电气控制与PLC实训教程(第3版)(附微课视频)

构建理实一体化的现代教材体系。项目驱动、任务引领,培养能力。“四级指导”,保证各个层次的学生均有所获。提供优质的立体化教学资源。内容阐述简明扼要、层次清楚、图文并茂;在结构编排上循序渐进、由浅入深。
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赵一生 (主审) 阮友德 (作者)

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本书前两版受到使用者的青睐,发行量达10 万册。教师们对原版教材的“将理论与实践教学融于一体”“突出基本概念”“注重技能训练”“引入工程实践”“实行三级指导”等特点给予了充分肯定,一致认为这是一本体现高职特色、理实一体化的好教材,同时也提出了一些改进意见。为使本书的特点更明显、内容更新颖、项目更实用、使用更方便,现决定对其修订。第3 版本着“理论管用、够用、适用”的原则,以“实践为主线、理论为支撑、理论为实践服务”的“理实一体化”的模式,对知识结构进行梳理,按照“模块化、项目化、任务化”思路重构教材内容。

内容摘要

“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。

目录

项目1 电动机的开关控制............................ 1
学习目标............................................................ 1
项目引入............................................................ 1
任务1.1 隔离开关控制电动机.................. 2
任务导入......................................................... 2
1.1.1 熔断器................................................. 2
1.1.2 隔离开关............................................. 4
1.1.3 负荷开关............................................. 5
1.1.4 电动机................................................. 6
1.1.5 电路分析............................................. 8
复习与思考..................................................... 8
任务1.2 断路器控制电动机....................... 8
任务导入......................................................... 8
1.2.1 断路器................................................. 8
1.2.2 漏电断路器........................................ 10
1.2.3 电路分析........................................... 12
1.2.4 电路装调........................................... 12
复习与思考................................................... 14
任务1.3 漏电断路器控制电动机............ 14
任务1.4 负荷开关控制电动机实训........ 16
项目2 电动机的点动、连续运行控制... 19
学习目标.......................................................... 19
项目引入.......................................................... 19
任务2.1 电动机的点动控制..................... 19
任务导入....................................................... 19
2.1.1 交流接触器........................................ 20
2.1.2 热继电器........................................... 22
2.1.3 按钮开关........................................... 23
2.1.4 指示灯............................................... 24
2.1.5 电路分析........................................... 24
复习与思考................................................... 25
任务2.2 电动机的连续运行控制............ 26
任务导入....................................................... 26
复习与思考................................................... 29
任务2.3 电动机的点动与连续运行控制.. 30
任务导入........................................................30
复习与思考....................................................32
任务2.4 电动机的两地控制实训.............32
项目3 电动机的正反转控制......................33
学习目标...........................................................33
项目引入...........................................................33
任务3.1 按钮互锁的正反转控制.............34
任务导入........................................................34
3.1.1 电动机的结构....................................35
3.1.2 电动机的转动原理............................36
3.1.3 电动机的转向与转速.........................37
3.1.4 转换开关............................................38
3.1.5 位置开关............................................38
3.1.6 电路分析............................................39
复习与思考....................................................40
任务3.2 接触器互锁的正反转控制........40
任务导入........................................................40
复习与思考....................................................42
任务3.3 双重互锁的正反转控制.............43
任务导入........................................................43
复习与思考....................................................45
任务3.4 行程控制的正反转控制实训....45
项目4 电动机的顺序控制...........................47
学习目标...........................................................47
项目引入...........................................................47
任务4.1 电动机的自动顺序启动控制....48
任务导入........................................................48
4.1.1 时间继电器........................................48
4.1.2 电气绘图............................................49
4.1.3 电路分析............................................50
复习与思考....................................................51
任务4.2 电动机的手动顺序启动
控制................................................51
任务导入........................................................51
复习与思考....................................................53
电气控制与PLC 实训教程(第3 版)(附微课视频)
2
任务4.3 电动机的正反转及顺序
启动控制....................................... 53
任务导入........................................................ 53
复习与思考.................................................... 56
任务4.4 电动机的顺序启动与逆向
停止控制实训.............................. 56
项目5 电动机的制动控制.......................... 57
学习目标.......................................................... 57
项目引入.......................................................... 57
