FX系列PLC編程及應用

彭建盛，工學博士，教授，碩士生導師，中國人工智能學會青年委員會委員，河池學院物理與機電工程學院院長。
主要從事多機器人協作、嵌入式開發與應用、智能路由器設計與應用等方面的教學和科研工作，主持了國家自然科學基金項目“面向CV-SLAM的圖像特徵提取與匹配算法研究” (61640305)，廣西自然科學基金面上項目“改進人工魚群算法及其在多機器人定位與導航中應用”（2013GXNSFBA019282）、圖像特徵提取與匹配的室內機器人定位研究 (2018GXNSFAA281164)，廣西高校重點科研項目“物聯網技術下的多機器人控制算法關鍵技術研究”（ZD2014112），“物聯網技術在旅遊 服務業應用中的關鍵技術研究”（200103YB137），廣西教育廳A類教改項目“民族地區高校 CDIO工程訓練教學模式的研究與實踐”（2010JGA065），“地方本科高校轉型發展形勢下工科專業創新創業人才培養模式的研究與實踐”（2015JGA330），廣西教育廳精品視頻公開課和在線開放課程《智能機器人設計與製作》，廣西教育科學科研項目“民族地區高校CDIO工程實踐教學模式的改革與創新” （2011C0104）等科研教改項目。廣西區級教學團隊“電子技術實踐教學團隊”的負責人,廣西高校重點實驗室培育基地 ――“系統控制與信息處理”重點實驗室和廣西高校電氣虛擬仿真實驗教學中心主要方向負責人，河池學院“智能研究控制”重點實驗室負責人。
公開發表學術論文50多篇，其中被EI檢索14篇，ISTP檢索5篇，主編教材2部，已授權發明專利11項，實用新型專利41項，獲國家軟件著作權登記11項。

目 錄
第1章 PLC概述 1
1．1 PLC的定義和結構特點 1
1．2 PLC的應用領域 5
1．3 FX1S、FX1N、FX2N、FX3U、FX3G與Q系列PLC簡介 6
1．4 FX系列PLC的共同性能和規格 9
1．5 FX系列PLC的性能規格比較 10
1．6 PLC的工作原理 11
習題1 14

第2章 FX系列PLC的硬件系統 16
2．1 I/O模塊和特殊功能模塊 16
2．2 PLC學習機 21
習題2 23

第3章 FX系列PLC編程基礎 24
3．1　PLC的編程語言 24
3．2　FX系列PLC的基本指令 25
3．2．1　FX系列PLC指令的表示 25
3．2．2　觸點和線圈指令 27
3．2．3　其他基本指令 30
3．3　FX系列PLC軟元件 36
3．3．1　輸入繼電器和輸出繼電器 36
3．3．2　輔助繼電器 37
3．3．3　狀態繼電器 39
3．3．4　定時器 39
3．3．5　計數器 41
3．3．6　數據寄存器 45
3．4　數據格式與數制 47
3．4．1　數據格式 47
3．4．2　數制 47
3．5　編程軟件與模擬軟件的使用 48
3．5．1 GX Developer軟件的安裝 48
3．5．2 GX Developer軟件的使用 49
3．5．3　註釋、聲明和註解的生成與顯示 53
3．5．4　指令的幫助信息與PLC參數設置 56
3．5．5　模擬軟件入門 57
3．6　模擬軟件的I/O系統設定功能的應用 59
3．6．1　I/O系統設定功能概述 59
3．6．2 I/O系統設定功能的模擬實驗 61
習題 63

第4章 FX系列PLC的應用指令 66
4．1 數據指令 66
4．1．1 傳送指令 66
4．1．2　比較指令 69
4．1．3 移位指令 75
4．1．4　數據處理指令 83
4．2　四則運算與邏輯運算指令 89
4．2．1　四則運算指令 89
4．2．2　邏輯運算指令 93
4．3　浮點數運算指令 94
4．3．1　浮點數 94
4．3．2　浮點數轉換指令 95
4．3．3　浮點數運算指令 96
4．4 程序流程控制指令 99
4．4．1　條件跳轉指令 100
4．4．2　子程序指令 101
4．4．3　中斷指令 102
4．4．4　循環指令 105
4．5　高速處理指令 107
4．5．1　與I/O有關的指令 108
4．5．2　高速計數器指令 110
4．5．3　脈衝指令 111
4．6　方便指令 113
4．6．1　與控制有關的指令 113
4．6．2　其他方便指令 116
4．7　外部設備I/O指令 120
4．8　外部設備指令 129
4．9　其他指令 137
4．9．1　時鐘運算指令 137
4．9．2　定位控制指令 140
習題4 141

