電氣控制與 PLC 實訓教程, 3/e

“电气控制与PLC 实训”是职业院校机电类专业的核心课程之一，是一门实践性很强的课程。本书包

括15 个项目、62 个学习任务，主要内容包括电动机的开关控制，电动机的点动、连续运行控制，电动机

的正反转控制，电动机的顺序控制，电动机的制动控制，电动机的降压启动控制，电动机的调速控制，

常用机床的控制，PLC 及其编程工具，基本逻辑指令及其应用，程序设计及其执行过程，步进顺控指令

及其应用，功能指令及其应用，变频器及其应用，PLC、变频器、触摸屏综合应用。本书内容除了沿用传

统的图文方式呈现，还使用大量二维码以音视频、动画等多媒体数字资源呈现。

本书可作为职业院校的电子技术、电气自动化、机电一体化、工业机器人、数控技术等机电类专业

的教学用书。

項目1 電動機的開關控制............................ 1

學習目標............................................................　1

項目引入............................................................　1

任務1.1　隔離開關控制電動機..................　2

任務導入.........................................................　2

1.1.1　熔斷器.................................................　2

1.1.2　隔離開關.............................................　4

1.1.3　負荷開關.............................................　5

1.1.4　電動機.................................................　6

1.1.5　電路分析.............................................　8

復習與思考.....................................................　8

任務1.2　斷路器控制電動機.......................　8

任務導入.........................................................　8

1.2.1　斷路器.................................................　8

1.2.2　漏電斷路器........................................　10

1.2.3　電路分析...........................................　12

1.2.4　電路裝調...........................................　12

復習與思考...................................................　14

任務1.3　漏電斷路器控制電動機............　14

任務1.4　負荷開關控制電動機實訓........　16

項目2　電動機的點動、連續運行控制...　19

學習目標..........................................................　19

項目引入..........................................................　19

任務2.1　電動機的點動控制.....................　19

任務導入.......................................................　19

2.1.1　交流接觸器........................................　20

2.1.2　熱繼電器...........................................　22

2.1.3　按鈕開關...........................................　23

2.1.4　指示燈...............................................　24

2.1.5　電路分析...........................................　24

復習與思考...................................................　25

任務2.2　電動機的連續運行控制............　26

任務導入.......................................................　26

復習與思考...................................................　29

任務2.3　電動機的點動與連續運行控制..　30

任務導入........................................................30

復習與思考....................................................32

任務2.4　電動機的兩地控制實訓.............32

項目3　電動機的正反轉控制......................33

學習目標...........................................................33

項目引入...........................................................33

任務3.1　按鈕互鎖的正反轉控制.............34

任務導入........................................................34

3.1.1　電動機的結構....................................35

3.1.2　電動機的轉動原理............................36

3.1.3　電動機的轉向與轉速.........................37

3.1.4　轉換開關............................................38

3.1.5　位置開關............................................38

3.1.6　電路分析............................................39

復習與思考....................................................40

任務3.2　接觸器互鎖的正反轉控制........40

任務導入........................................................40

復習與思考....................................................42

任務3.3　雙重互鎖的正反轉控制.............43

任務導入........................................................43

復習與思考....................................................45

任務3.4　行程控制的正反轉控制實訓....45

項目4　電動機的順序控制...........................47

學習目標...........................................................47

項目引入...........................................................47

任務4.1　電動機的自動順序啟動控制....48

任務導入........................................................48

4.1.1　時間繼電器........................................48

4.1.2　電氣繪圖............................................49

4.1.3　電路分析............................................50

復習與思考....................................................51

任務4.2　電動機的手動順序啟動

控制................................................51

任務導入........................................................51

復習與思考....................................................53

電氣控制與PLC　實訓教程（第3 版）（附微課視頻）

2

任務4.3　電動機的正反轉及順序

啟動控制.......................................　53

任務導入........................................................　53

復習與思考....................................................　56

任務4.4　電動機的順序啟動與逆向

停止控制實訓..............................　56

項目5　電動機的制動控制..........................　57

學習目標..........................................................　57

項目引入..........................................................　57

任務5.1　電動機的反接制動控制............　57

任務導入........................................................　57

