本书立足于应用型人才的培养，以三菱FX系列PLC中目前流行的FX3U为目标机型，结合变频器和伺服控制，全面地介绍了PLC控制系统的组成、工作原理和编程设计方法。

本书将教程和实训结合，教程部分采用大量实例，图文并茂，并和实训内容一一对应，通过理论、仿真和实训，一步步地深入，*后通过课程设计加强工程能力的训练和培养。本书编程软件使用GX Works2，其自带的GX Simulator2方便模拟仿真运行，教程篇和实训篇的内容、操作都配有微课视频，方便学生自学和课后练习。

本书可在高等院校智能制造、自动化、电气、能源机械和计算机等相关专业的教学中使用，也可作为工程技术人员的应用参考书。

序言

前言

教程篇

第1章PLC基础知识2

1.1PLC的发展史2

1.1.1PLC的产生和定义2

1.1.2PLC的发展过程3

1.1.3PLC的应用范围和发展趋势4

1.2电磁式继电器和PLC软继电器5

1.2.1电磁式继电器的工作原理5

1.2.2PLC软继电器7

1.3电气控制电路与PLC梯形图8

1.3.1几种典型电气控制电路8

1.3.2PLC梯形图的实现11

1.4PLC循环扫描和分时工作方式11

1.4.1PLC 分时处理和扫描工作方式11

1.4.2输入/输出滞后时间13

1.5PLC系统与继电接触器系统工作原理的

差别14

习题14

第2章PLC的结构组成及软元件15

2.1三菱PLC的不同型号15

2.1.1FX系列15

2.1.2iQF系列16

2.1.3L系列16

2.1.4Q系列16

2.1.5iQR系列16

2.1.6QS/WS系列17

2.2PLC的类型17

2.2.1按硬件结构分类17

2.2.2按其他分类18

2.3PLC基本单元结构18

2.3.1中央处理器18

2.3.2存储器19

2.3.3I/O接口及性能指标20

2.3.4模拟量I/O模块22

2.3.5电源及性能指标22

2.4FX3U系列PLC的型号体系和系统

构成22

2.4.1FX3U系列PLC的型号体系23

2.4.2FX3U系列PLC的系统构成24

2.5FX3U系列PLC的软元件及功能24

2.5.1位元件25

2.5.2定时器27

2.5.3普通计数器和高速计数器29

2.5.4数据寄存器33

2.5.5指针36

2.5.6常数37

2.5.7软元件总结37

2.6编程语言39

2.6.1梯形图(Ladder Diagram）39

2.6.2顺序功能图（Sequential Function 

Chart）39

2.6.3结构化梯形图(Structured Ladder/

FBD）40

2.6.4结构文本（Structured Text）

语言40

2.6.5功能块图（Function Block 

Diagram）41

2.7FX3U系列PLC与FX5U系列、FX2N

系列PLC的区别42

习题44

第3章基本指令编程46

3.1基本指令46

3.1.1逻辑取和线圈输出指令46

3.1.2触点的串联和并联指令47

3.1.3串联回路块和并联回路块指令49

3.1.4栈操作指令51

3.1.5边沿检测指令和脉冲输出指令52

3.1.6主控指令和主控复位指令55

3.1.7置位和复位指令57

3.1.8其他指令59

3.2编程规则60

3.2.1梯形图的编程规则60

3.2.2梯形图和指令表之间的转换61

3.2.3双线圈输出问题61

3.3典型基本环节63

3.3.1起动与停止控制63

3.3.2互锁和联锁环节64

3.3.3延时起动和延时停止电路64

3.3.4脉冲序列和方波信号产生65

3.3.5计数器的应用67

3.3.6二分频电路67

3.4基本指令实例68

3.4.1编程设计方法68

3.4.2小车往复运动控制程序69

3.4.3抢答器控制程序70

3.4.4三台带式输送机的顺序控制

程序72

3.4.5十字路口交通信号灯控制程序73

习题75

第4章应用指令编程79

4.1应用指令概述79

4.2数据比较类指令80

4.2.1整数比较类指令81

4.2.2触点比较类指令83

4.2.3浮点数比较类指令84

4.2.4数据比较类指令的综合应用85

4.3数据传送与转换类指令86

4.3.1数据传送类指令86

4.3.2数据转换类指令90

4.4循环与移位类指令93

4.4.1循环移位类指令93

4.4.2线性移位类指令96

4.4.3先进先出读写类指令99

4.4.4循环与移位类指令综合应用100

4.5数据处理类其他指令100

4.5.1解码和编码指令100

4.5.2数据统计运算指令103

4.5.3数据表处理类指令107

4.6算术与逻辑运算类指令107

4.6.1二进制整数算术与逻辑运算类

指令107

4.6.2浮点数转换和运算类指令110

4.6.3字符串运算类指令113

4.7程序流程控制类指令115

4.7.1条件跳转指令116

4.7.2子程序调用及返回指令117

4.7.3中断指令119

4.7.4循环指令123

4.8其他应用指令124

4.8.1高速处理类指令124

4.8.2方便类指令126

4.8.3时钟数据处理指令131

4.9外部设备I/O类指令136

习题138

第5章步进指令及状态编程法141