第5章 觸摸屏 143
5．1 EasyBuilder8000軟件 143
5．2 觸摸屏工程的建立 143
5．2．1 新建文件 143
5．2．2 觸摸屏編輯界面程序設計入門 145
5．2．3 觸摸屏與PLC的關聯 147
5．3 威綸通TK6070iQ通過U盤下載、上傳程序步驟 149
5．3．1 威綸通TK6070iQ通過U盤下載程序 149
5．3．2 威綸通TK6070iQ通過U盤上傳程序 151
5．4 基本元件的使用 154
5．4．1 位狀態指示燈元件 154
5．4．2 多狀態指示燈元件 155
5．4．3 位狀態設置元件 158
5．4．4 多狀態設置元件 159
5．4．5 位狀態切換開關元件 162
5．4．6 多狀態切換開關元件 163
5．4．7 滑動開關元件 165
5．4．8 數值元件 168
5．4．9 棒圖元件 171
5．4．10 表針元件 174
5．4．11 動畫元件 177
5．4．12 移動圖形元件 179
5．4．13 項目選單元件 183
5．4．14 功能鍵元件 185
5．4．15 資料取樣元件 186
5．4．16 趨勢圖元件 189
5．4．17 歷史數據顯示元件 192
5．4．18 事件登錄元件 193
5．4．19 報警條元件與報警顯示元件 195
5．4．20 事件顯示元件 197
5．5 窗口設置 198
5．5．1 觸摸屏窗口分類 198
5．5．2 觸摸屏窗口的新增和刪除 199
5．5．3 切換基本窗口 200
5．5．4 設置彈出窗口 201
5．5．5 設置公共窗口 203
5．5．6 設置快選窗口 204
5．5．7 設置直接窗口 206
5．5．8 添加間接窗口 207
5．6 趨勢圖設置 209
5．6．1 資料取樣設置及簡單趨勢圖的創建和使用 209
5．6．2 趨勢圖功能按鈕的添加 211
5．6．3 歷史趨勢圖 214
5．6．4 歷史報表趨勢圖 217
5．7 報警設置 219
5．8 用戶密碼設置 224
5．9 系統時間和地址標籤庫 231
5．10 常見問題 235
習題 237

第6章 FX系列PLC程序設計方法及其應用 239
6．1 梯形圖的經驗設計法 239
6．2 繼電器電路轉換法 242
6．3 順序功能圖設計法 243
6．3．1 步與動作 243
6．3．2 有向連線與轉換條件 244
6．3．3 順序功能圖的基本結構 245
6．3．4 順序功能圖中轉換實現的基本原則 246
6．4 使用順序功能圖語言的編程方法 247
6．4．1 單序列的編程方法 247
6．4．2 包含選擇序列的順序功能圖的畫法 251
6．4．3 包含並行序列的順序功能圖的畫法 253
6．5 使用置位、復位指令的編程方法 254
6．5．1 單序列的編程方法 255
6．5．2 選擇序列的編程方法 257
6．5．3 並行序列的編程方法 258
6．5．4 基於順序功能圖的交通燈控制系統 260
習題 264

第7章 FX系列PLC的工程應用 268
7．1 FX系列PLC在氣缸控制工程中的應用 268
7．1．1 氣缸的結構 268
7．1．2 基於FX系列PLC的氣缸運動控制系統設計 269
7．2 FX系列PLC在水流量監控工程中的應用 271
7．2．1 水流量傳感器及流量電磁閥介紹 271
7．2．2 基於FX系列PLC的水流量監控系統設計 272
7．3 FX系列PLC在稱重工程中的應用 277
7．3．1 重量變送器 277
7．3．2 稱重傳感器 277
7．3．3 PLC與稱重模塊的硬件接線 278
7．3．4 PLC程序設計 279
7．3．5 觸摸屏程序設計 280
7．4 FX系列PLC在PID閉環控制工程中的應用 280
7．4．1 模擬量處理流程 281
7．4．2 模擬量模塊的性能指標 281
7．4．3 模擬量輸入模塊 283
7．4．4 將模擬量輸入值轉換為實際的物理量 285
7．4．5 模擬量輸出模塊 286
7．4．6 閉環控制中的基本概念 287
7．4．7 PID控制器在閉環控制中的應用 288
7．4．8 基於FX系列PLC的PID閉環溫控系統設計 291
習題7 296