5.1.1　電磁機構............................................　58

5.1.2　觸頭系統............................................　59

5.1.3　電弧的產生與熄滅............................　60

5.1.4　電磁式繼電器....................................　60

5.1.5　速度繼電器........................................　62

5.1.6　新型電器............................................　63

5.1.7　低壓電器常識....................................　65

5.1.8　電路分析............................................　67

復習與思考....................................................　68

任務5.2　電動機的能耗制動控制............　68

任務導入........................................................　68

復習與思考....................................................　70

任務5.3　電動機的正反轉能耗

制動控制.......................................　70

任務導入........................................................　70

復習與思考....................................................　72

任務5.4　電動機的反接制動

控制實訓.......................................　73

項目6　電動機的降壓啟動控制.................　74

學習目標..........................................................　74

項目引入..........................................................　74

任務6.1　電動機的降壓啟動方法............　74

任務導入........................................................　74

6.1.1　定子繞組串電阻降壓啟動................　75

6.1.2　定子繞組串自耦變壓器降壓啟動....　75

6.1.3　轉子繞組串電阻降壓啟動................　76

6.1.4　轉子繞組串頻敏變阻器降壓啟動....　77

6.1.5　Y/△降壓啟動....................................　78

6.1.6　軟啟動器............................................　78

復習與思考....................................................　78

任務6.2　電動機的手動Y/△降壓

啟動控制.......................................　78

任務導入.......................................................　78

復習與思考...................................................　81

任務6.3　電動機的自動Y/△降壓

啟動控制.......................................　81

任務導入.......................................................　81

復習與思考...................................................　83

任務6.4　電動機的定子繞組串電阻

降壓啟動控制實訓.....................　83

項目7　電動機的調速控制..........................　84

學習目標..........................................................　84

項目引入..........................................................　84

任務7.1　雙速電動機的自動控制............　84

任務導入.......................................................　84

7.1.1　變極調速...........................................　85

7.1.2　變轉差率調速....................................　85

7.1.3　變頻調速...........................................　86

7.1.4　電路分析...........................................　86

復習與思考...................................................　86

任務7.2　三速電動機的手動控制............　87

任務導入.......................................................　87

復習與思考...................................................　89

任務7.3　三速電動機的自動控制............　89

任務導入.......................................................　89

復習與思考...................................................　91

任務7.4　雙速電動機自動控制實訓........　91

項目8　常用機床的控制..............................　92

學習目標..........................................................　92

項目引入..........................................................　92

任務8.1　車床電氣控制系統分析............　92

任務導入.......................................................　92

8.1.1　識圖方法...........................................　93

8.1.2　車床電氣控制系統分析....................　94

復習與思考...................................................　96

任務8.2　鑽床電氣控制系統分析............　96

任務導入.......................................................　96

復習與思考...................................................　98

任務8.3　鏜床電氣控制系統分析............　99

任務導入.......................................................　99

復習與思考.................................................　103

目　錄

3

任務8.4　車床、鑽床、鏜床的

操作實訓.....................................　104

項目9　PLC 及其編程工具.......................　105

學習目標........................................................　105

項目引入........................................................　105

任務9.1　PLC 硬件....................................　105

任務導入.....................................................　105

9.1.1　外部結構.........................................　106

9.1.2　內部結構.........................................　109

9.1.3　軟件..................................................111

9.1.4　PLC 認知實訓..................................112

復習與思考..................................................113

任務9.2　PLC 編程軟件的使用...............113

任務導入......................................................113

9.2.1　編程軟件介紹...................................113

9.2.2　編程軟件使用實訓..........................　120

復習與思考.................................................　122

任務9.3　PLC 模擬軟件的使用..............　122

任務導入.....................................................　122

9.3.1　模擬軟件介紹..................................　123

9.3.2　模擬軟件使用實訓..........................　128

