《可程式控制器及其工程套用》以國內廣泛使用的三菱公司FX系列PLC為背景，介紹了PLC的工作原理、特點、硬體結構、編程元件與指令系統，並從工程套用出發詳細介紹了梯形圖程式的常用設計方法、PLC系統設計與調試方法、PLC在實際套用中應注意的問題。
《可程式控制器及其工程套用》從套用的角度出發，系統地介紹了PLC硬體組成、工作原理和性能指標，詳細介紹了其指令系統及套用、PLC程式設計的方法與技巧、PLC控制系統設計應注意的問題。
為了適應新的發展需要，《可程式控制器及其工程套用》還介紹了PLC在工業生產環節、各類工具機控制系統和不同工程機械中的套用。為了便於學習，加強了實踐訓練部分的內容，各章配有適量的習題。
基本介紹
- 書名：可程式控制器及其工程套用
- 出版社：華中科技大學出版社
- 頁數：244頁
- 開本：16
- 品牌：華中科技大學出版社
- 作者：趙春華
- 出版日期：2012年5月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7560978347, 9787560978345
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,文摘,序言,
基本介紹
內容簡介
《可程式控制器及其工程套用》編寫時力求由淺入深、通俗易懂、理論聯繫實際、注重套用，適用於高等學校本科機械設計製造及其自動化、自動化、電氣工程、電子信息、機電一體化及相關專業的教學，也可作為工業自動化技術人員的培訓教材和自學參考書。
作者簡介
趙春華，吉林長春人，三峽大學機械與材料學院教授。1994年畢業於浙江大學機械製造及其自動化專業，獲工學學士學位；2000年畢業於浙江大學CAD/CG專業，獲工學碩士學位；2005年畢業於武漢理工大學載運工具運用工程專業，獲工學博士學位。主要從事機電控制系統、機械設備狀態監測與故障診斷、摩擦學等方面的研究工作；主持國家自然科學基金資助項目、省部級等科研項目十餘項；獲得湖北省科技進步二等獎一項，湖北省自然科學優秀學術論文一篇次。在國內外刊物上發表論文80餘篇，其中被三大檢索收錄40多篇次。
圖書目錄
第一章 電氣控制基礎1
1.1常見電器元件及符號1
1.2電器控制的基本線路21
習題30
第二章 典型電氣控制系統31
2.1臥式車床的電氣控制31
2.2平面磨床的電氣控制33
2.3搖臂鑽床的電氣控制35
2.4銑床的電氣控制37
2.5橋式起重機的電氣控制42
習題47
第三章 可程式控制器基礎知識48
3.1該書48
3.2 PLC控制系統與電器控制系統的比較52
3.3PLC的基本組成55
3.4PLC的工作原理62
3.5PLC的性能指標與發展趨勢65
習題67
第四章FX系列可程式控制器及指令系統69
4.1FX系列PLC硬體配置69
4.2FX系列PLC的內部繼電器71
4.3FX系列PLC的基本邏輯指令81
4.4FX系列PLC的功能指令89
習題99
第五章 可程式控制器的程式控制方法102
5.1梯形圖發熱變成規則102
5.2典型單元的梯形圖程式粉刺104
5.3PLC程式設計的方法112
習題143
第六章 可程式控制器控制系統的設計145
6.1PLC控制系統設計的基本原則和內容145
6.2PLC在控制系統中的套用154
6.3提高PLC控制系統可靠性的措施159
6.4PLC控制系統的維護和故障診斷163
習題165
第七章 可程式控制器通信與網路技術 166
7.1PLC通信
7.2PLC網路套用實例174
習題177
第八章PLC現代生活套用實例178
8.1交通信號燈的控制178
8.2電梯控制的實現179
