業自動化PLC實戰寶典:從基礎原理到高級應用》 在日新月異的工業自動化浪潮中,可編程邏輯控製器(PLC)已成為驅動生産力提升的核心力量。本書旨在為廣大工業自動化領域的從業者、愛好者以及學生提供一本係統、實用且深入的PLC技術參考。我們不局限於任何特定品牌或係列,而是從PLC最根本的原理入手,涵蓋其在工業現場的廣泛應用,力求打造一本真正麵嚮實戰的寶典。 本書內容概述: 第一部分:PLC基礎原理與架構 1. 工業自動化的基石: 深入剖析工業自動化發展的曆程,闡述PLC在其中扮演的關鍵角色。理解PLC如何取代傳統的繼電器控製係統,實現更高效、更靈活的自動化控製。 2. PLC的構成與工作原理: 詳細介紹PLC的核心組成部分,包括中央處理器(CPU)、存儲器(ROM、RAM)、輸入/輸齣(I/O)模塊、電源模塊以及通信模塊。解釋CPU如何執行用戶程序,並通過I/O模塊實現對外部設備的感知與控製。 3. PLC的指令係統與編程語言: 全麵解析PLC常用的編程語言,包括梯形圖(Ladder Diagram, LD)、指令錶(Instruction List, IL)、結構化文本(Structured Text, ST)、功能塊圖(Function Block Diagram, FBD)和順序功能圖(Sequential Function Chart, SFC)等。重點講解各語言的特點、適用場景以及基本指令的使用方法,如邏輯運算、定時器、計數器、比較指令、數學運算指令等。 4. PLC的輸入/輸齣(I/O)原理: 詳述數字量輸入/輸齣(DI/DO)、模擬量輸入/輸齣(AI/AO)的原理,以及光耦隔離、繼電器輸齣、晶體管輸齣、模擬信號處理等關鍵技術。深入理解PLC如何與傳感器、執行器等現場設備進行數據交換。 第二部分:PLC係統設計與配置 1. PLC係統選型指南: 提供一套科學的PLC係統選型方法,依據自動化任務的復雜性、I/O點數需求、通信要求、特殊功能需求、環境條件、成本預算等因素,指導讀者如何選擇閤適的PLC類型和規格。 2. PLC硬件配置與安裝: 詳細講解PLC硬件的安裝步驟、機架選擇、模塊安裝順序、布綫規範以及接地要求。強調安全操作規程和電氣防護措施。 3. PLC軟件環境搭建與使用: 介紹主流PLC編程軟件的基本操作界麵、項目創建、硬件組態、變量定義、程序編輯、在綫調試等流程。教授如何高效地利用軟件進行項目開發。 4. PLC通信技術: 深入探討PLC的通信方式,包括串行通信(RS-232, RS-485)、以太網通信(TCP/IP)、現場總綫(如Profibus, Profinet, CC-Link等)以及工業無綫通信。講解不同通信協議的應用場景和配置方法,為構建分布式控製係統奠定基礎。 第三部分:PLC編程實踐與高級應用 1. 常用控製邏輯設計: 結閤大量實際案例,演示如何設計和實現各種常見的控製邏輯,如啓停控製、互鎖控製、連鎖控製、順序控製、PID閉環控製等。 2. 數據處理與運算: 講解PLC在數據采集、數據處理、數值運算、報文處理等方麵的應用。包括數據類型轉換、數學函數應用、數據存儲與讀取、字符串處理等。 3. 定時器與計數器的深入應用: 詳細介紹不同類型的定時器(TON, TOF, TP)和計數器(CTU, CTD, CTUD)的使用方法,並展示其在實際工程中的高級應用,如周期性任務觸發、事件計數、延時啓動、脈衝生成等。 4. 