第8章 步進電動機的PLC控制 298
8．1 步進電動機 298
8．1．1 步進電動機概述 298
8．1．2 步進電動機的結構 299
8．2 步進電動機的工作過程 300
8．3 步進電動機的特點與應用 303
8．4 步進電動機驅動器 304
8．4．1 步進電動機驅動器簡介 304
8．4．2 TB6600接口和接線介紹 305
8．4．3 步進電動機與步進電動機驅動器TB6600的接線 307
8．4．4 步進電動機驅動器的細分 308
8．4．5 步進電動機的脫機功能 309
8．5 步進電動機的工程應用 310
8．5．1 步進電動機定位控制的原理與方案 310
8．5．2 步進電動機定位控制系統 311
8．5．3 機械臂控制系統的工程應用 316
習題8 321

第9章 伺服電動機控制系統 322
9．1 伺服驅動器簡介 322
9．2 伺服驅動器控制方式 323
9．3 伺服驅動器工作原理 323
9．3．1 伺服驅動器工作原理概述 323
9．3．2 PID調節對三環控制系統的影響 324
9．4 伺服驅動器技術規格 324
9．5 伺服電動機的安裝 325
9．6 伺服電動機控制系統的接線 325
9．7 伺服驅動器埠 327
9．7．1 CN2控制埠 327
9．7．2 CN3編碼器埠 331
9．8 伺服驅動器的面板及其操作 332
9．8．1 伺服驅動器的面板 332
9．8．2 伺服驅動器的模式功能轉換 332
9．8．3 伺服驅動器的監控模式操作 332
9．8．4 伺服驅動器的輔助模式操作 333
9．8．5 伺服驅動器的參數編輯模式操作 338
9．9 伺服電動機控制系統的運行 339
9．9．1 空載調試 339
9．9．2 空載JOG試運行 340
9．9．3 空載按鍵調速運行 340
9．10 伺服電動機控制系統實例 340
9．10．1 位置控制 340
9．10．2 速度控制 344
9．10．3 轉矩控制 348
9．10．4 增益切換 352
9．11 基於伺服電動機控制系統的定長控制 353
9．11．1 硬件部分 353
9．11．2 驅動器參數設置 354
9．11．3 程序設計 354
習題9 356

第10章 編碼器與變頻器的PLC控制 357
10．1 編碼器概述 357
10．2 編碼器的工作原理 358
10．2．1 光電式編碼器的工作原理 358
10．2．2 編碼器的分辨率 359
10．2．3 編碼器的輸出電路 359
10．3 變頻器概述 361
10．3．1 變頻器的分類 361
10．3．2 變頻器的基本組成及工作原理 363
10．4 變頻器的功能與作用 365
10．5 變頻器的安裝與接線 366
10．5．1 變頻器的組成 366
10．5．2 變頻器的接線 366
10．6 變頻器的面板及操作 368
10．6．1 變頻器面板 368
10．6．2 變頻器模式參數切換 369
10．6．3 故障查詢 369
10．7 編碼器與變頻器的PLC控制系統設計 370
10．7．1 PLC長度測量系統設計 370
10．7．2 用PLC與變頻器控制三相電動機的正反轉 372
10．7．3 用PLC與變頻器控制三相電動機多段速運行 374
10．7．5 用PLC與變頻器實現三相電動機運行的閉環控制 377
10．8 習題 381

附錄 383
附錄A 220V伺服驅動器型號與電動機型號適配表 383
附錄B SigIn引腳功能詳解 384
附錄C 監控參數一覽表 384
附錄D 報警內容與解決方法 385
附錄E 伺服驅動器內部功能參數表 387
附表F FX系列PLC指令應用簡表 389