8.3運料小車的往返運行控制184
8.4全自動洗衣機的PLC控制186
第九章PLC工具機控制套用實例189
9.1數控工具機刀庫控制189
9.2機械手控制的實現193
9.3半自動液壓車床196
第十章PLC工程機械套用實例200
10.1橋式起重機的控制200
10.2挖掘機電氣控制系統設計203
10.3橋式起重機檢測控制205
10.4工業鏟車操作控制210
10.5液體攪拌機的控制214
10.6高壓離心風機控制217
附錄A FX系列PLC功能指令一覽表220
附錄B FX-TRN-BEG-CL教學軟體的介紹226
附錄C SWOPC_FXGP編程軟體的介紹231
參考文獻244
1.1常見電器元件及符號1
1.2電器控制的基本線路21
習題30
第二章 典型電氣控制系統31
2.1臥式車床的電氣控制31
2.2平面磨床的電氣控制33
2.3搖臂鑽床的電氣控制35
2.4銑床的電氣控制37
2.5橋式起重機的電氣控制42
習題47
第三章 可程式控制器基礎知識48
3.1該書48
3.2 PLC控制系統與電器控制系統的比較52
3.3PLC的基本組成55
3.4PLC的工作原理62
3.5PLC的性能指標與發展趨勢65
習題67
第四章FX系列可程式控制器及指令系統69
4.1FX系列PLC硬體配置69
4.2FX系列PLC的內部繼電器71
4.3FX系列PLC的基本邏輯指令81
4.4FX系列PLC的功能指令89
習題99
第五章 可程式控制器的程式控制方法102
5.1梯形圖發熱變成規則102
5.2典型單元的梯形圖程式粉刺104
5.3PLC程式設計的方法112
習題143
第六章 可程式控制器控制系統的設計145
6.1PLC控制系統設計的基本原則和內容145
6.2PLC在控制系統中的套用154
6.3提高PLC控制系統可靠性的措施159
6.4PLC控制系統的維護和故障診斷163
習題165
第七章 可程式控制器通信與網路技術 166
7.1PLC通信
7.2PLC網路套用實例174
習題177
第八章PLC現代生活套用實例178
8.1交通信號燈的控制178
8.2電梯控制的實現179
8.3運料小車的往返運行控制184
8.4全自動洗衣機的PLC控制186
第九章PLC工具機控制套用實例189
9.1數控工具機刀庫控制189
9.2機械手控制的實現193
9.3半自動液壓車床196
第十章PLC工程機械套用實例200
10.1橋式起重機的控制200
10.2挖掘機電氣控制系統設計203
10.3橋式起重機檢測控制205
10.4工業鏟車操作控制210
10.5液體攪拌機的控制214
10.6高壓離心風機控制217
附錄A FX系列PLC功能指令一覽表220
附錄B FX-TRN-BEG-CL教學軟體的介紹226
附錄C SWOPC_FXGP編程軟體的介紹231
參考文獻244
文摘
第一章 PLC工程機械套用實例
第一節 橋式起重機的控制
橋式起重機廣泛套用於工業生產中，作為主要的運載設備使用小型可程式控制器對其進行控制，可以使系統的整體運轉穩定性和可靠性得到更好的保障。本例要給出的就是針對常見的橋式起重機系統編寫的控制程式。
一、實現目標
編程實現對橋式起重機的動作進行控制，具體要求如下：
（1）吊鉤升降控制
吊鉤是通過電機拖動鋼絲完成升降動作的，電機的正反向運轉決定吊鉤的動作方向，在運轉中需要考慮鋼絲的極限範圍。
（2）小車前後運行控制
起重機運載小車的前後運動也是通過電機驅動的，在動作過程中，不允許超出起重機的兩側極限位置。
（3）起重機左右運行控制
