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三菱PLC应用100例 第3版

本书以国内广泛使用的三菱FX系列PLC为主体，按基础知识、应用提高的结构体系，由浅入深、循序渐进地介绍了三菱PLC的结构原理及硬件知识、指令系统、基本控制编程、**功能模块、PLC系统通信、PLC与人机界面、PLC应用系统控制设计等综合内容，各部分内容既注重系统、全面、新颖，又力求叙述简练、层次分明、通俗易懂。所有实例均按"实例说明，实例实现，实例分析”的模式进行编写，理论知识和工程实际应用并重。本书具有极强的针对性、可读性和实用性，将是学习者不可多得的好书。

第1章  可编程控制器（PLC）概述 与电气技术基础    1

1.1  可编程控制器的产生与发展    1

1.1.1  PLC的产生及定义    1

1.1.2  PLC 的发展    2

1.2  PLC的特点与功能    4

1.2.1  PLC的特点    4

1.2.2  PLC的功能    6

1.3  PLC的结构与分类    7

1.3.1  PLC的结构    7

1.3.2  PLC的分类    11

1.4  PLC的编程语言    11

1.4.1  梯形图    12

1.4.2  语句表    14

1.4.3  顺序功能图    14

1.4.4  功能块图    15

1.4.5  结构文本    15

1.5  电气技术基础    15

1.5.1  常用低压电器简介    16

1.5.2  电气控制线路的绘图规则    22

1.5.3  电气控制线路的保护类型    24

思考题    27

第2章  认识三菱PLC    28

2.1  认识三菱PLC的硬件    28

实例1：单输入/单输出控制    28

2.1.1  三菱PLC的基本结构    28

2.1.2  三菱FX系列PLC的主机 模块    31

2.1.3  三菱PLC的I/O接线    34

2.2  理解三菱PLC的工作原理    35

实例2：加电输出禁止程序    35

2.2.1  PLC的工作原理    36

2.2.2  用户程序循环扫描执行    40

2.3  三菱PLC的程序开发过程    40

实例3：电动机的启/停控制    40

2.3.1  PLC的程序开发环境    41

2.3.2  电动机启/停控制程序的开发 过程    45

2.4  编程器的使用    56

2.4.1  编程器简介    56

2.4.2  编程器的基本操作    59

2.4.3  编程器对程序的监视    62

思考题    65

第3章  三菱FX2N的指令系统    66

3.1  FX2N的软元件    66

3.1.1  输入继电器    66

3.1.2  输出继电器    67

3.1.3  辅助继电器    67

3.1.4  状态继电器    69

3.1.5  定时器    70

3.1.6  计数器    71

3.1.7  数据寄存器    75

3.1.8  变址寄存器    76

3.1.9  指针    76

3.1.10  常数    77

3.2  FX2N的基本逻辑指令    77

3.2.1  逻辑取及线圈驱动指令    77

实例4：逻辑取及线圈驱动指令的 应用    78

3.2.2  触点串联指令    79

3.2.3  触点并联指令    79

实例5：触点串联指令和触点并联 指令的应用    80

3.2.4  串联电路块并联指令    81

3.2.5  并联电路块串联指令    82

实例6：串联电路块并联指令和并联电路块串联指令的应用    82

3.2.6  边沿检测脉冲指令    83

实例7：边沿检测脉冲指令的 应用    84...........

