电气控制与PLC技术项目化教程
定价：￥59.00
作者： 齐建家，刘桂波主编；孙玉芳，陈曦副主编
出版时间：2026-07
出版社：化学工业出版社
- 化学工业出版社
- 9787122508461
- 1版
- 16开
- 2026-07
- 419
- 本科
目录
课程导论1
0.1 电气控制与PLC 技术课程内容 1
0.2 电气控制与PLC 技术课程的学习目标 2
项目1 初识低压电器3
任务1.1 低压电器基本知识认知 3
1.1.1 低压电器的概念及分类 3
1.1.2 低压电器的主要技术指标 4
任务1.2 低压电器的基本问题解析 5
1.2.1 电磁机构 5
1.2.2 触点系统 7
1.2.3 电弧的产生与灭弧方法 8
项目2 电动机直接启动控制11
任务2.1 项目涉及元器件解析 11
2.1.1 接触器 11
2.1.2 热继电器 15
2.1.3 按钮 18
2.1.4 刀开关 19
任务2.2 电动机的全压启动控制电路分析 21
任务2.3 电动机点动与连续控制电路分析 23
项目3 三相异步电动机正反转控制25
任务3.1 项目涉及元器件解析 25
3.1.1 低压断路器 25
3.1.2 熔断器 27
3.1.3 行程开关与接近开关 30
任务3.2 三相异步电动机正反转控制电路分析 33
任务3.3 行程控制电路分析 34
项目4 电动机降压启动和顺序控制36
任务4.1 项目涉及元器件解析——时间继电器 36
4.1.1 时间继电器的分类 36
4.1.2 时间继电器的结构与工作原理 37
4.1.3 时间继电器的符号及选择 39
任务4.2 电动机降压启动控制电路分析 40
4.2.1 降压启动的核心特性与理论依据 40
4.2.2 常用降压启动方法分类与技术对比 41
任务4.3 电动机顺序控制电路分析 47
4.3.1 手动控制顺序启动电路 47
4.3.2 时间继电器控制顺序启动电路 48
4.3.3 电动机多地控制电路 49
项目5 三相异步电动机的制动控制51
任务5.1 项目涉及元器件解析——速度继电器 51
任务5.2 制动控制电路分析 56
5.2.1 机械制动控制电路 56
5.2.2 电气制动控制电路 57
项目6 C650 卧式车床电气控制64
任务6.1 明晰电气图的绘制原则及标准 64
6.1.1 电气图的种类 64
6.1.2 电气图的特点 66
6.1.3 电气图形符号的组成 66
6.1.4 电气图形符号的使用说明 67
6.1.5 电气图的一般规则 67
6.1.6 电气图的绘制方法 68
6.1.7 电气原理图的绘制原则 70
任务6.2 明晰电气元件布置图、电气安装接线图的绘图原则 71
6.2.1 电气元件布置图的绘制原则 71
6.2.2 电气安装接线图的绘制原则 72
任务6.3 典型机床电气控制电路分析——C650 卧式车床 73
项目7 初识可编程控制器76
任务7.1 认识PLC 76
7.1.1 PLC 的定义 76
7.1.2 PLC 的发展概况 77
7.1.3 PLC 的特点 78
7.1.4 PLC 的应用 79
7.1.5 国内外热门PLC 产品 79
任务7.2 明晰PLC 的硬件组成 82
7.2.1 中央处理器 83
7.2.2 存储器 83
7.2.3 输入/输出接口 84
7.2.4 其他接口及电源 85
任务7.3 明晰PLC 的工作原理 86
7.3.1 PLC 的工作过程 87
7.3.2 PLC 的工作特点 88
7.3.3 数据I/O 操作及处理规则 88
7.3.4 I/O 口的滞后现象 88
7.3.5 可编程控制器技术指标 89
项目8 自动门的PLC 控制90
任务8.1 PLC 的编程语言及编程规则认知 90
8.1.1 PLC 的编程语言 90
8.1.2 编程注意事项及编程规则 91
任务8.2 项目涉及的编程软元件解析 92
8.2.1 输入继电器X 93
8.2.2 输出继电器Y 93
8.2.3 输入/输出继电器的使用方法 94
任务8.3 项目涉及的基本逻辑指令运用 95
8.3.1 操作开始指令（LD/LDI） 95
8.3.2 输出指令（OUT） 95
8.3.3 触点串联指令（AND/ANI） 96
8.3.4 触点并联指令（OR/ORI） 96
8.3.5 边沿检测指令（LDP/LDF/ANDP/ANDF/ORP/ORF） 97
8.3.6 脉冲微分输出指令（PLS/PLF） 98
任务8.4 设计三相异步电动机启停运行的PLC 控制系统 99
8.4.1 三相异步电动机启停运行控制的PLC 硬件接线图 99
8.4.2 三相异步电动机启停运行控制的PLC 控制程序 100
任务8.5 自动门控制系统设计 102
