图解PLC.变频器与触摸屏技术完全自学手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蔡杏山 著

图书标签:

• PLC
• 变频器
• 触摸屏
• 工业控制
• 自动化
• 电气工程
• 自学手册
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• 入门
• 技术

店铺： 盐城新华图书专营店

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122228635

商品编码：23928808861

包装：平装

开本：16

内容介绍

D1章　PLC快速入门
　1.1认识PLC
　1.1.1什么是PLC
　1.1.2PLC控制与继电器控制比较
　1.2PLC分类与特点
　1.2.1PLC的分类
　1.2.2PLC的特点
　1.3PLC的基本组成
　1.3.1PLC的组成方框图
　1.3.2PLC各部分说明
　1.4PLC的工作原理
　1.4.1PLC的工作方式
　1.4.2PLC用户程序的执行过程
　1.5三菱FXGP/WINC编程软件的使用
　1.5.1软件的安装和启动
　1.5.2程序的编写
　1.5.3程序的转换与传送
　1.6PLC控制系统开发举例
　1.6.1PLC控制系统开发的一般流程
　1.6.2电动机正反转的PLC应用系统开发举例
D2章　三菱FX系列PLC介绍
　2.1概述
　2.1.1三菱FX系列各类型PLC的特点
　2.1.2三菱FX系列PLC型号的命名方法
　2.1.3三菱FX2N PLC基本单元面板说明
　2.2三菱FX PLC的硬件接线
　2.2.1电源端子的接线
　2.2.2三菱FX1S、FX1N、FX1NC、FX2N、FX2NC、FX3UC PLC的输入端子接线
　2.2.3三菱FX3U、FX3G PLC的输入端子接线
　2.2.4无触点接近开关与PLC输入端子的接线
　2.2.5三菱FX系列PLC的输出端子接线
　2.3三菱FX系列PLC的软元件说明
　2.3.1输入继电器（X）和输出继电器（Y）
　2.3.2辅助继电器（M）
　2.3.3状态继电器（S）
　2.3.4定时器（T）
　2.3.5计数器（C）
　2.3.6高速计数器
　2.3.7数据寄存器（D）
　2.3.8变址寄存器（V、Z）
　2.3.9常数（K、H）
　2.4三菱FX系列PLC规格概要
　2.4.1三菱FX1S、FX1N、FX1NC PLC规格概要
　2.4.2三菱FX2N、FX2NCPLC规格概要
　2.4.3三菱FX3U、FX3UC、FX3G PLC规格概要
D3章　三棱编程与仿真软件的使用
　3.1编程基础
　3.1.1编程语言
　3.1.2梯形图的编程规则与技巧
　3.2三菱GX Developer编程软件的使用
　3.2.1软件的安装
　3.2.2软件的启动与窗口及工具说明
　3.2.3创建新工程
　3.2.4编写梯形图程序
　3.2.5梯形图的编辑
　3.2.6查找与替换功能的使用
　3.2.7注释、声明和注解的添加与显示
　3.2.8读取并转换FXGP/WIN格式文件
　3.2.9PLC与计算机的连接及程序的写入与读出
　3.2.10在线监视PLC程序的运行
　3.3三菱GX Simulator仿真软件的使用
　3.3.1安装GX Simulator仿真软件
　3.3.2仿真操作