復習與思考.................................................　129

任務9.4　PLC 軟硬件操作實訓..............　129

項目10　基本邏輯指令及其應用............　131

學習目標........................................................　131

項目引入........................................................　131

任務10.1　觸點和線圈指令及應用........　131

任務導入.....................................................　131

10.1.1　輸入繼電器....................................　132

10.1.2　輸出繼電器....................................　133

10.1.3　LD/LDI/OUT/END 指令...............　133

10.1.4　AND/ANI/OR/ORI 指令...............　135

10.1.5　電動機正反轉控制模擬

實訓（1）......................................　136

復習與思考.................................................　137

任務10.2　電路塊和棧指令及應用........　137

任務導入.....................................................　137

10.2.1　ORB/ANB 指令.............................　137

10.2.2　MPS/MRD/MPP 指令....................　138

10.2.3　電動機正反轉控制模擬

實訓（2）......................................　140

復習與思考..................................................140

任務10.3　主控指令及應用......................141

任務導入......................................................141

10.3.1　輔助繼電器....................................141

10.3.2　狀態繼電器....................................143

10.3.3　MC/MCR 指令...............................143

10.3.4　電動機正反轉控制模擬

實訓（3）　......................................144

復習與思考..................................................144

任務10.4　置位、復位和脈沖指令及

應用............................................145

任務導入......................................................145

10.4.1　SET/RST 指令................................145

10.4.2　電動機正反轉控制模擬

實訓（4）　......................................146

10.4.3　PLS/PLF 指令.................................146

10.4.4　電動機正反轉控制模擬

實訓（5）　......................................147

10.4.5　LDP/LDF/ANDP/ANDF/

ORP/ORF　指令...............................147

10.4.6　電動機正反轉控制模擬

實訓（6）　......................................148

10.4.7　INV/NOP 指令...............................149

10.4.8　MEP/MEF 指令..............................149

復習與思考..................................................150

任務10.5　電動機正反轉控制實訓.........150

項目11　程序設計及其執行過程.............152

學習目標.........................................................152

項目引入.........................................................152

任務11.1　定時器與計數器的應用.........152

任務導入......................................................152

11.1.1　定時器............................................153

11.1.2　計數器............................................155

11.1.3　數據寄存器....................................157

11.1.4　振盪程序........................................158

11.1.5　電動機循環正反轉控制模擬

實訓（1）　......................................160

復習與思考..................................................161

任務11.2　PLC 程序執行過程.................161

任務導入......................................................161

11.2.1　循環掃描過程.................................161

11.2.2　掃描周期........................................162

電氣控制與PLC　實訓教程（第3 版）（附微課視頻）

4

11.2.3　I/O 滯後時間..................................　163

11.2.4　程序的執行過程............................　163

11.2.5　雙線圈輸出....................................　164

11.2.6　彩燈順序點亮控制模擬實訓........　165

復習與思考..................................................　165

任務11.3　PLC 程序設計技巧.................　166

任務導入......................................................　166

11.3.1　梯形圖的基本規則........................　166

11.3.2　啟保停基本程序............................　167

11.3.3　程序設計的方法............................　168

11.3.4　梯形圖程序設計的技巧................　169

11.3.5　程序設計實例................................　170

11.3.6　電動機正反轉能耗制動控制

模擬實訓........................................　172

復習與思考..................................................　172

任務11.4　數碼管循環點亮控制實訓....　173

項目12　步進順控指令及其應用............　175

學習目標........................................................　175

項目引入........................................................　175

任務12.1　狀態轉移圖及其步進順

控指令.......................................　176

任務導入......................................................　176

12.1.1　狀態轉移圖....................................　176

12.1.2　步進順控指令................................　178

12.1.3　編程註意事項................................　179

12.1.4　彩燈循環點亮控制模擬實訓........　180

復習與思考..................................................　180

任務12.2　單流程的程序設計.................　180

任務導入......................................................　180

12.2.1　設計方法和步驟............................　180

12.2.2　程序設計實例................................　181

12.2.3　電動機循環正反轉控制

模擬實訓（2）　..............................　182

12.2.4　編程軟件的SFC 程序...................　183

12.2.5　簡易機械手控制實訓....................　186

復習與思考..................................................　188