8.5.1 自动门PLC 控制系统硬件设计 102
8.5.2 自动门PLC 控制系统程序设计 103
项目9 三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 控制107
任务9.1 项目涉及的编程软元件解析 107
9.1.1 辅助继电器M 107
9.1.2 定时器 110
任务9.2 项目涉及的基本逻辑指令运用 113
9.2.1 置位与复位指令（SET/RST） 113
9.2.2 脉冲微分输出指令（PLS/PLF） 115
9.2.3 电路块连接指令（ANB/ORB） 117
任务9.3 设计三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 控制系统 119
9.3.1 三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 硬件设计 119
9.3.2 三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 程序设计 120
项目10 三相异步电动机的Y-△降压启动的PLC 控制124
任务10.1 项目涉及的基本逻辑指令运用——栈操作指令（MPS/MRD/MPP） 124
任务10.2 设计三相异步电动机的Y-△降压启动PLC 控制系统 126
10.2.1 三相异步电动机的Y-△降压启动的PLC 硬件设计 126
10.2.2 三相异步电动机的Y-△降压启动的PLC 程序设计 128
项目11 送料车的PLC 控制129
任务11.1 项目涉及的编程软元件解析——计数器C 129
11.1.1 内部计数器 129
11.1.2 高速计数器 131
任务11.2 创建顺序功能图（SFC） 134
11.2.1 顺序功能图（SFC）概述 134
11.2.2 顺序功能图的创建步骤及方法 138
任务11.3 步进梯形图转换 139
任务11.4 送料车的PLC 控制系统设计 141
11.4.1 分析控制要求 141
11.4.2 输入/输出信号分析及地址分配 142
11.4.3 硬件接线设计 142
11.4.4 程序设计 143
11.4.5 应用拓展 143
项目12 工业搅拌器的PLC 控制146
任务12.1 明确PLC 控制系统设计的基本原则与步骤 146
12.1.1 PLC 控制系统设计的基本原则 146
12.1.2 PLC 控制系统设计的步骤 147
任务12.2 设计工业搅拌器PLC 控制系统 149
12.2.1 工业搅拌器的PLC 硬件设计 149
12.2.2 工业搅拌器的PLC 程序设计 151
项目13 液位报警系统PLC 控制153
任务13.1 选型与配置PLC 的硬件系统 153
13.1.1 PLC 机型的选择 153
13.1.2 PLC 容量的选择 154
13.1.3 PLC 模块的选择 155
任务13.2 液位报警PLC 控制系统设计 156
13.2.1 液位报警PLC 控制系统硬件设计 156
13.2.2 液位报警PLC 控制系统程序设计 158
项目14 气动机械手的PLC 控制160
任务14.1 分析控制要求 160
14.1.1 机械手的动作过程分析 160
14.1.2 机械手的气动驱动系统分析 162
任务14.2 输入/输出设备的确定 162
任务14.3 PLC 型号的选择 162
任务14.4 设计气动机械手的PLC 控制系统 163
14.4.1 气动机械手PLC 控制系统硬件设计 164
14.4.2 气动机械手PLC 控制系统程序设计 165
项目15 交通灯控制系统的PLC 控制169
任务15.1 项目涉及的编程指令运用——三菱PLC 的功能指令 169
15.1.1 功能指令的表示格式 169
15.1.2 程序流向控制指令 170
15.1.3 比较与传送指令 172
15.1.4 算术与逻辑运算指令 174
15.1.5 循环移位指令 176
15.1.6 七段译码指令 177
任务15.2 交通灯PLC 控制系统设计 178
项目16 变频器调速PLC 控制183
任务16.1 认识变频器 183
16.1.1 变频器调速原理 183
16.1.2 变频器的用途 184
16.1.3 变频器的结构及接线端子说明 184
16.1.4 变频器控制面板及操作 187
16.1.5 变频器的运行模式与参数 188
任务16.2 实现变频器正反转PLC 控制 190
16.2.1 PLC 与变频器的连接方法 190
16.2.2 PLC 控制变频器实现电动机正反转的方法 190
任务16.3 用PLC 及变频器实现对电动机的三段速控制 192
项目17 三菱PLC 的特殊模块193