起重機左右運轉由拖動電機帶動整個車體在軌道上左右運動，其運動範圍應該控制在軌道離兩個盡頭一定距離處，以確保設備不會脫離軌道。
（4）聲光指示控制
起重機處於運動過程狀態時，要給出鈴聲警告；在運轉到對應的極限位置時，在駕駛室內給出指示燈顯示。
二、解決思路
橋式起重機的控制很簡單，主要是實現對3個拖動電機的正反轉控制。其控制實現的邏輯可以採用本書第2章中介紹的控制方法，考慮到實際的起重機控制中使用的不是控制按鈕而是多向轉換開關，同時快速換向的情況較多，所以在程式實現上要求對這些細節充分考慮，採取對應的實現手段。通過上述分析，利用通用的電機控制程式，增加位置控制邏輯的處理，就可以實現對橋式起重機的可程式控制器控制。
三、控制需求分析與硬體設計
可程式控制器用於橋式起重機控制，只需要使用最簡單的設備就可以實現控制要求。系統的輸入主要是總電源合閘信號、3個主要被控設備的控制信號和相應的位置極限信號；輸出是3個拖動電機的正反轉信號和聲光指示信號。總地來說，需要13個輸入信號和8個輸出信號。橋式起重機控制系統的PLC配置示意圖如圖10-1所示。
確定系統的輸入輸出信號設計後，根據橋式起重機動作控制要求，對各個拖動電機的控制邏輯關係進行分析，完成程式編寫。
1. 橋式起重機控制的邏輯分析
橋式起重機的控制實現是圍繞3個拖動電機進行的，每個電機的控制邏輯基本相同，在實現時可以參照本書有關電機控制的子程式。
考慮到橋式起重機控制的特殊性，其啟停操作不需要使用自鎖功能，同時考慮到極限位置的限制，動作的指令中需要加入相應的位置限制邏輯。由於實現的邏輯簡單，不做過多的講述。
2. 橋式起重機控制程式設計
通過使用可程式控制器對3個電機的正反轉控制的實現，就可以實現對橋式起重機的動作控制。本例梯形圖如圖10-2所示。
本例的橋式起重機控制程式，在實現基本的電機控制的基礎上，同時對系統的具體套用需求進行了考慮，增加了對位置的邏輯處理，具有限位和報警功能。報警鈴在系統調取和移動時給出警告，確保工作時能引起相關區域人員的注意。在對橋式起重機的控制中，主要利用的是對電機的控制，主要的特點就是由於電機正反轉是由主令控制器給出信號，所以命令信號本身具備保持的特性，在設計時不需考慮信號的自鎖問題。
四、總結與評價
目前的橋式起重機系統大部分還是使用的繼電器接觸器形式進行控制，但隨著可程式控制器價格的不斷降低和起重設備功能的不斷增強，已經出現使用可程式控制器進行控制的起重設備。這裡給出的橋式起重機控制子程式，只是針對常用的工作方式進行了設計分析，對於一些功能全面的系統，可能還需要考慮自動運轉等控制功能，結合本書其他章節的程式設計，不難實現這類的功能程式開發。在程式開發中，對於所控制系統的實際控制設備狀況進行相應的程式設計，這在設計中是很重要的，可以使設計的程式更能適合系統使用，並可以避免不必要的故障。
第一節 橋式起重機的控制
橋式起重機廣泛套用於工業生產中，作為主要的運載設備使用小型可程式控制器對其進行控制，可以使系統的整體運轉穩定性和可靠性得到更好的保障。本例要給出的就是針對常見的橋式起重機系統編寫的控制程式。
一、實現目標
編程實現對橋式起重機的動作進行控制，具體要求如下：
（1）吊鉤升降控制
吊鉤是通過電機拖動鋼絲完成升降動作的，電機的正反向運轉決定吊鉤的動作方向，在運轉中需要考慮鋼絲的極限範圍。
（2）小車前後運行控制
起重機運載小車的前後運動也是通過電機驅動的，在動作過程中，不允許超出起重機的兩側極限位置。
（3）起重機左右運行控制
起重機左右運轉由拖動電機帶動整個車體在軌道上左右運動，其運動範圍應該控制在軌道離兩個盡頭一定距離處，以確保設備不會脫離軌道。
（4）聲光指示控制
起重機處於運動過程狀態時，要給出鈴聲警告；在運轉到對應的極限位置時，在駕駛室內給出指示燈顯示。
