本書立足于應用型人才的培養(yǎng)，以三菱FX系列PLC中目前流行的FX3U為目標機型，結合變頻器和伺服控制，全面地介紹了PLC控制系統(tǒng)的組成、工作原理和編程設計方法。
本書將教程和實訓結合，教程部分采用大量實例，圖文并茂，并和實訓內容一一對應，通過理論、仿真和實訓，一步步地深入，*后通過課程設計加強工程能力的訓練和培養(yǎng)。本書編程軟件使用GX Works2，其自帶的GX Simulator2方便模擬仿真運行，教程篇和實訓篇的內容、操作都配有微課視頻，方便學生自學和課后練習。
本書可在高等院校智能制造、自動化、電氣、能源機械和計算機等相關專業(yè)的教學中使用，也可作為工程技術人員的應用參考書。
PLC控制技術”課程是南京師范大學國家級一流本科專業(yè)建設點“電氣工程及其自動化”的專業(yè)課程。多年來，南京師范大學“PLC控制技術”課程組在課程建設中積累了豐富的教學資源，建成了微視頻庫、案例程序庫、習題庫以及在線開放課程等。2008年，該專業(yè)出版的《電氣控制與可編程控制器技術》和《電氣控制與可編程控制器技術實訓教程》兩部教材，因其先進的設計理念和優(yōu)良的實踐成效，深受該專業(yè)師生歡迎，先后在100多所高校中推廣使用。兩部教材于2019年發(fā)行第4版，并連續(xù)五次印刷，兩次獲得中國石油和化學工業(yè)出版物獎（教材獎）一等獎。
近年來，南京師范大學電氣與自動化工程學院深入貫徹新工科教育理念，注重與行業(yè)龍頭企業(yè)深度合作，堅持以產學研之路推動創(chuàng)新人才培養(yǎng)，與南瑞集團合作共建南瑞電氣與自動化學院，與三菱公司共建PLC控制技術等實驗室。學院重視理論與實踐教學相結合，將課程、項目、比賽、設計有機聯(lián)系，通過課程教學、創(chuàng)新項目、指導學生比賽，以及課程設計、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)的深度融合，推動“學做創(chuàng)”一體化，有效提升了人才培養(yǎng)質量。學生在發(fā)表科研論文、申請專利和軟件著作權以及各類競賽中均取得優(yōu)異成績。學院產教融合、協(xié)同育人的豐富經驗，為教材編寫打下了堅實的基礎。
本次編寫的《三菱FX系列PLC原理及應用（含仿真與實訓）》教材，反映了專業(yè)領域的最新進展和未來發(fā)展方向，體現了理論聯(lián)系實際的教學原則，符合專業(yè)人才培養(yǎng)的現實需要。教材內容分為教程篇和實訓篇兩大部分，通過先理論、再仿真、后實訓的教學過程，循序漸進地指導學生掌握PLC的綜合應用，引導學生發(fā)現并解決學習和工作中的實際問題。教材資源豐富、體例新穎，建有大量的案例程序、微視頻講解和資源索引，適合翻轉課堂、項目化教學等多種教學方式。相信這部凝聚專業(yè)多年教學成果的教材，一定會對學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)起到重要的推動作用。
高等學校電氣類專業(yè)教學指導委員會主任2021年7月于南京隨著智能制造業(yè)的飛速發(fā)展，可編程控制器（PLC）作為集自動化技術、電氣技術、計算機控制和通信技術于一體的通用工業(yè)控制裝置，得到了廣泛的應用。
三菱小型PLC中的FX系列具有操作簡單、功能強大和配套齊全等優(yōu)點，由于FX2N系列PLC的基本單元已經停產，為順應技術的發(fā)展，本書以三菱FX系列PLC中目前流行的機型FX3U為主要介紹內容，編程軟件使用的是GX Works2，該軟件自帶GX Simulator2仿真。在實訓篇中還介紹了繪圖軟件SEE Electrical和三菱學習軟件，方便初學者練習。
