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任务1 用PLC实现对电动机的启动控制1

【知识点】1

【能力目标】1

1.1 任务引入1

1.2 任务分析2

1.3 知识链接3

1.3.1 继电器控制基础3

1.3.2 初识可编程序控制器（PLC）16

1.3.3 FX2N PLC快速入门17

1.3.4 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件简介26

1.3.5 FX2N PLC梯形图程序简介28

1.3.6 PLC最常用的几条顺控指令29

1.4 任务实施32

1.4.1 I/O分配32

1.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接33

1.4.3 设计梯形图程序33

1.4.4 程序调试与运行33

1.5 知识扩展37

1.5.1 FX2N PLC硬件结构37

1.5.2 PLC的工作过程41

1.5.3 PLC的输入/输出过程43

1.5.4 PLC的等效电路43

1.5.5 PLC的工作原理45

1.5.6 PLC的主要性能指标48

1.5.7 PLC的安装与配线49

1.6 技能拓展49

做一做：试进行一台电动机同时具有点动和长动控制的PLC改造设计、安装与调试49

1.6.1 控制要求50

1.6.2 操作过程50

1.6.3 评价标准50

1.7 思考与练习51

任务2 用PLC实现对电动机的正反转控制53

【知识点】53

【能力目标】53

2.1 任务引入53

2.2 任务分析54

2.3 知识链接55

2.3.1 FX2N PLC的八大编程元（器）件55

2.3.2 FX2N PLC的脉冲触点指令（LDP、LDF、ANDP、ANDF、QRP、ORF指令）68

2.3.3 FX2NPLC的脉冲输出微分指令（PLS和PLF指令）68

2.3.4 FX2NPLC的置位/复位指令（SET/RST指令）69

2.3.5 PLC梯形图的编程规则与技巧69

2.4 任务实施75

2.4.1 I/O分配75

2.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接75

2.4.3 设计梯形图程序和语句表程序75

2.4.4 程序调试与运行77

2.5 知识扩展79

2.5.1 FX2N系列PLC梯形图编辑器各菜单的操作方法及功能79

2.5.2 FX2N系列PLC语句表编辑器主要菜单的操作方法及功能89

2.6 技能拓展90

做一做：试进行机床工作台自动循环控制的PLC改造设计、安装与调试90

2.6.1 控制要求90

2.6.2 操作过程91

2.6.3 评价标准93

2.7 思维拓展与实例：时控顺启逆停94

2.8 思考与练习98

任务3 用PLC实现对电动机Y/△减压启动控制99

【知识点】99

【能力目标】99

3.1 任务引入99

3.2 任务分析100

3.3 知识链接100

3.3.1 FX2N系列PLC定时器指令100

3.3.2 定时器断开延时定时、通/断延时、瞬动电路102

3.3.3 定时器的长延时扩展电路103

3.3.4 最大限时控制电路103

3.3.5 最小限时控制电路104

3.3.6 顺序延时电路104

3.3.7 主控触点（MC/MCR）指令105

3.3.8 栈操作（MPS/MRD/MPP）指令107

3.4 任务实施109

3.4.1 I/O分配109

3.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接110

3.4.3 设计梯形图程序和语句表程序110

3.5 知识扩展115

3.5.1 速度继电器115

3.5.2 电动机的反接制动控制电路117

3.5.3 电动机串电阻减压启动和反接制动控制电路的PLC改造118

3.6 技能拓展126

做一做：试进行电动机单管能耗制动控制电路的PLC控制改造126

3.6.1 控制要求126

3.6.2 操作过程126

3.6.3 评价标准131

3.7 思维拓展与实例：电动机的综合PLC控制131

3.8 思考与练习134

任务4 自动轧钢机的PLC控制135

【知识点】135

【能力目标】135

4.1 任务引入135

4.2 任务分析136

4.3 知识链接136

4.3.1 FX2N PLC计数器指令136

4.3.2 计数器的大计数扩展电路142

4.3.3 扫描计数电路142

4.3.4 FX2NPLC的取反（INV）、空操作（NOP）及结束（END）指令143

4.3.5 FX2NPLC 27条顺控逻辑指令的功能归纳总结145

4.4 任务实施146

4.4.1 L/O分配146

4.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接147

4.4.3 设计梯形图程序147

4.4.4 程序调试与运行147

4.5 知识扩展148

4.5.1 FX2N PLC的应用指令概述148

4.5.2 移位类指令150