二、解決思路
橋式起重機的控制很簡單，主要是實現對3個拖動電機的正反轉控制。其控制實現的邏輯可以採用本書第2章中介紹的控制方法，考慮到實際的起重機控制中使用的不是控制按鈕而是多向轉換開關，同時快速換向的情況較多，所以在程式實現上要求對這些細節充分考慮，採取對應的實現手段。通過上述分析，利用通用的電機控制程式，增加位置控制邏輯的處理，就可以實現對橋式起重機的可程式控制器控制。
三、控制需求分析與硬體設計
可程式控制器用於橋式起重機控制，只需要使用最簡單的設備就可以實現控制要求。系統的輸入主要是總電源合閘信號、3個主要被控設備的控制信號和相應的位置極限信號；輸出是3個拖動電機的正反轉信號和聲光指示信號。總地來說，需要13個輸入信號和8個輸出信號。橋式起重機控制系統的PLC配置示意圖如圖10-1所示。
確定系統的輸入輸出信號設計後，根據橋式起重機動作控制要求，對各個拖動電機的控制邏輯關係進行分析，完成程式編寫。
1. 橋式起重機控制的邏輯分析
橋式起重機的控制實現是圍繞3個拖動電機進行的，每個電機的控制邏輯基本相同，在實現時可以參照本書有關電機控制的子程式。
考慮到橋式起重機控制的特殊性，其啟停操作不需要使用自鎖功能，同時考慮到極限位置的限制，動作的指令中需要加入相應的位置限制邏輯。由於實現的邏輯簡單，不做過多的講述。
2. 橋式起重機控制程式設計
通過使用可程式控制器對3個電機的正反轉控制的實現，就可以實現對橋式起重機的動作控制。本例梯形圖如圖10-2所示。
本例的橋式起重機控制程式，在實現基本的電機控制的基礎上，同時對系統的具體套用需求進行了考慮，增加了對位置的邏輯處理，具有限位和報警功能。報警鈴在系統調取和移動時給出警告，確保工作時能引起相關區域人員的注意。在對橋式起重機的控制中，主要利用的是對電機的控制，主要的特點就是由於電機正反轉是由主令控制器給出信號，所以命令信號本身具備保持的特性，在設計時不需考慮信號的自鎖問題。
四、總結與評價
目前的橋式起重機系統大部分還是使用的繼電器接觸器形式進行控制，但隨著可程式控制器價格的不斷降低和起重設備功能的不斷增強，已經出現使用可程式控制器進行控制的起重設備。這裡給出的橋式起重機控制子程式，只是針對常用的工作方式進行了設計分析，對於一些功能全面的系統，可能還需要考慮自動運轉等控制功能，結合本書其他章節的程式設計，不難實現這類的功能程式開發。在程式開發中，對於所控制系統的實際控制設備狀況進行相應的程式設計，這在設計中是很重要的，可以使設計的程式更能適合系統使用，並可以避免不必要的故障。
序言
當前，我國機械專業人才培養面臨社會需求旺盛的良好機遇和辦學質量亟待提高的重大挑戰。抓住機遇，迎接挑戰，不斷提高辦學水平，形成鮮明的辦學特色，獲得社會認同，這是我們義不容辭的責任。
三峽大學機械設計製造及其自動化專業作為國家特色專業建設點，以培養高素質、強能力、套用型的高級工程技術人才為目標，經過長期建設和探索，已形成了具有水電特色、服務行業和地方經濟的辦學模式。在前期課程體系和教學內容改革的基礎上，推進教材建設，編寫出一套適合於該專業的系列特色教材，是非常及時的，也是完全必要的。