任務12.3　選擇性流程的程序設計........　188

任務導入......................................................　188

12.3.1　選擇性流程及其編程....................　189

12.3.2　程序設計實例................................　190

12.3.3　部件分揀控制模擬實訓................　190

復習與思考..................................................　191

任務12.4　並行性流程的程序設計........　192

任務導入.....................................................　192

12.4.1　並行性流程及其編程....................　192

12.4.2　程序設計實例................................　193

12.4.3　自動交通燈控制實訓....................　195

復習與思考.................................................　197

任務12.5　皮帶運輸機控制實訓............　198

項目13　功能指令及其應用.....................　200

學習目標........................................................　200

項目引入........................................................　200

任務13.1　FNC00～FNC19 功能

指令及其應用..........................　200

任務導入.....................................................　200

13.1.1　功能指令的基本規則....................　201

13.1.2　程序流程指令................................　203

13.1.3　傳送與比較指令............................　205

13.1.4　MOV 指令應用.............................　207

13.1.5　流水燈控制模擬實訓（1）..........　207

復習與思考.................................................　208

任務13.2　FNC20～FNC49 功能

指令及其應用..........................　209

任務導入.....................................................　209

13.2.1　算術與邏輯運算指令....................　209

13.2.2　循環與移位指令............................　213

13.2.3　數據處理指令................................　215

13.2.4　流水燈控制模擬實訓（2）..........　217

復習與思考.................................................　218

任務13.3　FNC50～FNC249

功能指令及其應用.................　218

任務導入.....................................................　218

13.3.1　高速處理指令................................　218

13.3.2　方便指令.......................................　221

13.3.3　外部設備I/O 指令........................　221

13.3.4　觸點比較指令................................　223

復習與思考.................................................　225

任務13.4　8 站小車呼叫控制實訓.........　225

項目14　變頻器及其應用..........................　228

學習目標........................................................　228

項目引入........................................................　228

任務14.1　變頻器基礎知識.....................　228

任務導入.....................................................　228

目　錄

5

14.1.1　基本結構.......................................　229

14.1.2　工作原理.......................................　230

14.1.3　脈寬調制型變頻器........................　231

14.1.4　基本參數.......................................　232

14.1.5　主接線...........................................　234

14.1.6　操作面板.......................................　234

14.1.7　變頻器的PU 運行.........................　240

復習與思考.................................................　241

任務14.2　變頻器的EXT 運行...............　241

任務導入.....................................................　241

14.2.1　外部端子.......................................　241

14.2.2　EXT 運行.......................................　245

復習與思考.................................................　246

任務14.3　變頻器的組合控制.................　246

任務導入.....................................................　246

14.3.1　組合方式.......................................　246

14.3.2　參數設置.......................................　246

14.3.3　組合控制.......................................　247

14.3.4　多段調速控制................................　248

復習與思考.................................................　249

任務14.4　電動機三速運行的綜合

控制實訓..................................　249

項目15　PLC、變頻器、觸摸屏

綜合應用........................................　252

學習目標........................................................　252

項目引入........................................................　252

任務15.1　模擬量模塊及其應用.............252

任務導入......................................................252

15.1.1　FX2N-4AD-PT 溫度輸入模塊........253

15.1.2　FX2N-2DA 輸出模塊......................255

15.1.3　FX2N-2DA 應用實訓......................257

復習與思考..................................................259

任務15.2　觸摸屏及其應用......................259

任務導入......................................................259

15.2.1　觸摸屏基礎知識............................259

15.2.2　觸摸屏控制電動機的

正反轉實訓....................................260

復習與思考..................................................268

任務15.3　PLC、變頻器、觸摸屏

綜合應用...................................268

任務導入......................................................268

15.3.1　中央空調節能分析.........................268

15.3.2　中央空調冷卻水節能系統的

綜合控制實訓................................272

復習與思考..................................................277

任務15.4　中央空調冷凍水節能系統的

綜合控制實訓..........................277

附錄A　常用圖形符號和文字符號..........279

附錄B　FX 和匯川PLC 的軟元件...........282

參考文獻............................................................284