5.1状态编程法概述141

5.1.1状态软元件和步进指令141

5.1.2状态142

5.1.3SFC图和STL图143

5.2单流程结构144

5.2.1创建SFC图的步骤144

5.2.2一个简单的实例144

5.3多流程结构147

5.3.1选择分支结构147

5.3.2循环结构149

5.3.3并行分支结构150

5.4状态编程的注意事项153

5.4.1软元件和编程指令的注意事项153

5.4.2多流程状态编程的规则155

5.4.3状态监控157

5.4.4状态报警器159

5.4.5初始化状态指令IST160

5.4.6状态编程的编程技巧163

5.5状态编程法设计的典型实例164

5.5.1电动机顺序起动逆序停止控制164

5.5.2大小球传送（选择分支结构）166

5.5.3洗衣机洗涤控制（循环结构）168

5.5.4剪板机控制（并行分支）169

习题171

第6章A/D转换、D/A转换及变频器的

应用174

6.1模拟量输入（A/D转换）174

6.2模拟量输出（D/A转换）179

6.3变频器的结构及原理182

6.3.1变频器的基本构成183

6.3.2变频器的调速原理184

6.4变频器的接口185

6.5变频器的控制模式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网络控制模式192

习题197

第7章伺服控制及应用199

7.1伺服系统的组成199

7.2定位控制指令和脉冲指令200

7.2.1定位控制指令200

7.2.2脉冲指令204

7.3伺服系统的控制方式207

7.3.1伺服系统的控制回路207

7.3.2MRJ4系列伺服放大器的结构208

7.3.3主电路接线208

7.3.4伺服放大器的控制信号208

7.3.5MR Configurator2软件参数设置210

7.4原点回归213

7.4.1带DOG搜索的原点回归213

7.4.2不带DOG搜索的原点回归216

7.5位置控制方式217

7.5.1相对定位运动217

7.5.2绝对定位运动218

7.6速度控制方式220

7.6.1分段速度控制220

7.6.2模拟量速度控制221

7.7转矩控制方式222

习题222

第8章PLC控制系统设计及应用

实例223

8.1PLC控制系统设计的基本内容223

8.1.1设计步骤223

8.1.2PLC选型225

8.1.3程序设计的方法226

8.1.4程序设计的原则227

8.2全自动洗衣机程序设计228

8.2.1采用多个子程序模块法设计228

8.2.2采用逻辑代数法设计230

8.2.3采用主控嵌套结构设计232

8.3水箱水位控制程序设计234

8.3.1PID控制234

8.3.2水箱的水位控制系统237实训篇

第9章GX Works2软件编程及仿真242

9.1GX Works2的编程环境介绍242

9.2编写起保停电路梯形图243

9.3仿真运行247

9.4使用GX Works2帮助249

9.5使用SEE Electrical设计电气原理图250

9.6练习251

第10章基本指令的编程实训253

10.1PLC硬件连接和GX Works2在线

调试253

10.2程序设计——天塔之光257

10.3程序设计——自动门258

10.4程序补充完整——三台电动机控制259

10.5MELSOFT FX TRAINER软件练习——

按钮切换交通信号灯259

第11章触摸屏及应用指令的编程及

仿真262

11.1触摸屏GT Designer3软件的使用262

11.2触摸屏的运行267

11.3设计触摸屏动画界面269

11.4使用学习软件FX TRNDATA272

11.5使用应用指令实现步进控制273

11.6拓展练习274

第12章状态编程法的编程及仿真276

12.1创建SFC图276

12.2程序设计——带式输送机控制280

12.3状态监控程序设计——喷泉控制282

12.4并行分支——十字路口交通信号灯

控制283

12.5拓展练习284

第13章A/D转换、D/A转换、变频器和

伺服控制的实训286

13.1A/D转换、D/A转换286

13.2变频器的应用289

13.3MR Configurator2软件的应用294

13.4伺服控制实训298

13.4.1搬运机械手位置控制298

13.4.2伺服控制七段速调速302

13.5拓展练习305

第14章课程设计306

14.1课程设计目标及要求306

14.2课程设计选题306

14.2.1五相十拍步进电动机306

14.2.2医院病床呼叫系统307

14.2.3三层电梯控制308

14.2.4运料车控制308

14.2.5立体车库309

14.2.6车辆出入库管理309

14.2.7自动打饭机310

14.2.8使用变频器对4台水泵进行恒压

供水控制310

14.2.9自动售货机310

14.2.10使用D/A转换模块设置不同输出

电压波形311

附录312

附录AFX3U系列PLC应用指令312

附录BFX系列PLC特殊软元件M、D的编号、

名称及功能315

附录CFX系列PLC的内部软元件328

例题索引330

微视频索引332

参考文献334