任务17.1 模拟量输入模块认知与运用 193
17.1.1 二通道A/D 转换模块FX2N-2AD 193
17.1.2 四通道A/D 转换模块FX2N-4AD 195
17.1.3 四通道A/D 转换模块FX3U-4AD 198
任务17.2 模拟量输出模块认知与运用 200
17.2.1 二通道模拟量输出模块FX2N-2DA 201
17.2.2 四通道D/A 转换模块FX2N-4DA 202
17.2.3 四通道D/A 转换模块FX3U-4DA 205
任务17.3 温度测量模块（FX2N-4AD-PT）认知与运用 209
任务17.4 高速计数模块（FX2N-1HC）认知与运用 212
17.4.1 性能简介 212
17.4.2 模块连接 212
17.4.3 缓冲寄存器分配 213
17.4.4 编程实例 216
任务17.5 运动控制模块认知与运用 217
17.5.1 可编程凸轮控制器模块FX2N-1RM-SET 217
17.5.2 脉冲输出模块FX2N-1PG/FX2N-10PG 221
17.5.3 定位控制器FX2N-10GM/FX2N-20GM 222
项目18 PLC 通信技术224
任务18.1 PLC 数据通信方式认知 224
任务18.2 了解常用的通信接口 226
18.2.1 RS-232C 226
18.2.2 RS-422 226
18.2.3 RS-485 227
18.2.4 USB 接口 227
任务18.3 掌握FX2N 系列PLC 通信设备及通信方式 228
18.3.1 FX2N 系列PLC 通信设备 228
18.3.2 通信方式 229
任务18.4 实现PLC 与PLC 之间的通信 230
18.4.1 FX2N 系列PLC 的并行通信 230
18.4.2 N：N 网络 231
任务18.5 实现PLC 与变频器之间的通信 234
18.5.1 硬件接线 234
18.5.2 三菱系列变频器的RS-485 串行通信协议 234
18.5.3 参数设置 238
18.5.4 应用实例 239
项目19 数控加药系统242
任务19.1 常用组态软件认知 242
19.1.1 组态软件的核心概念与功能 242
19.1.2 常用组态软件简介 243
任务19.2 三菱FX3U PLC 与组态王监控组态工程开发——数控加药系统 248
19.2.1 系统需求分析与总体设计 248
19.2.2 通信设备的配置 255
19.2.3 监控画面设计 256
19.2.4 监控变量定义 258
参考文献262
0.1 电气控制与PLC 技术课程内容 1
0.2 电气控制与PLC 技术课程的学习目标 2
项目1 初识低压电器3
任务1.1 低压电器基本知识认知 3
1.1.1 低压电器的概念及分类 3
1.1.2 低压电器的主要技术指标 4
任务1.2 低压电器的基本问题解析 5
1.2.1 电磁机构 5
1.2.2 触点系统 7
1.2.3 电弧的产生与灭弧方法 8
项目2 电动机直接启动控制11
任务2.1 项目涉及元器件解析 11
2.1.1 接触器 11
2.1.2 热继电器 15
2.1.3 按钮 18
2.1.4 刀开关 19
任务2.2 电动机的全压启动控制电路分析 21
任务2.3 电动机点动与连续控制电路分析 23
项目3 三相异步电动机正反转控制25
任务3.1 项目涉及元器件解析 25
3.1.1 低压断路器 25
3.1.2 熔断器 27
3.1.3 行程开关与接近开关 30
任务3.2 三相异步电动机正反转控制电路分析 33
任务3.3 行程控制电路分析 34
项目4 电动机降压启动和顺序控制36
任务4.1 项目涉及元器件解析——时间继电器 36
4.1.1 时间继电器的分类 36
4.1.2 时间继电器的结构与工作原理 37
4.1.3 时间继电器的符号及选择 39
任务4.2 电动机降压启动控制电路分析 40
4.2.1 降压启动的核心特性与理论依据 40
4.2.2 常用降压启动方法分类与技术对比 41
任务4.3 电动机顺序控制电路分析 47
4.3.1 手动控制顺序启动电路 47
4.3.2 时间继电器控制顺序启动电路 48
4.3.3 电动机多地控制电路 49
项目5 三相异步电动机的制动控制51
任务5.1 项目涉及元器件解析——速度继电器 51
任务5.2 制动控制电路分析 56
5.2.1 机械制动控制电路 56
5.2.2 电气制动控制电路 57
项目6 C650 卧式车床电气控制64
任务6.1 明晰电气图的绘制原则及标准 64
6.1.1 电气图的种类 64
6.1.2 电气图的特点 66
6.1.3 电气图形符号的组成 66
6.1.4 电气图形符号的使用说明 67