系列教材注重教學內容的科學性與工程性結合，在選材上融入了大量工程套用實例，充分體現與專業相關產業和領域的新發展和新技術，促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯繫。系列教材形成的主要特點，可用“三性”來表達。一是“特殊性”，這個“特殊性”與其他系列教材的不同在於其突出了水電行業特色，其不僅涉及測試技術、控制工程、製造技術基礎、機械創新設計等通用基礎課程教材，還結合水電行業需求設定了起重機械、金屬結構設計、專業英語等專業特色課程教材，為面向行業經濟和地方經濟培養人才奠定了基礎。二是“科學性”，體現在兩個方面：其一體現在課程體系層次，適應削減課內學時的教學改革要求，簡化推導精練內容；其二體現在學科內容層次，重視學術研究向教育教學的轉化，教材的套用部分多選自近十年來的科研成果。三是“工程性”，凸顯工程人才培養的功能，一些課程結合專業增加了實驗、實踐內容，以強化學生實踐動手能力的培養；還根據現代工程技術發展現狀，突出了計算機和信息技術與本專業的結合。
我相信，通過該系列教材的教學實踐，可使本專業的學生較為充分地掌握專業基礎理論和專業知識，掌握機械工程領域的新技術並了解其發展趨勢，在工程套用和計算機套用能力培養方面形成優勢，有利於培養學生的綜合素質和創新能力。
當然，任何事情不能一蹴而就。該系列教材也有待於在教學實踐中不斷錘鍊和修改。良好的開端等於成功的一半。我祝願在作者與讀者的共同努力下，該系列教材在特色專業建設工程中能體現專業教學改革的進展，從而得到不斷的完善和提高，對機械專業人才培養質量的提高起到積極的促進作用。
謹此為序。
教育部高等學校機械學科教學指導委員會委員、機械基礎教學指導分委員會副主任
全國工程認證專家委員會機械類專業認證分委員會副秘書長
第二屆國家級教學名師獎獲得者
華中科技大學機械學院教授，博士生導師
吳昌林
三峽大學機械設計製造及其自動化專業作為國家特色專業建設點，以培養高素質、強能力、套用型的高級工程技術人才為目標，經過長期建設和探索，已形成了具有水電特色、服務行業和地方經濟的辦學模式。在前期課程體系和教學內容改革的基礎上，推進教材建設，編寫出一套適合於該專業的系列特色教材，是非常及時的，也是完全必要的。
系列教材注重教學內容的科學性與工程性結合，在選材上融入了大量工程套用實例，充分體現與專業相關產業和領域的新發展和新技術，促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯繫。系列教材形成的主要特點，可用“三性”來表達。一是“特殊性”，這個“特殊性”與其他系列教材的不同在於其突出了水電行業特色，其不僅涉及測試技術、控制工程、製造技術基礎、機械創新設計等通用基礎課程教材，還結合水電行業需求設定了起重機械、金屬結構設計、專業英語等專業特色課程教材，為面向行業經濟和地方經濟培養人才奠定了基礎。二是“科學性”，體現在兩個方面：其一體現在課程體系層次，適應削減課內學時的教學改革要求，簡化推導精練內容；其二體現在學科內容層次，重視學術研究向教育教學的轉化，教材的套用部分多選自近十年來的科研成果。三是“工程性”，凸顯工程人才培養的功能，一些課程結合專業增加了實驗、實踐內容，以強化學生實踐動手能力的培養；還根據現代工程技術發展現狀，突出了計算機和信息技術與本專業的結合。
我相信，通過該系列教材的教學實踐，可使本專業的學生較為充分地掌握專業基礎理論和專業知識，掌握機械工程領域的新技術並了解其發展趨勢，在工程套用和計算機套用能力培養方面形成優勢，有利於培養學生的綜合素質和創新能力。
當然，任何事情不能一蹴而就。該系列教材也有待於在教學實踐中不斷錘鍊和修改。良好的開端等於成功的一半。我祝願在作者與讀者的共同努力下，該系列教材在特色專業建設工程中能體現專業教學改革的進展，從而得到不斷的完善和提高，對機械專業人才培養質量的提高起到積極的促進作用。
謹此為序。
教育部高等學校機械學科教學指導委員會委員、機械基礎教學指導分委員會副主任
全國工程認證專家委員會機械類專業認證分委員會副秘書長
第二屆國家級教學名師獎獲得者
華中科技大學機械學院教授，博士生導師
吳昌林