4.6 技能拓展154

做一做：天塔之光的PLC控制154

4.6.1 控制要求154

4.6.2 操作过程155

4.6.3 评价标准157

4.7 思维拓展与实例158

4.7.1 水塔水位的PLC自动控制158

4.7.2 汽车清洗机的PLC自动控制159

4.7.3 用移位指令实现对灯光的PLC控制160

4.8 思考与练习162

任务5 小车自动往返运行的PLC控制164

【知识点】164

【能力目标】164

5.1 任务引入164

5.2 任务分析164

5.3 知识链接165

5.3.1 顺序控制与顺序控制设计法165

5.3.2 状态转移图166

5.3.3 步进（状态）梯形图169

5.3.4 顺序控制编程举例170

5.4 任务实施172

5.4.1 建立状态转移图172

5.4.2 将状态转移图（SFC）转换成状态梯形图（STL）、指令表程序173

5.4.3 程序调试与运行174

5.5 知识扩展174

5.5.1 编制SFC的规则174

5.5.2 编制SFC的注意事项176

5.5.3 常用SFC的结构181

5.6 技能拓展191

做一做：两种液体混合的PLC控制191

5.6.1 控制要求191

5.6.2 操作过程191

5.6.3 评价标准193

5.7 思维拓展与实例193

5.7.1 4台电动机正启/逆停时序控制193

5.7.2 PLC实现双头钻床系统控制194

5.7.3 使用“启-保-停”电路的编程方法完成顺序控制197

5.7.4 使用以转换为中心的编程方法完成顺序控制199

5.7.5 使用仿STL指令编程方法完成顺序控制201

5.8 思考与练习202

任务6 城市路口交通指挥灯的PLC控制204

【知识点】204

【能力目标】204

6.1 任务引入204

6.2 任务分析205

6.3 知识链接205

6.3.1 FX2NPLC系统中常用的基本控制环节205

6.3.2 识读PLC梯形图和指令语句表的方法和步骤211

6.4 任务实施214

6.4.1 I/O分配214

6.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接215

6.4.3 设计梯形图程序和语句表程序215

6.4.4 程序调试与运行215

6.5 知识扩展：PLC控制系统的设计219

6.5.1 PLC控制系统设计概要219

6.5.2 PLC的接口电路设计222

6.5.3 PLC的电源电路设计224

6.6 技能拓展224

做一做：气动机械手的PLC控制设计224

6.6.1 控制要求225

6.6.2 操作过程226

6.6.3 评价标准228

6.7 思维拓展与实例229

6.7.1 城市交通指挥灯的其他参考程序229

6.7.2 霓虹灯广告屏的PLC控制233

6.8 思考与练习237

任务7 PLC控制的八组抢答器设计238

【知识点】238

【能力目标】238

7.1 任务引入238

7.2 任务分析238

7.3 知识链接239

7.3.1 比较指令［CMP、ZCP（FNC10、FNC11）］239

7.3.2 传送指令［MOV（FNC12）］241

7.3.3 BCD码变换指令［BCD（FNC18）］242

7.4 任务实施244

7.4.1 I/O分配244

7.4.2 PLC的I/O实际接线图244

7.4.3 设计梯形图程序245

7.4.4 程序调试与运行246

7.5 知识扩展：PLC在工业应用中的若干注意问题246

7.5.1 PLC型号选择与硬件配置的确定246

7.5.2 降低PLC控制系统硬件费用的方法250

7.5.3 提高PLC控制系统可靠性的措施254

7.5.4 数据变换指令260

7.6 技能拓展260

做一做：PLC对自动售货机系统的控制设计260

7.6.1 控制要求260

7.6.2 操作过程261

7.6.3 评价标准264

7.7 思维拓展与实例265

7.7.1 带有犯规显示的八组抢答器PLC控制设计265

7.7.2 PLC在四层电梯控制系统的应用设计265

7.8 思考与练习278

任务8 搬运机械手的PLC控制系统设计279

【知识点】279

【能力目标】279

8.1 任务引入279

8.2 任务分析280

8.3 知识链接281

8.3.1 条件跳转指令［CJ（FNC 00）］281

8.3.2 状态初始化指令［IST（FNC 60）］284

8.3.3 复杂系统的设计方法285

8.4 任务实施287

8.4.1 搬运机械手PLC选型与硬件设计287

8.4.2 I/O分配表及原理接线图288

8.4.3 梯形图程序的设计289

8.4.4 设计结果的讨论293

8.5 知识扩展295

8.5.1 逻辑错误故障检测诊断法295

8.5.2 附加触点连接诊断法296

8.5.3 时间限制法296

8.6 技能拓展297

做一做：具有多种工作方式送料小车的PLC控制系统设计297

8.6.1 控制要求297

8.6.2 操作过程298

8.6.3 评价标准302