本書立足于應用型人才培養(yǎng)，滿足社會各領域自動化人才的需求。內容分為教程篇和實訓篇兩大部分。教程篇共8章：第1章為PLC基礎知識；第2章為PLC的結構組成及軟元件；第3章為基本指令編程；第4章為應用指令編程；第5章為步進指令及狀態(tài)編程法；第6章為A/D轉換、D/A轉換及變頻器的應用；第7章為伺服控制及應用；第8章為PLC控制系統(tǒng)設計及應用實例。實訓篇共6章：第9章為GX Works2軟件編程及仿真；第10章為基本指令的編程實訓；第11章為觸摸屏及應用指令的編程及仿真；第12章為狀態(tài)編程法的編程及仿真；第13章為A/D轉換、D/A轉換、變頻器和伺服控制的實訓；第14章為課程設計。
針對本科高校與高職院�！癙LC控制技術”課程的教學，本書有以下特點：
1）教程篇注重理論基礎性和系統(tǒng)性，實訓篇注重實用性，理論與實踐結合緊密，并在系統(tǒng)設計和實訓操作部分加入了職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神的元素。
2）遵循學生的學習規(guī)律，通過先理論、再仿真、最后實訓的過程，一步步地深入，最后通過課程設計使學生學會PLC的綜合應用。
3）實例豐富實用、圖文并茂，對PLC指令的介紹都配有應用實例，并通過實訓加強操作技能的培養(yǎng)。
4）配套完善，教程篇和實訓篇都有配套微課視頻資源，也有案例程序索引、微視頻索引以及應用指令、內部軟元件（包括部分特殊軟元件）的匯總表格等，方便查找。
5）適用于翻轉課堂教學、案例式教學、過程性考核等多種教學方式。
本書按54學時安排，使用本書的院校可根據不同的教學任務選取內容。
本書由南京師范大學電氣與自動化工程學院的曹弋主編，姜寧秋、史國生、閔富紅參編，并由南京工程學院郁漢琪主審。
由于編者水平有限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
編者
序言
前言
教程篇
第1章PLC基礎知識2
1.1PLC的發(fā)展史2
1.1.1PLC的產生和定義2
1.1.2PLC的發(fā)展過程3
1.1.3PLC的應用范圍和發(fā)展趨勢4
1.2電磁式繼電器和PLC軟繼電器5
1.2.1電磁式繼電器的工作原理5
1.2.2PLC軟繼電器7
1.3電氣控制電路與PLC梯形圖8
1.3.1幾種典型電氣控制電路8
1.3.2PLC梯形圖的實現11
1.4PLC循環(huán)掃描和分時工作方式11
1.4.1PLC 分時處理和掃描工作方式11
1.4.2輸入/輸出滯后時間13
1.5PLC系統(tǒng)與繼電接觸器系統(tǒng)工作原理的
差別14
習題14
第2章PLC的結構組成及軟元件15
2.1三菱PLC的不同型號15
2.1.1FX系列15
2.1.2iQF系列16
2.1.3L系列16
2.1.4Q系列16
2.1.5iQR系列16
2.1.6QS/WS系列17
2.2PLC的類型17
2.2.1按硬件結構分類17
2.2.2按其他分類18
2.3PLC基本單元結構18
2.3.1中央處理器18
2.3.2存儲器19
2.3.3I/O接口及性能指標20
2.3.4模擬量I/O模塊22
2.3.5電源及性能指標22
2.4FX3U系列PLC的型號體系和系統(tǒng)
構成22
2.4.1FX3U系列PLC的型號體系23
2.4.2FX3U系列PLC的系統(tǒng)構成24
2.5FX3U系列PLC的軟元件及功能24
2.5.1位元件25
2.5.2定時器27
2.5.3普通計數器和高速計數器29
2.5.4數據寄存器33
2.5.5指針36
2.5.6常數37
2.5.7軟元件總結37
2.6編程語言39
2.6.1梯形圖(Ladder Diagram）39
2.6.2順序功能圖（Sequential Function
Chart）39
2.6.3結構化梯形圖(Structured Ladder/
FBD）40
2.6.4結構文本（Structured Text）
語言40
2.6.5功能塊圖（Function Block
Diagram）41
2.7FX3U系列PLC與FX5U系列、FX2N
系列PLC的區(qū)別42
習題44
第3章基本指令編程46
3.1基本指令46