三菱FX3U PLC应用基础与编程入门

电工学习PLC控制技术，已经是电工行业的新常态。编写一本适合广大电工学习PLC控制技术的入门书就非常有必要。本书就是针对广大工作在生产1线的具备有初中以上文化程度的广大电工朋友而编写的一本完全自学入门书。电工朋友通过自学本书并结合实践操作，能够在较短时间里学到PLC相关的基础知识、硬件电路知识、软件操作知识和程序设计知识。学完本书能够具备初步掌握并设计PLC开关量控制应用系统的能力。为进一步学习PLC在模拟量控制、运动量控制和通信控制中应用打下了坚实的基础。为适应广大电工朋友方便自学和自学需求，本书在编写上增加了本章学习指导、习题和本章水平测试。本章学习指导简要地介绍了本章知识学习的重点和难点，每一小节后的习题是供读者在学习本节知识后的复习和测试用。本章水平测试是读者对本章知识学习掌握和应用程度的考核。
第1章 谈谈工控技术的学习1
第1章 PLC学习基础6
1.1 数制、码制和逻辑运算7
1.1.1 数制及其表示7
1.1.2 数制的转换11
1.1.3 数的运算14
1.1.4 编码16
1.1.5 基本逻辑运算21
1.1.6 逻辑代数24
1.1.7 逻辑位运算26
1.2 PLC基础知识28
1.2.1 了解PLC28
1.2.2 PLC基本结构33
1.2.3 PLC工作原理36
1.2.4 PLC中数的表示39
1.2.6 PLC编程语言42
1.3 PLC外部设备知识45
1.3.1 PLC外部设备简述45
1.3.2 I/O端口连接元器件和设备46
1.3.3 扩展和通信端口连接设备56
1.4 学点电子电路知识58
1.4.1 常用半导体元件及其开关特性58
1.4.2 信号传输电路组成与回路分析法62
1.4.3 FX2N PLC输入端口电路连接64
第2章 PLC应用基础71
2.1 型号命名与性能规格72
2.1.1 简介72
2.1.2 型号命名与产品规格78
2.1.3 性能规格83
2.1.4 资料手册86
2.2 I/O端口与连接88
2.2.1 端口编号分配与端子排列88
2.2.2 输入端口与连接95
2.2.3 输出端口与连接101
2.3 系统扩展与组成107
2.3.1 PLC控制系统的扩展107
2.3.2 PLC控制系统的组成109
2.4 测试、安装、故障与维护保养120
2.4.1 测试120
2.4.2 安装125
2.4.3 故障和干扰131
2.4.4 维护保养141
第3章 FX3U PLC编程基础148
3.1 编程预备知识150
3.1.1 脉冲信号与时序图150
3.1.2 指令、指令格式和寻址方式153
3.1.3 位和字157
3.1.4 编程软元件158
3.1.5 堆栈与嵌套165
3.2 梯形图167
3.2.1 梯形图结构167
3.2.2 梯形图的编程基本规则173
3.3 基本指令系统175
3.3.1 简述175
3.3.2 触点指令177
3.3.3 输出及功能操作指令183
3.3.4 逻辑结果操作指令205
3.3.5 指令语句表程序应用指令210
3.4 基本指令系统补充220
3.4.1 触点比较指令220
3.4.2 常用功能指令介绍224
3.4.3 常用特殊辅助继电器和特殊数据寄存器234
第4章 定时器和计数器249
4.1 定时器250
4.1.1 时间继电器250
4.1.2 三菱FX3U PLC内部定时器254
4.1.3 定时器定时时间设定260
4.1.4 时间控制功能指令与内部时钟268
4.1.5 定时器控制程序设计274
4.2 计数器281
4.2.1 可预置数计数器281
4.2.2 三菱FX3U PLC内部计数器284
4.2.3 计数器控制程序设计293
第5章 程序编制入门302
5.1 编程入门须知304
5.1.1 扫描对梯形图程序的影响304
5.1.2 常开和常闭的接入309
5.1.3 双线圈输出与双线圈驱动311
5.1.4 I/O地址分配表与PLC端口接线图314