　3.3.3软元件监视
　3.3.4时序图监视
D4章　基本指令的使用及实例
　4.1基本指令说明
　4.1.1逻辑取及驱动指令
　4.1.2触点串联指令
　4.1.3触点并联指令
　4.1.4串联电路块的并联指令
　4.1.5并联电路块的串联指令
　4.1.6边沿检测指令
　4.1.7多重输出指令
　4.1.8主控和主控复位指令
　4.1.9取反指令
　4.1.10置位与复位指令
　4.1.11结果边沿检测指令
　4.1.12脉冲微分输出指令
　4.1.13空操作指令
　4.1.14程序结束指令
　4.2PLC基本控制线路与梯形图
　4.2.1启动、自锁和停止控制的PLC线路与梯形图
　4.2.2正、反转联锁控制的PLC线路与梯形图
　4.2.3多地控制的PLC线路与梯形图
　4.2.4定时控制的PLC线路与梯形图
　4.2.5定时器与计数器组合延长定时控制的PLC线路与梯形图
　4.2.6多重输出控制的PLC线路与梯形图
　4.2.7过载报警控制的PLC线路与梯形图
　4.2.8闪烁控制的PLC线路与梯形图
　4.3喷泉的PLC控制系统开发实例
　4.3.1明确系统控制要求
　4.3.2确定输入/输出设备，并为其分配合适的I/O端子
　4.3.3绘制喷泉的PLC控制线路图
　4.3.4编写PLC控制程序
　4.3.5详解硬件线路和梯形图的工作原理
　4.4交通信号灯的PLC控制系统开发实例
　4.4.1明确系统控制要求
　4.4.2确定输入/输出设备并为其分配合适的PLC I/O端子
　4.4.3绘制交通信号灯的PLC控制线路图
　4.4.4编写PLC控制程序
　4.4.5详解硬件线路和梯形图的工作原理
D5章　步进指令的使用及实例
　5.1状态转移图与步进指令
　5.1.1顺序控制与状态转移图
　5.1.2步进指令说明
　5.1.3步进指令在两种编程软件中的编写形式
　5.1.4状态转移图分支方式
　5.1.5用步进指令编程注意事项
　5.2液体混合装置的PLC控制系统开发实例
　5.2.1明确系统控制要求
　5.2.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子
　5.2.3绘制PLC控制线路图
　5.2.4编写PLC控制程序
　5.2.5详解硬件线路和梯形图的工作原理
　5.3简易机械手的PLC控制系统开发实例
　5.3.1明确系统控制要求
　5.3.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子
　5.3.3绘制PLC控制线路图
　5.3.4编写PLC控制程序
　5.3.5详解硬件线路和梯形图的工作原理
　5.4大小铁球分拣机的PLC控制系统开发实例
　5.4.1明确系统控制要求
　5.4.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子
　5.4.3绘制PLC控制线路图
　5.4.4编写PLC控制程序
　5.4.5详解硬件线路和梯形图的工作原理
　5.5交通信号灯的PLC控制系统开发实例
　5.5.1明确系统控制要求
　5.5.2确定输入/输出设备并分配合适的I/O端子
　5.5.3绘制PLC控制线路图
　5.5.4编写PLC控制程序
　5.5.5详解硬件线路和梯形图的工作原理
D6章　应用指令使用详解
　6.1应用指令的格式与规则
　6.1.1应用指令的格式
　6.1.2应用指令的规则