任务5.1 电动机的反接制动控制............ 57
任务导入........................................................ 57
5.1.1 电磁机构............................................ 58
5.1.2 触头系统............................................ 59
5.1.3 电弧的产生与熄灭............................ 60
5.1.4 电磁式继电器.................................... 60
5.1.5 速度继电器........................................ 62
5.1.6 新型电器............................................ 63
5.1.7 低压电器常识.................................... 65
5.1.8 电路分析............................................ 67
复习与思考.................................................... 68
任务5.2 电动机的能耗制动控制............ 68
任务导入........................................................ 68
复习与思考.................................................... 70
任务5.3 电动机的正反转能耗
制动控制....................................... 70
任务导入........................................................ 70
复习与思考.................................................... 72
任务5.4 电动机的反接制动
控制实训....................................... 73
项目6 电动机的降压启动控制................. 74
学习目标.......................................................... 74
项目引入.......................................................... 74
任务6.1 电动机的降压启动方法............ 74
任务导入........................................................ 74
6.1.1 定子绕组串电阻降压启动................ 75
6.1.2 定子绕组串自耦变压器降压启动.... 75
6.1.3 转子绕组串电阻降压启动................ 76
6.1.4 转子绕组串频敏变阻器降压启动.... 77
6.1.5 Y/△降压启动.................................... 78
6.1.6 软启动器............................................ 78
复习与思考.................................................... 78
任务6.2 电动机的手动Y/△降压
启动控制....................................... 78
任务导入....................................................... 78
复习与思考................................................... 81
任务6.3 电动机的自动Y/△降压
启动控制....................................... 81
任务导入....................................................... 81
复习与思考................................................... 83
任务6.4 电动机的定子绕组串电阻
降压启动控制实训..................... 83
项目7 电动机的调速控制.......................... 84
学习目标.......................................................... 84
项目引入.......................................................... 84
任务7.1 双速电动机的自动控制............ 84
任务导入....................................................... 84
7.1.1 变极调速........................................... 85
7.1.2 变转差率调速.................................... 85
7.1.3 变频调速........................................... 86
7.1.4 电路分析........................................... 86
复习与思考................................................... 86
任务7.2 三速电动机的手动控制............ 87
任务导入....................................................... 87
复习与思考................................................... 89
任务7.3 三速电动机的自动控制............ 89
任务导入....................................................... 89
复习与思考................................................... 91
任务7.4 双速电动机自动控制实训........ 91
项目8 常用机床的控制.............................. 92
学习目标.......................................................... 92
项目引入.......................................................... 92
任务8.1 车床电气控制系统分析............ 92
任务导入....................................................... 92
8.1.1 识图方法........................................... 93
8.1.2 车床电气控制系统分析.................... 94
复习与思考................................................... 96
任务8.2 钻床电气控制系统分析............ 96
任务导入....................................................... 96
复习与思考................................................... 98
任务8.3 镗床电气控制系统分析............ 99
任务导入....................................................... 99
复习与思考................................................. 103
目 录
3
任务8.4 车床、钻床、镗床的
操作实训..................................... 104
项目9 PLC 及其编程工具....................... 105
学习目标........................................................ 105
项目引入........................................................ 105
任务9.1 PLC 硬件.................................... 105
任务导入..................................................... 105
9.1.1 外部结构......................................... 106
9.1.2 内部结构......................................... 109
9.1.3 软件..................................................111
9.1.4 PLC 认知实训..................................112
复习与思考..................................................113
任务9.2 PLC 编程软件的使用...............113
任务导入......................................................113
9.2.1 编程软件介绍...................................113
9.2.2 编程软件使用实训.......................... 120
复习与思考................................................. 122
任务9.3 PLC 仿真软件的使用.............. 122
任务导入..................................................... 122
9.3.1 仿真软件介绍.................................. 123
9.3.2 仿真软件使用实训.......................... 128