5.2 常用典型编程环节梯形图317
5.2.1 启保停程序317
5.2.2 自锁、连锁和互锁319
5.2.3 顺序控制322
5.2.4 停止与报警325
5.2.5 有用的小程序331
5.3 程序设计例讲335
5.3.1 六工位小车控制335
5.3.2 饮料自动售货机控制345
5.3.3 单按钮控制电动机启停N种程序分析349
5.4 从继电控制原理图到梯形图356
5.4.1 继电控制原理图与梯形图356
5.4.2 转换法梯形图设计358
5.4.3 转换法梯形图设计举例361
5.5 PLC控制系统设计简述377
5.5.1 PLC控制系统设计原则与步骤377
5.5.2 PLC用户程序设计380
5.5.3 PLC用户程序调试383
第6章 步进指令与顺控程序设计388
6.1 顺序控制与顺序功能图389
6.1.1 顺序控制389
6.1.2 顺序功能图?vSFC?w391
6.1.3 SFC的基本结构394
6.1.4 SFC的梯形图编程方法400
6.2 步进指令STL和步进梯形图404
6.2.1 SFC功能图在GX编程软件中的编程方法404
6.2.2 步进指令STL与状态元件S405
6.2.3 GX编程软件中STL指令步进程序梯形图编程方法408
6.2.4 单操作继电器步进梯形图的编程应用414
6.2.5 步进指令STL编程应用415
6.3 SFC步进顺控程序编程实例420
6.3.1 SFC程序编程步骤与调试420
6.3.2 SFC程序编程实例424
6.4 状态初始化指令IST446
6.4.1 多种工作方式SFC的编程446
6.4.2 状态初始化指令IST449
6.4.3 IST指令应用处理453
6.4.4 状态初始化指令IST应用实例455
第7章 编程软件GX Developer的使用467
7.1 GX编程软件安装和界面468
7.1.1 概述468
7.1.2 编程软件GX Developer的安装和启动470
7.1.3 编程界面473
7.1.4 工程数据列表477
7.2 梯形图程序编辑482
7.2.1 创建新工程及工程操作482
7.2.2 梯形图程序输入487
7.2.3 梯形图程序编辑494
7.2.4 梯形图程序注释498
7.3 程序读/写、监控和加密503
7.3.1 通信传输设置503
7.3.2 程序读/写操作505
7.3.3 程序在线监视操作508
7.3.4 程序加密操作516
7.3.5 程序其他操作517
7.4 GX SIMULATOR仿真软件使用519
7.4.1 GX Simulator仿真软件介绍519
7.4.2 启动和【梯形图逻辑测试】对话框522
7.4.3 软元件监控和强制操作525
7.4.4 时序图监控536
第8章 GX中SFC块图编程546
8.1 GX中SFC块图编程说明546
8.1.1 SFC功能图、STL步进梯形图和SFC块图546
8.1.2 GX中SFC块图程序编程界面与工具图标549
8.1.3 SFC块图单流程程序编辑操作553
8.1.4 SFC块图分支流程程序编辑操作561
8.2 GX中SFC块图编程示例564
8.2.1 转移流程SFC块图程序编制564
8.2.2 分支流程SFC块图程序编制568
8.3 仿真和监控571
8.3.1 SFC块图程序下载和仿真571
8.3.2 SFC块图程序监控575
第9章 自动控制技术的延伸576
9.1 PLC控制技术的延伸577
9.1.1 模拟量控制577
9.1.2 运动量控制580
9.1.3 串行异步通信控制587
9.2 自动控制技术的延伸592
9.2.1 自动控制技术的发展演变592
9.2.2 DCS集散控制系统595
9.2.3 FCS现场总线控制系统599
9.2.4 工业4.0602
附录A FX系列PLC特殊辅助继电器一览表604
附录B FX系列PLC特殊数据寄存器一览表616
参考文献627