工业自动化核心技术实战指南 一、 工业自动化概览与发展趋势 工业自动化是现代制造业的核心驱动力，旨在通过自动化设备和系统替代或辅助人工操作，从而提高生产效率、产品质量、安全性和灵活性。从最初的简单机械臂到如今高度集成的智能工厂，工业自动化经历了深刻的变革。PLC（可编程逻辑控制器）、变频器和触摸屏作为工业自动化的三大基石，各自扮演着不可或缺的角色。 PLC作为工业控制的核心大脑，负责逻辑判断、顺序控制、定时、计数等，是实现生产流程自动化的关键。变频器则专注于电动机的调速控制，能够根据生产需求精确调整电机的转速和扭矩，实现节能降耗和工艺优化。触摸屏作为人机交互的界面，为操作人员提供了直观、便捷的监控和操作方式，大大简化了复杂的控制系统。 当前，工业自动化正朝着智能化、数字化、网络化方向发展。物联网（IoT）、大数据、人工智能（AI）等新兴技术正在与传统自动化设备深度融合，催生出更智能的生产模式。例如，通过IoT技术，PLC、变频器和触摸屏可以实现远程监控和诊断；大数据分析能够优化生产参数，提高效率；AI技术则可以实现更高级的故障预测和自主决策。未来，工业自动化将更加强调柔性制造、个性化定制以及全生命周期的管理。 二、 PLC——工业控制的核心大脑 1. PLC基本原理与构成 PLC是一种数字电子装置，专为在工业环境中应用而设计。它采用微处理器，能够将用户按照通用编程语言（如梯形图、指令表、结构化文本等）编写的程序存储在内部，用于控制各类工业机械或生产过程。PLC的出现极大地简化了传统的继电器控制系统，提高了系统的可靠性、灵活性和可维护性。 PLC的核心组成包括： 中央处理器（CPU）： 负责执行用户程序，处理输入信号，生成输出信号，以及管理系统资源。 存储器： 包括程序存储器（存储用户程序）、数据存储器（存储输入/输出状态、中间变量、定时器/计数器值等）。 输入模块： 将来自外部传感器（如按钮、开关、温度传感器、压力传感器等）的信号转换为PLC可以处理的数字信号。 输出模块： 将PLC输出的控制信号转换为能够驱动执行元件（如继电器、接触器、指示灯、电磁阀等）的电信号。 电源模块： 为PLC的各个部分提供稳定的工作电源。 通信接口： 用于PLC与其他设备（如其他PLC、HMI、上位机）之间进行数据交换。 2. PLC的工作原理 PLC的工作原理遵循“扫描”方式，即CPU按照固定的顺序不断地重复执行以下三个步骤： 读取输入： CPU扫描所有的输入点，将输入信号的状态存储在输入映像区。 执行程序： CPU按照用户编写的程序指令，依次读取输入映像区中的数据，进行逻辑运算、定时、计数等操作，并将计算结果存储在输出映像区和内部存储区。 刷新输出： CPU根据输出映像区中的数据，将相应的输出信号发送到输出模块，驱动外部执行元件。 完成这三个步骤后，PLC立即开始下一次扫描，如此循环往复，从而实现对生产过程的实时控制。 3. PLC的编程语言与应用 为了方便用户编程，IEC 61131-3国际标准定义了五种标准的PLC编程语言： 梯形图（Ladder Diagram, LD）： 最常用的一种编程语言，形象地模拟了传统继电器控制电路的逻辑，易于理解和调试，尤其适合电气工程师。 指令表（Instruction List, IL）： 一种低级语言，类似于汇编语言，执行效率高，但编写和调试相对复杂。 功能块图（Function Block Diagram, FBD）： 以图形化的方式表示程序的逻辑，通过连接预定义的功能块来实现控制，适合复杂的逻辑控制。 顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）： 用于描述和实现顺序控制过程，将整个控制过程分解为一系列步骤和转移条件，结构清晰。 结构化文本（Structured Text, ST）： 一种高级的编程语言，类似于Pascal或C语言，支持复杂的算法、数学运算和数据结构，适合复杂的控制逻辑和数据处理。 PLC的应用范围极为广泛，几乎涵盖了所有工业领域，包括： 制造业： 自动化生产线、机器人控制、包装机械、装配机械等。 电力行业： 发电厂、变电站的监控和控制。 楼宇自动化： 空调、照明、电梯、安防系统的控制。 交通运输： 信号灯控制、轨道交通控制。 环保行业： 水处理、废气处理设备的控制。 三、 变频器——电动机调速的灵魂 1. 变频器基本原理 变频器，又称变频驱动器，是一种通过改变电源的频率来控制交流电动机转速的电力电子装置。其核心原理是将输入的固定频率、固定电压的交流电（AC）转换为可变频率、可变电压的交流电，从而实现对电动机转速的精确控制。 变频器的基本工作原理可以分为三个主要阶段： 整流： 将输入的交流电转换为脉动的直流电。 滤波： 对脉动的直流电进行滤波，使其平滑化，成为相对稳定的直流电。 逆变： 将直流电通过PWM（脉冲宽度调制）技术，重新转换为频率和电压可调的交流电，供给电动机。 