复习与思考................................................. 129
任务9.4 PLC 软硬件操作实训.............. 129
项目10 基本逻辑指令及其应用............ 131
学习目标........................................................ 131
项目引入........................................................ 131
任务10.1 触点和线圈指令及应用........ 131
任务导入..................................................... 131
10.1.1 输入继电器.................................... 132
10.1.2 输出继电器.................................... 133
10.1.3 LD/LDI/OUT/END 指令............... 133
10.1.4 AND/ANI/OR/ORI 指令............... 135
10.1.5 电动机正反转控制仿真
实训(1)...................................... 136
复习与思考................................................. 137
任务10.2 电路块和栈指令及应用........ 137
任务导入..................................................... 137
10.2.1 ORB/ANB 指令............................. 137
10.2.2 MPS/MRD/MPP 指令.................... 138
10.2.3 电动机正反转控制仿真
实训(2)...................................... 140
复习与思考..................................................140
任务10.3 主控指令及应用......................141
任务导入......................................................141
10.3.1 辅助继电器....................................141
10.3.2 状态继电器....................................143
10.3.3 MC/MCR 指令...............................143
10.3.4 电动机正反转控制仿真
实训(3) ......................................144
复习与思考..................................................144
任务10.4 置位、复位和脉冲指令及
应用............................................145
任务导入......................................................145
10.4.1 SET/RST 指令................................145
10.4.2 电动机正反转控制仿真
实训(4) ......................................146
10.4.3 PLS/PLF 指令.................................146
10.4.4 电动机正反转控制仿真
实训(5) ......................................147
10.4.5 LDP/LDF/ANDP/ANDF/
ORP/ORF 指令...............................147
10.4.6 电动机正反转控制仿真
实训(6) ......................................148
10.4.7 INV/NOP 指令...............................149
10.4.8 MEP/MEF 指令..............................149
复习与思考..................................................150
任务10.5 电动机正反转控制实训.........150
项目11 程序设计及其执行过程.............152
学习目标.........................................................152
项目引入.........................................................152
任务11.1 定时器与计数器的应用.........152
任务导入......................................................152
11.1.1 定时器............................................153
11.1.2 计数器............................................155
11.1.3 数据寄存器....................................157
11.1.4 振荡程序........................................158
11.1.5 电动机循环正反转控制仿真
实训(1) ......................................160
复习与思考..................................................161
任务11.2 PLC 程序执行过程.................161
任务导入......................................................161
11.2.1 循环扫描过程.................................161
11.2.2 扫描周期........................................162
电气控制与PLC 实训教程(第3 版)(附微课视频)
4
11.2.3 I/O 滞后时间.................................. 163
11.2.4 程序的执行过程............................ 163
11.2.5 双线圈输出.................................... 164
11.2.6 彩灯顺序点亮控制仿真实训........ 165
复习与思考.................................................. 165
任务11.3 PLC 程序设计技巧................. 166
任务导入...................................................... 166
11.3.1 梯形图的基本规则........................ 166
11.3.2 启保停基本程序............................ 167
11.3.3 程序设计的方法............................ 168
11.3.4 梯形图程序设计的技巧................ 169
11.3.5 程序设计实例................................ 170
11.3.6 电动机正反转能耗制动控制
仿真实训........................................ 172
复习与思考.................................................. 172
任务11.4 数码管循环点亮控制实训.... 173
项目12 步进顺控指令及其应用............ 175
学习目标........................................................ 175
项目引入........................................................ 175
任务12.1 状态转移图及其步进顺
控指令....................................... 176
任务导入...................................................... 176
12.1.1 状态转移图.................................... 176
12.1.2 步进顺控指令................................ 178
12.1.3 编程注意事项................................ 179
12.1.4 彩灯循环点亮控制仿真实训........ 180
复习与思考.................................................. 180
任务12.2 单流程的程序设计................. 180
任务导入...................................................... 180
12.2.1 设计方法和步骤............................ 180
12.2.2 程序设计实例................................ 181
12.2.3 电动机循环正反转控制
仿真实训(2) .............................. 182
12.2.4 编程软件的SFC 程序................... 183
12.2.5 简易机械手控制实训.................... 186
复习与思考.................................................. 188
任务12.3 选择性流程的程序设计........ 188
任务导入...................................................... 188
12.3.1 选择性流程及其编程.................... 189