《三菱PLC应用100例 第3版》 本书深入浅出地讲解了三菱PLC（可编程逻辑控制器）在工业自动化领域的广泛应用。全书以实际工程案例为出发点，共包含100个精心挑选、贴近生产实际的PLC应用实例，涵盖了从简单的逻辑控制到复杂的运动控制、过程控制等多个方面。 核心内容概览： 基础理论与指令系统解析： 在进入具体应用案例之前，本书首先系统地梳理了三菱PLC的基本概念、硬件组成、通信方式以及核心指令系统。这部分内容为读者打下坚实的理论基础，使其能够更好地理解后续的案例分析。特别是对FX系列PLC的梯形图、指令表、步进梯形图和SFC（顺序功能图）等编程语言进行了详细介绍，并辅以丰富的图示和示例，确保读者能够快速掌握PLC编程的基本方法。 经典工业控制案例精析： 全书100个案例是本书的精华所在。这些案例的选择充分考虑了工业生产中常见且具有代表性的控制场景，如： 开关量控制： 各种电机启停控制（正反转、星三角启动）、照明控制、风扇控制、水泵控制等，这些案例展示了如何利用PLC的开关量输入和输出实现基本的逻辑联锁、定时延时、计数等功能。 模拟量控制： 温度控制（PID调节）、压力控制、液位控制、流量控制等。通过对模拟量输入和输出模块的详细介绍，以及PID等高级控制算法的应用，本书演示了如何利用PLC实现精确的过程参数控制。 计数与定时应用： 生产线节拍控制、产品计数、延时启动/停止、周期性任务执行等，这些案例强调了PLC在精确时间控制和事件计数方面的强大能力。 伺服与步进电机控制： 配合伺服驱动器和步进电机，本书讲解了如何利用PLC实现精确的位置控制、速度控制、直线插补、圆弧插补等运动控制功能。例如，在自动化生产线上的物料输送、定位、包装等场景中的应用。 人机界面（HMI）集成： 许多案例都包含了与威纶通（WEINVIEW）、昆仑通态（KunLun-TongTai）等常见HMI的集成应用，演示了如何通过HMI实现数据的显示、参数的设置、命令的下达以及远程监控等功能，构建完整的自动化控制系统。 通信应用： 涉及RS232、RS485、Ethernet等多种通信方式，包括PLC之间的通信、PLC与上位机（PC）、PLC与变频器、PLC与RFID读写器等设备的通信。这些案例展示了如何构建分布式控制系统和实现信息集成。 特殊功能模块应用： 详细介绍了FX3U PLC的特殊功能模块（SFM）的应用，如高速计数器、脉冲输出、模拟量输入/输出扩展模块等，以及如何利用这些模块实现更复杂和高性能的控制。 典型行业应用： 涵盖了机械制造、食品饮料、纺织印染、包装机械、水处理、仓储物流等多个工业领域，使读者能够了解PLC在不同行业中的具体应用模式和解决方案。 编程技巧与调试方法： 除了案例本身，本书还穿插了大量实用的编程技巧、常见故障的排除方法以及调试策略。例如，如何优化程序结构、提高运行效率、进行在线调试、使用仿真软件进行离线测试等，这些都为读者在实际工作中提供了宝贵的指导。 图文并茂，直观易懂： 本书的每个案例都配有清晰的电路图、PLC梯形图或指令表程序、接线图以及实物图，并辅以详细的文字说明。这种图文并茂的方式，使得复杂的控制原理和编程逻辑变得直观易懂，极大地降低了学习门槛。 适用人群： 本书适合所有希望深入学习三菱PLC应用技术的人员，包括： 自动化专业的学生和教师： 为学习和教学提供丰富的实践案例和理论支撑。 初、中级PLC工程师和技术人员： 快速提升PLC编程和应用能力，掌握解决实际工程问题的技巧。 系统集成商和设备制造商： 为开发和集成自动化系统提供参考和解决方案。 对工业自动化感兴趣的爱好者： 了解PLC在现代工业中的核心作用。 本书特点： 案例丰富，实用性强： 100个案例涵盖面广，紧贴生产实际，学习后可直接应用于工作。 内容详实，讲解深入： 既有理论基础，又有具体操作，兼顾广度和深度。 图文并茂，易于理解： 清晰的图示和详细的解释，让学习过程更加顺畅。 循序渐进，由浅入深： 从基础概念到复杂应用，引导读者逐步掌握PLC技术。 贴近市场，紧随技术发展： 涵盖了三菱FX3U这一主流PLC型号，并结合了HMI集成、运动控制等当前热门技术。 《三菱FX3U PLC应用基础与编程入门》 本书是一本专为初学者设计的、系统讲解三菱FX3U系列PLC基础知识和编程入门的实用教程。全书以清晰的结构、易于理解的语言和大量的实例，帮助读者快速掌握FX3U PLC的硬件特性、编程指令以及实际应用方法，为进入更深入的PLC应用领域打下坚实的基础。 核心内容概览： FX3U PLC硬件详解： PLC基本构成与工作原理： 详细介绍PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念、PLC与传统继电器控制的区别、PLC的硬件组成（CPU模块、输入模块、输出模块、通信模块、特殊功能模块等）以及PLC的扫描工作原理。 