8.7 思维拓展与实例303

8.7.1 搬运机械手PLC控制的另一种设计实践示范303

8.7.2 四工位组合机床的PLC控制设计305

8.8 思考与练习313

任务9 PLC在恒温控制过程中的应用设计314

【知识点】314

【能力目标】314

9.1 任务引入314

9.2 任务分析315

9.3 知识链接315

9.3.1 加法指令［ADD（FNC 20）］315

9.3.2 减法指令［SUB（FNC 21）］316

9.3.3 乘法指令［MUL（FNC 22）］317

9.3.4 除法指令［DIV（FNC 23）］318

9.3.5 加1指令［INC（FNC 24）］319

9.3.6 减1指令［DEC（FNC 25）］319

9.3.7 特殊功能模块数据读出指令［FROM（FNC 78）］320

9.3.8 特殊功能模块数据写入指令［TO（FNC 79）］321

9.4 任务实施322

9.4.1 I/O分配322

9.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接323

9.4.3 设计梯形图程序323

9.4.4 程序调试与运行323

9.5 知识扩展326

9.5.1 模拟量输入模块FX2N-4AD326

9.5.2 模拟量输出模块FX2N-4DA332

9.5.3 A-D、D-A转换一体化模块FX0N-3A339

9.5.4 PID过程控制模块FX2N-2LC342

9.5.5 三菱公司特殊功能模块一览343

9.6 技能拓展343

做一做：FX2N-4AD/FX2N-4DA的应用实验343

9.6.1 控制要求343

9.6.2 操作过程344

9.6.3 评价标准345

9.7 思维拓展与实例：PLC实现压力控制346

9.7.1 工作任务346

9.7.2 任务分析348

9.7.3 知识平台348

9.7.4 解决方案358

9.8 思考与练习364

任务10 典型机床成套设备的PLC控制改造设计365

【知识点】365

【能力目标】365

10.1 任务引入365

10.2 任务分析366

10.3 知识链接367

10.3.1 C650型普通卧式车床的电气控制系统367

10.3.2 利用PLC对机床控制进行技术改造的基本思路369

10.3.3 利用PLC对机床控制进行技术改造的常用方法369

10.3.4 将机床电路图转换成为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的主要步骤369

10.3.5 识读和分析机床PLC控制梯形图和语句表程序的常用方法和主要步骤370

10.4 任务实施374

10.4.1 I/O分配374

10.4.2 绘制PLC硬件接线图及硬件连接374

10.4.3 设计梯形图程序374

10.4.4 程序设计说明375

10.5 知识扩展：C5225型立式车床的PLC控制改造设计377

10.5.1 C5225型立式车床的机械结构和主要运动377

10.5.2 电路特点及拖动要求378

10.5.3 C5225型立式车床的电气控制电路378

10.5.4 C5225型立式车床PLC控制系统设计384

10.6 技能拓展390

做一做：Z3040摇臂钻床的PLC控制改造设计390

10.6.1 控制要求391

10.6.2 操作过程395

10.6.3 评价标准398

10.7 思维拓展与实例：某龙门钻床的PLC控制系统工程应用设计399

10.7.1 龙门钻床简化结构示意图和工艺说明399

10.7.2 龙门钻床工艺过程功能表图400

10.7.3 选择PLC，画出龙门钻床PLC工程应用设计的I/O端子实际接线图402

10.7.4 设计梯形图程序402

10.8 思考与练习415

任务11 PLC实现通信功能应用416

【知识点】416

【能力目标】416

11.1 任务引入416

11.2 任务分析417

11.3 知识链接417

11.3.1 串行通信基本原理418

11.3.2 串行通信电气标准420

11.3.3 通信协议426

11.3.4 通信特殊功能模块FX2N-16CCL-M427

11.3.5 通信用特殊功能模块FX2N-232/422/485-BD428

11.3.6 通信扩展板的实用接线433

11.3.7 通信网络434

11.4 任务实施437

11.4.1 模块选型与链接437

11.4.2 硬件连线437

11.4.3 程序编写438

11.4.4 任务实施结果的探讨441

11.5 技能拓展442

做一做：PLC与打印机的通信442

11.5.1 通信编程指令442

11.5.2 PLC与打印机的通信操作过程448

11.5.3 评价标准450

11.6 思维拓展与实例451

11.6.1 PLC与计算机、打印机的通信实例451

11.6.2 PLC与计算机通信、显示实例452

11.6.3 16位数据通信454

11.7 思考与练习456

附录457

附录A FX2N系列PLC内部软元件分配一览表457

附录B 三菱FX系列PLC指令一览表458

参考文献464