12.3.2 程序设计实例................................ 190
12.3.3 部件分拣控制仿真实训................ 190
复习与思考.................................................. 191
任务12.4 并行性流程的程序设计........ 192
任务导入..................................................... 192
12.4.1 并行性流程及其编程.................... 192
12.4.2 程序设计实例................................ 193
12.4.3 自动交通灯控制实训.................... 195
复习与思考................................................. 197
任务12.5 皮带运输机控制实训............ 198
项目13 功能指令及其应用..................... 200
学习目标........................................................ 200
项目引入........................................................ 200
任务13.1 FNC00~FNC19 功能
指令及其应用.......................... 200
任务导入..................................................... 200
13.1.1 功能指令的基本规则.................... 201
13.1.2 程序流程指令................................ 203
13.1.3 传送与比较指令............................ 205
13.1.4 MOV 指令应用............................. 207
13.1.5 流水灯控制仿真实训(1).......... 207
复习与思考................................................. 208
任务13.2 FNC20~FNC49 功能
指令及其应用.......................... 209
任务导入..................................................... 209
13.2.1 算术与逻辑运算指令.................... 209
13.2.2 循环与移位指令............................ 213
13.2.3 数据处理指令................................ 215
13.2.4 流水灯控制仿真实训(2).......... 217
复习与思考................................................. 218
任务13.3 FNC50~FNC249
功能指令及其应用................. 218
任务导入..................................................... 218
13.3.1 高速处理指令................................ 218
13.3.2 方便指令....................................... 221
13.3.3 外部设备I/O 指令........................ 221
13.3.4 触点比较指令................................ 223
复习与思考................................................. 225
任务13.4 8 站小车呼叫控制实训......... 225
项目14 变频器及其应用.......................... 228
学习目标........................................................ 228
项目引入........................................................ 228
任务14.1 变频器基础知识..................... 228
任务导入..................................................... 228
目 录
5
14.1.1 基本结构....................................... 229
14.1.2 工作原理....................................... 230
14.1.3 脉宽调制型变频器........................ 231
14.1.4 基本参数....................................... 232
14.1.5 主接线........................................... 234
14.1.6 操作面板....................................... 234
14.1.7 变频器的PU 运行......................... 240
复习与思考................................................. 241
任务14.2 变频器的EXT 运行............... 241
任务导入..................................................... 241
14.2.1 外部端子....................................... 241
14.2.2 EXT 运行....................................... 245
复习与思考................................................. 246
任务14.3 变频器的组合控制................. 246
任务导入..................................................... 246
14.3.1 组合方式....................................... 246
14.3.2 参数设置....................................... 246
14.3.3 组合控制....................................... 247
14.3.4 多段调速控制................................ 248
复习与思考................................................. 249
任务14.4 电动机三速运行的综合
控制实训.................................. 249
项目15 PLC、变频器、触摸屏
综合应用........................................ 252
学习目标........................................................ 252
项目引入........................................................ 252
任务15.1 模拟量模块及其应用.............252
任务导入......................................................252
15.1.1 FX2N-4AD-PT 温度输入模块........253
15.1.2 FX2N-2DA 输出模块......................255
15.1.3 FX2N-2DA 应用实训......................257
复习与思考..................................................259
任务15.2 触摸屏及其应用......................259
任务导入......................................................259
15.2.1 触摸屏基础知识............................259
15.2.2 触摸屏控制电动机的
正反转实训....................................260
复习与思考..................................................268
任务15.3 PLC、变频器、触摸屏
综合应用...................................268
任务导入......................................................268
15.3.1 中央空调节能分析.........................268
15.3.2 中央空调冷却水节能系统的
综合控制实训................................272
复习与思考..................................................277
任务15.4 中央空调冷冻水节能系统的
综合控制实训..........................277
附录A 常用图形符号和文字符号..........279
附录B FX 和汇川PLC 的软元件...........282
参考文献............................................................284

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作者介绍

阮友德老师在企业生产一线从事技术工作12年,积累了丰富的一线工作经验,自1999年进入我校,在教学一线岗位一干就是14年。他潜心研究和创新教学模式,获得各级各类荣誉20余项。他主持研发设备10多批次,主编高职教材8本,其中《电气控制与PLC实训教程》自2006年10月至今已重印15次6万册,享誉全国。

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