FX3U系列PLC型号与选型： 介绍FX3U系列PLC的主要型号、性能特点、扩展能力以及如何根据实际应用需求选择合适的PLC型号和扩展模块。 PLC的输入/输出（I/O）配置： 详细讲解FX3U PLC的内部I/O点和外部扩展I/O点，包括DC输入、AC输入、晶体管输出、继电器输出等各种类型的I/O模块的接线方法、注意事项以及如何进行I/O地址分配。 特殊功能模块（SFM）介绍： 重点介绍FX3U PLC常用的特殊功能模块，如高速计数器（HC）、脉冲输出（PTO）、模拟量输入/输出（AD/DA）模块等，并阐述它们在实现特定功能（如计数、定位、测量、调节）中的作用和基本使用方法。 通信接口与通信方式： 介绍FX3U PLC的通信接口（如RS422、RS485、Ethernet）以及支持的通信协议，为实现PLC与上位机、HMI、变频器等设备的通信打下基础。 FX3U PLC编程基础： 编程软件（GX Works2/GX Works3）介绍： 详细介绍三菱PLC的编程软件GX Works2或GX Works3的安装、界面布局、常用功能和操作流程，包括项目创建、硬件配置、程序编写、下载/上传、在线监视等。 PLC编程语言： 梯形图（LD）： 作为最直观、最常用的PLC编程语言，本书将深入讲解梯形图的基本逻辑元件（触点、线圈、定时器、计数器）、常用指令（如LD, LDI, OR, AND, OUT, SET, RST, TMR, CNT等）以及它们在实际应用中的组合方式。 指令表（IL）： 介绍与梯形图相对应的指令表编程方式，帮助读者理解PLC底层指令的执行过程，并提供一些常用的指令表指令。 SFC（顺序功能图）： 讲解SFC的结构（步、转移、动作），适合用于实现顺序控制、状态转换等复杂逻辑，并给出相应的编程示例。 结构化文本（ST）： （根据具体版本可能包含或不包含，此处假设包含）介绍ST语言的特点，如何编写复杂的数学运算、循环、条件判断等，适合实现算法类控制。 常用指令详解与应用： 基本逻辑指令： 触点指令（常开、常闭）、线圈指令（输出、置位、复位）、逻辑运算指令（AND, OR, XOR）等。 定时器指令： 通用定时器（TMR）、可逆定时器（TMVR）、单稳态定时器（TSR）等，详细讲解其工作原理、设置方法和应用场景（如延时启动、定时开关）。 计数器指令： 通用计数器（CNT）、可逆计数器（CNTR）、高速计数器（HC）等，讲解其工作原理、设置方法和应用场景（如生产计数、位置检测）。 数据传送与比较指令： MOV（数据传送）、CMP（比较）、MIN（最小值）、MAX（最大值）等，用于数据的处理和比较。 算术运算指令： ADD（加）、SUB（减）、MUL（乘）、DIV（除）、INC（增一）、DEC（减一）等，用于数值计算。 位操作指令： BSF（位置位）、BFR（位复位）、BIT（位提取）、BSET（位设置）等，用于对单个位进行操作。 跳转与子程序指令： CALL（子程序调用）、RET（子程序返回）、CJ（条件跳转）、JP（无条件跳转）等，用于程序流程控制和模块化编程。 特殊功能指令： 针对高速计数、脉冲输出、模拟量读写等功能，介绍相应的特殊指令。 入门级应用实例： 基础逻辑控制： 如单相电机正反转控制、照明灯控制、交通灯控制、流水线启动/停止控制等。 定时与计数应用： 如简单的定时器控制电机运行、计数器实现产品计数、定时循环控制等。 简单模拟量处理： 如读取温度传感器信号并显示，根据温度控制风扇转速等。 简单的运动控制： （若版本包含）如使用脉冲输出控制步进电机进行简单的定位。 报警与状态指示： 如何通过PLC输出实现设备状态的指示灯和简单的报警功能。 PLC调试与故障排除： 程序下载与上传： 详细介绍如何将编写好的程序下载到PLC中，以及如何将PLC中的程序备份上传到电脑。 在线监视与调试： 介绍如何利用编程软件的在线监视功能，实时查看PLC内部状态、I/O状态、变量值，以及如何进行强制输入/输出（Force I/O）、修改变量值等调试操作。 常见故障分析与排除： 针对初学者可能遇到的硬件接线错误、程序逻辑错误、通信故障等，提供分析思路和排除方法。 本书特点： 入门导向： 语言通俗易懂，从最基本概念讲起，适合零基础或初学者。 系统全面： 涵盖了FX3U PLC的硬件、编程、软件操作以及基础应用。 图文并茂： 大量使用插图、图表和程序截图，直观展示操作步骤和编程逻辑。 实例驱动： 通过简单易懂的入门级实例，巩固所学知识，让读者快速上手。 注重实践： 强调实际操作和调试技巧，帮助读者建立解决实际问题的能力。 适用人群： 自动化、电气工程及其相关专业的初学者。 即将接触或初次使用三菱FX3U系列PLC的技术人员。 希望系统学习PLC编程基础知识的在职工程师。 对工业自动化控制感兴趣的职业院校学生。 通过学习本书，读者将能够深刻理解FX3U PLC的工作原理，熟练掌握其编程软件的使用，并能够独立编写简单的PLC控制程序，为后续更复杂PLC应用的学习和实践奠定坚实的基础。