3.1.1邏輯取和線圈輸出指令46
3.1.2觸點的串聯(lián)和并聯(lián)指令47
3.1.3串聯(lián)回路塊和并聯(lián)回路塊指令49
3.1.4棧操作指令51
3.1.5邊沿檢測指令和脈沖輸出指令52
3.1.6主控指令和主控復位指令55
3.1.7置位和復位指令57
3.1.8其他指令59
3.2編程規(guī)則60
3.2.1梯形圖的編程規(guī)則60
3.2.2梯形圖和指令表之間的轉換61
3.2.3雙線圈輸出問題61
3.3典型基本環(huán)節(jié)63
3.3.1起動與停止控制63
3.3.2互鎖和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)64
3.3.3延時起動和延時停止電路64
3.3.4脈沖序列和方波信號產生65
3.3.5計數器的應用67
3.3.6二分頻電路67
3.4基本指令實例68
3.4.1編程設計方法68
3.4.2小車往復運動控制程序69
3.4.3搶答器控制程序70
3.4.4三臺帶式輸送機的順序控制
程序72
3.4.5十字路口交通信號燈控制程序73
習題75
第4章應用指令編程79
4.1應用指令概述79
4.2數據比較類指令80
4.2.1整數比較類指令81
4.2.2觸點比較類指令83
4.2.3浮點數比較類指令84
4.2.4數據比較類指令的綜合應用85
4.3數據傳送與轉換類指令86
4.3.1數據傳送類指令86
4.3.2數據轉換類指令90
4.4循環(huán)與移位類指令93
4.4.1循環(huán)移位類指令93
4.4.2線性移位類指令96
4.4.3先進先出讀寫類指令99
4.4.4循環(huán)與移位類指令綜合應用100
4.5數據處理類其他指令100
4.5.1解碼和編碼指令100
4.5.2數據統(tǒng)計運算指令103
4.5.3數據表處理類指令107
4.6算術與邏輯運算類指令107
4.6.1二進制整數算術與邏輯運算類
指令107
4.6.2浮點數轉換和運算類指令110
4.6.3字符串運算類指令113
4.7程序流程控制類指令115
4.7.1條件跳轉指令116
4.7.2子程序調用及返回指令117
4.7.3中斷指令119
4.7.4循環(huán)指令123
4.8其他應用指令124
4.8.1高速處理類指令124
4.8.2方便類指令126
4.8.3時鐘數據處理指令131
4.9外部設備I/O類指令136
習題138
第5章步進指令及狀態(tài)編程法141
5.1狀態(tài)編程法概述141
5.1.1狀態(tài)軟元件和步進指令141
5.1.2狀態(tài)142
5.1.3SFC圖和STL圖143
5.2單流程結構144
5.2.1創(chuàng)建SFC圖的步驟144
5.2.2一個簡單的實例144
5.3多流程結構147
5.3.1選擇分支結構147
5.3.2循環(huán)結構149
5.3.3并行分支結構150
5.4狀態(tài)編程的注意事項153
5.4.1軟元件和編程指令的注意事項153
5.4.2多流程狀態(tài)編程的規(guī)則155
5.4.3狀態(tài)監(jiān)控157
5.4.4狀態(tài)報警器159
5.4.5初始化狀態(tài)指令IST160
5.4.6狀態(tài)編程的編程技巧163
5.5狀態(tài)編程法設計的典型實例164
5.5.1電動機順序起動逆序停止控制164
5.5.2大小球傳送（選擇分支結構）166
5.5.3洗衣機洗滌控制（循環(huán)結構）168
5.5.4剪板機控制（并行分支）169
習題171
第6章A/D轉換、D/A轉換及變頻器的
應用174
6.1模擬量輸入（A/D轉換）174
6.2模擬量輸出（D/A轉換）179
6.3變頻器的結構及原理182
6.3.1變頻器的基本構成183
6.3.2變頻器的調速原理184
6.4變頻器的接口185
6.5變頻器的控制模式188
6.5.1操作面板188
6.5.2PU控制模式189