6.1.5 电气图的一般规则 67
6.1.6 电气图的绘制方法 68
6.1.7 电气原理图的绘制原则 70
任务6.2 明晰电气元件布置图、电气安装接线图的绘图原则 71
6.2.1 电气元件布置图的绘制原则 71
6.2.2 电气安装接线图的绘制原则 72
任务6.3 典型机床电气控制电路分析——C650 卧式车床 73
项目7 初识可编程控制器76
任务7.1 认识PLC 76
7.1.1 PLC 的定义 76
7.1.2 PLC 的发展概况 77
7.1.3 PLC 的特点 78
7.1.4 PLC 的应用 79
7.1.5 国内外热门PLC 产品 79
任务7.2 明晰PLC 的硬件组成 82
7.2.1 中央处理器 83
7.2.2 存储器 83
7.2.3 输入/输出接口 84
7.2.4 其他接口及电源 85
任务7.3 明晰PLC 的工作原理 86
7.3.1 PLC 的工作过程 87
7.3.2 PLC 的工作特点 88
7.3.3 数据I/O 操作及处理规则 88
7.3.4 I/O 口的滞后现象 88
7.3.5 可编程控制器技术指标 89
项目8 自动门的PLC 控制90
任务8.1 PLC 的编程语言及编程规则认知 90
8.1.1 PLC 的编程语言 90
8.1.2 编程注意事项及编程规则 91
任务8.2 项目涉及的编程软元件解析 92
8.2.1 输入继电器X 93
8.2.2 输出继电器Y 93
8.2.3 输入/输出继电器的使用方法 94
任务8.3 项目涉及的基本逻辑指令运用 95
8.3.1 操作开始指令（LD/LDI） 95
8.3.2 输出指令（OUT） 95
8.3.3 触点串联指令（AND/ANI） 96
8.3.4 触点并联指令（OR/ORI） 96
8.3.5 边沿检测指令（LDP/LDF/ANDP/ANDF/ORP/ORF） 97
8.3.6 脉冲微分输出指令（PLS/PLF） 98
任务8.4 设计三相异步电动机启停运行的PLC 控制系统 99
8.4.1 三相异步电动机启停运行控制的PLC 硬件接线图 99
8.4.2 三相异步电动机启停运行控制的PLC 控制程序 100
任务8.5 自动门控制系统设计 102
8.5.1 自动门PLC 控制系统硬件设计 102
8.5.2 自动门PLC 控制系统程序设计 103
项目9 三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 控制107
任务9.1 项目涉及的编程软元件解析 107
9.1.1 辅助继电器M 107
9.1.2 定时器 110
任务9.2 项目涉及的基本逻辑指令运用 113
9.2.1 置位与复位指令（SET/RST） 113
9.2.2 脉冲微分输出指令（PLS/PLF） 115
9.2.3 电路块连接指令（ANB/ORB） 117
任务9.3 设计三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 控制系统 119
9.3.1 三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 硬件设计 119
9.3.2 三相异步电动机的过载保护及报警的PLC 程序设计 120
项目10 三相异步电动机的Y-△降压启动的PLC 控制124
任务10.1 项目涉及的基本逻辑指令运用——栈操作指令（MPS/MRD/MPP） 124
任务10.2 设计三相异步电动机的Y-△降压启动PLC 控制系统 126
10.2.1 三相异步电动机的Y-△降压启动的PLC 硬件设计 126
10.2.2 三相异步电动机的Y-△降压启动的PLC 程序设计 128
项目11 送料车的PLC 控制129
任务11.1 项目涉及的编程软元件解析——计数器C 129
11.1.1 内部计数器 129
11.1.2 高速计数器 131
任务11.2 创建顺序功能图（SFC） 134
11.2.1 顺序功能图（SFC）概述 134
11.2.2 顺序功能图的创建步骤及方法 138
任务11.3 步进梯形图转换 139
任务11.4 送料车的PLC 控制系统设计 141
11.4.1 分析控制要求 141
11.4.2 输入/输出信号分析及地址分配 142
11.4.3 硬件接线设计 142
11.4.4 程序设计 143
11.4.5 应用拓展 143
项目12 工业搅拌器的PLC 控制146
任务12.1 明确PLC 控制系统设计的基本原则与步骤 146
12.1.1 PLC 控制系统设计的基本原则 146
12.1.2 PLC 控制系统设计的步骤 147
任务12.2 设计工业搅拌器PLC 控制系统 149