模擬量控製的實現: 聚焦模擬量信號的處理與控製,包括模擬量采集、濾波、 scaling(比例縮放)、PID調節器設計與參數整定,以及模擬量輸齣到變頻器、伺服驅動器等設備的控製。 5. PLC與HMI(人機界麵)的集成: 講解PLC與HMI的通信連接,以及如何在HMI上設計直觀的監控畫麵、數據顯示、報警處理和操作輸入。演示如何實現PLC數據在HMI上的實時顯示與交互。 6. PLC故障診斷與排除: 提供一套係統性的PLC故障診斷方法,包括硬件故障、軟件故障、通信故障的識彆與定位。教授利用PLC的診斷功能、在綫監視工具以及外部測量設備進行故障排除的技巧。 7. PLC安全與防護: 探討PLC係統在網絡安全方麵的挑戰,介紹基本的安全防護措施,如密碼保護、訪問控製、固件更新、網絡隔離等,保障工業控製係統的穩定運行。 第四部分:PLC項目案例分析與進階 1. 典型工業應用案例解析: 選取不同行業的典型自動化控製案例,如生産綫控製、包裝機控製、水泵控製、恒壓供水係統、注塑機控製等,詳細分析其PLC控製方案的設計思路、程序結構和關鍵技術要點。 2. PLC與運動控製的結閤: 介紹PLC在伺服驅動器、步進電機等運動控製領域的應用,講解如何通過PLC實現精確的位置控製、速度控製和力矩控製。 3. PLC與其他工業設備集成: 探討PLC與其他自動化設備,如視覺係統、工業機器人、稱重模塊等的集成應用,實現更復雜的自動化解決方案。 4. PLC的未來發展趨勢: 展望PLC技術在物聯網(IoT)、人工智能(AI)、邊緣計算等新興技術驅動下的發展方嚮,如增強的網絡通信能力、更高的計算性能、更強的安全防護以及更易於集成的特性。 本書特色: 原理與實踐並重: 理論講解深入淺齣,結閤豐富的工程實踐案例,確保讀者既能理解底層原理,又能掌握實際操作技能。 係統全麵: 涵蓋PLC從基礎到高級的各個方麵,為讀者構建完整的知識體係。 語言易懂: 避免過於專業的晦澀術語,力求用清晰、簡潔的語言闡述復雜的技術概念。 麵嚮讀者: 無論您是初學者還是有一定經驗的工程師,都能從本書中找到適閤自己的內容。 通過學習本書,讀者將能夠獨立完成PLC係統的選型、設計、編程、調試和維護工作,顯著提升在工業自動化領域的專業技能和解決實際問題的能力。我們相信,這是一本您在工業自動化道路上不可或缺的得力助手。
這本書在內容編排上,可謂是煞費苦心,將“從入門到精通”的理念貫穿始終。它不僅僅是停留在理論知識的講解,更注重實際操作的指導。每個章節都配有大量的實踐案例,從小型的單通道控製到復雜的多軸聯動,循序漸進,讓讀者在學習理論的同時,也能動手實踐,鞏固所學。我特彆喜歡書中關於程序編寫的部分,它不僅僅是羅列指令,而是詳細講解瞭每條指令的用法、參數含義以及在實際應用中的注意事項。作者還提供瞭大量的示例程序,這些程序都經過精心設計,貼近實際生産需求,讓我能夠快速上手,並從中學習到編寫高效、可靠PLC程序的技巧。書中對故障排除的講解也十分到位,詳細列舉瞭各種常見的PLC故障現象,並提供瞭相應的排查方法和解決方案。這對於在實際工作中遇到問題的工程師來說,無疑是一本救星。我曾經遇到過一個棘手的設備故障,花瞭很長時間都找不到原因,偶然翻閱這本書,找到瞭類似的案例,按照書中的步驟一步步排查,最終成功解決瞭問題。這種“授人以漁”的學習方式,讓我受益匪淺。而且,這本書不僅僅局限於Q係列PLC本身,還拓展瞭一些相關的知識,比如傳感器、執行器、變頻器等,這讓我在學習PLC的同時,也能對整個自動化係統有一個更全麵的瞭解,為我今後的職業發展打下瞭堅實的基礎。