6.5.3外部控制模式190
6.5.4網絡控制模式192
習題197
第7章伺服控制及應用199
7.1伺服系統(tǒng)的組成199
7.2定位控制指令和脈沖指令200
7.2.1定位控制指令200
7.2.2脈沖指令204
7.3伺服系統(tǒng)的控制方式207
7.3.1伺服系統(tǒng)的控制回路207
7.3.2MRJ4系列伺服放大器的結構208
7.3.3主電路接線208
7.3.4伺服放大器的控制信號208
7.3.5MR Configurator2軟件參數設置210
7.4原點回歸213
7.4.1帶DOG搜索的原點回歸213
7.4.2不帶DOG搜索的原點回歸216
7.5位置控制方式217
7.5.1相對定位運動217
7.5.2絕對定位運動218
7.6速度控制方式220
7.6.1分段速度控制220
7.6.2模擬量速度控制221
7.7轉矩控制方式222
習題222
第8章PLC控制系統(tǒng)設計及應用
實例223
8.1PLC控制系統(tǒng)設計的基本內容223
8.1.1設計步驟223
8.1.2PLC選型225
8.1.3程序設計的方法226
8.1.4程序設計的原則227
8.2全自動洗衣機程序設計228
8.2.1采用多個子程序模塊法設計228
8.2.2采用邏輯代數法設計230
8.2.3采用主控嵌套結構設計232
8.3水箱水位控制程序設計234
8.3.1PID控制234
8.3.2水箱的水位控制系統(tǒng)237實訓篇
第9章GX Works2軟件編程及仿真242
9.1GX Works2的編程環(huán)境介紹242
9.2編寫起保停電路梯形圖243
9.3仿真運行247
9.4使用GX Works2幫助249
9.5使用SEE Electrical設計電氣原理圖250
9.6練習251
第10章基本指令的編程實訓253
10.1PLC硬件連接和GX Works2在線
調試253
10.2程序設計——天塔之光257
10.3程序設計——自動門258
10.4程序補充完整——三臺電動機控制259
10.5MELSOFT FX TRAINER軟件練習——
按鈕切換交通信號燈259
第11章觸摸屏及應用指令的編程及
仿真262
11.1觸摸屏GT Designer3軟件的使用262
11.2觸摸屏的運行267
11.3設計觸摸屏動畫界面269
11.4使用學習軟件FX TRNDATA272
11.5使用應用指令實現步進控制273
11.6拓展練習274
第12章狀態(tài)編程法的編程及仿真276
12.1創(chuàng)建SFC圖276
12.2程序設計——帶式輸送機控制280
12.3狀態(tài)監(jiān)控程序設計——噴泉控制282
12.4并行分支——十字路口交通信號燈
控制283
12.5拓展練習284
第13章A/D轉換、D/A轉換、變頻器和
伺服控制的實訓286
13.1A/D轉換、D/A轉換286
13.2變頻器的應用289
13.3MR Configurator2軟件的應用294
13.4伺服控制實訓298
13.4.1搬運機械手位置控制298
13.4.2伺服控制七段速調速302
13.5拓展練習305
第14章課程設計306
14.1課程設計目標及要求306
14.2課程設計選題306
14.2.1五相十拍步進電動機306
14.2.2醫(yī)院病床呼叫系統(tǒng)307
14.2.3三層電梯控制308
14.2.4運料車控制308
14.2.5立體車庫309
14.2.6車輛出入庫管理309
14.2.7自動打飯機310
14.2.8使用變頻器對4臺水泵進行恒壓
供水控制310
14.2.9自動售貨機310
14.2.10使用D/A轉換模塊設置不同輸出
電壓波形311
附錄312
附錄AFX3U系列PLC應用指令312
附錄BFX系列PLC特殊軟元件M、D的編號、
名稱及功能315
附錄CFX系列PLC的內部軟元件328
例題索引330
微視頻索引332
參考文獻334
書單推薦