12.2.1 工业搅拌器的PLC 硬件设计 149
12.2.2 工业搅拌器的PLC 程序设计 151
项目13 液位报警系统PLC 控制153
任务13.1 选型与配置PLC 的硬件系统 153
13.1.1 PLC 机型的选择 153
13.1.2 PLC 容量的选择 154
13.1.3 PLC 模块的选择 155
任务13.2 液位报警PLC 控制系统设计 156
13.2.1 液位报警PLC 控制系统硬件设计 156
13.2.2 液位报警PLC 控制系统程序设计 158
项目14 气动机械手的PLC 控制160
任务14.1 分析控制要求 160
14.1.1 机械手的动作过程分析 160
14.1.2 机械手的气动驱动系统分析 162
任务14.2 输入/输出设备的确定 162
任务14.3 PLC 型号的选择 162
任务14.4 设计气动机械手的PLC 控制系统 163
14.4.1 气动机械手PLC 控制系统硬件设计 164
14.4.2 气动机械手PLC 控制系统程序设计 165
项目15 交通灯控制系统的PLC 控制169
任务15.1 项目涉及的编程指令运用——三菱PLC 的功能指令 169
15.1.1 功能指令的表示格式 169
15.1.2 程序流向控制指令 170
15.1.3 比较与传送指令 172
15.1.4 算术与逻辑运算指令 174
15.1.5 循环移位指令 176
15.1.6 七段译码指令 177
任务15.2 交通灯PLC 控制系统设计 178
项目16 变频器调速PLC 控制183
任务16.1 认识变频器 183
16.1.1 变频器调速原理 183
16.1.2 变频器的用途 184
16.1.3 变频器的结构及接线端子说明 184
16.1.4 变频器控制面板及操作 187
16.1.5 变频器的运行模式与参数 188
任务16.2 实现变频器正反转PLC 控制 190
16.2.1 PLC 与变频器的连接方法 190
16.2.2 PLC 控制变频器实现电动机正反转的方法 190
任务16.3 用PLC 及变频器实现对电动机的三段速控制 192
项目17 三菱PLC 的特殊模块193
任务17.1 模拟量输入模块认知与运用 193
17.1.1 二通道A/D 转换模块FX2N-2AD 193
17.1.2 四通道A/D 转换模块FX2N-4AD 195
17.1.3 四通道A/D 转换模块FX3U-4AD 198
任务17.2 模拟量输出模块认知与运用 200
17.2.1 二通道模拟量输出模块FX2N-2DA 201
17.2.2 四通道D/A 转换模块FX2N-4DA 202
17.2.3 四通道D/A 转换模块FX3U-4DA 205
任务17.3 温度测量模块（FX2N-4AD-PT）认知与运用 209
任务17.4 高速计数模块（FX2N-1HC）认知与运用 212
17.4.1 性能简介 212
17.4.2 模块连接 212
17.4.3 缓冲寄存器分配 213
17.4.4 编程实例 216
任务17.5 运动控制模块认知与运用 217
17.5.1 可编程凸轮控制器模块FX2N-1RM-SET 217
17.5.2 脉冲输出模块FX2N-1PG/FX2N-10PG 221
17.5.3 定位控制器FX2N-10GM/FX2N-20GM 222
项目18 PLC 通信技术224
任务18.1 PLC 数据通信方式认知 224
任务18.2 了解常用的通信接口 226
18.2.1 RS-232C 226
18.2.2 RS-422 226
18.2.3 RS-485 227
18.2.4 USB 接口 227
任务18.3 掌握FX2N 系列PLC 通信设备及通信方式 228
18.3.1 FX2N 系列PLC 通信设备 228
18.3.2 通信方式 229
任务18.4 实现PLC 与PLC 之间的通信 230
18.4.1 FX2N 系列PLC 的并行通信 230
18.4.2 N：N 网络 231
任务18.5 实现PLC 与变频器之间的通信 234
18.5.1 硬件接线 234
18.5.2 三菱系列变频器的RS-485 串行通信协议 234
18.5.3 参数设置 238
18.5.4 应用实例 239
项目19 数控加药系统242
任务19.1 常用组态软件认知 242
19.1.1 组态软件的核心概念与功能 242
19.1.2 常用组态软件简介 243
任务19.2 三菱FX3U PLC 与组态王监控组态工程开发——数控加药系统 248
19.2.1 系统需求分析与总体设计 248
19.2.2 通信设备的配置 255
19.2.3 监控画面设计 256
19.2.4 监控变量定义 258
参考文献262