2. 变频器的核心功能与优势 变频器不仅仅是简单的调速装置，它还具备许多重要的功能和优势： 精确的速度控制： 变频器能够实现电动机转速的无级调节，满足不同工况下的精确控制需求。 平滑的启停： 通过软启动功能，可以降低电动机启动时的冲击电流，减少对电网和机械设备的损害。 节能降耗： 在负载变化的应用中，变频器能够根据实际需求调整电动机转速，避免“大马拉小车”的现象，从而显著降低能耗。据统计，在风机、水泵等负载变化大的应用中，变频器节能效果可达20%-60%。 扭矩控制： 许多变频器具备扭矩控制功能，可以在恒定扭矩或恒定功率模式下运行，满足特定的工艺要求。 多段速控制： 可以预设多个速度点，实现程序化的速度切换。 保护功能： 变频器内置了过载、过压、欠压、过流、短路、缺相等多种保护功能，有效保护电动机和变频器本身。 通信功能： 大多数变频器支持Modbus RTU、Profibus DP等通信协议，可以方便地接入PLC或上位机系统，实现远程监控和参数设置。 3. 变频器的应用领域 变频器在工业生产中的应用极为广泛，几乎是所有需要电动机调速的场合的必备设备： 风机与水泵： 冶金、化工、给排水、空调系统中的风机和水泵，通过变频调速可实现节能和压力/流量的精确控制。 起重运输设备： 起重机、输送带等，通过变频器实现平稳的起升、下降和运行速度控制，提高运行效率和安全性。 机械加工设备： 机床、车床、磨床等，通过变频器精确控制主轴转速，提高加工精度和效率。 纺织、造纸、印刷机械： 对卷绕、张力、速度有精确要求的设备。 压缩机： 空压机、制冷压缩机等，通过变频调速实现恒压输出，减少启停次数，降低能耗。 四、 触摸屏——人机交互的直观窗口 1. 触摸屏（HMI）的基本概念与功能 触摸屏，即人机界面（Human Machine Interface, HMI），是一种用于连接操作人员与自动化设备（如PLC）的图形化交互设备。它集显示、输入、控制于一体，使用户能够通过触摸屏幕上的虚拟按钮、滑动条、文本框等控件，直观地监控生产过程、修改参数、执行指令，而无需复杂的键盘和显示器。 触摸屏的主要功能包括： 信息显示： 实时显示生产过程中的各种参数（如温度、压力、流量、液位、电机转速、报警信息等），以及设备状态、生产数据报表等。 参数设置： 允许操作人员通过界面修改PLC的控制参数、设定值、运行模式等。 指令操作： 提供虚拟按钮，用于启动、停止、复位设备，切换模式，或执行其他控制命令。 报警处理： 实时显示和记录各种报警信息，并提供相应的处理提示和操作界面。 趋势图与数据记录： 能够实时绘制参数的趋势曲线，并可进行历史数据记录和回放。 画面切换与管理： 支持多画面切换，方便用户在不同功能模块之间导航。 用户权限管理： 可以设置不同用户的操作权限，保证系统的安全性。 2. 触摸屏的构成与工作原理 一个典型的触摸屏系统主要由以下几部分组成： 触摸面板： 位于显示屏表面，用于检测用户的触摸位置。常见的触摸技术有电阻式、电容式、红外式等。 显示屏： 通常为LCD（液晶显示器）或LED屏幕，用于显示图形、文字、数据等信息。 主控单元： 负责处理触摸信号，运行HMI软件，与PLC等设备进行通信。 通信接口： 如RS-232、RS-485、Ethernet等，用于与PLC、变频器、传感器等进行数据交换。 HMI软件： 用于在PC端设计触摸屏界面，包括创建画面、添加控件、设置数据连接、编写脚本等。设计完成后，将程序下载到触摸屏的主控单元中运行。 触摸屏的工作原理是：当用户触摸屏幕时，触摸面板会检测到触摸的位置，并将坐标信息发送给主控单元。主控单元根据预设的界面布局和逻辑，判断用户触摸的是哪个控件，然后执行相应的操作，例如发送命令给PLC，或从PLC读取数据并显示。 3. 触摸屏与PLC的联动 触摸屏与PLC的联动是实现自动化系统人机交互的关键。它们之间通常通过各种通信协议进行数据交换： PLC作为主站，触摸屏作为从站： 触摸屏通过轮询的方式主动读取PLC的数据，或者PLC主动向触摸屏发送数据。 触摸屏作为主站，PLC作为从站： 触摸屏主动向PLC发送读写命令。 在实际应用中，触摸屏开发者会使用专门的HMI组态软件，通过图形化的界面将触摸屏上的控件（如按钮、指示灯、数据输入框）与PLC内部的存储地址（如输入/输出点、寄存器、标志位）进行绑定。这样，触摸屏上的操作就会转化为对PLC数据区域的读写，从而实现对PLC控制的间接操作和对生产过程的实时监控。 五、 PLC、变频器、触摸屏的集成应用 在现代工业自动化系统中，PLC、变频器和触摸屏并非孤立存在，而是高度集成，协同工作，共同构成一个完整的控制体系。 1. 系统架构 一个典型的集成应用架构如下： 传感器与执行元件： 作为系统的“感官”和“手脚”，负责采集现场信息（如温度、压力、位置）并执行控制指令（如启动电机、打开阀门）。 PLC： 作为系统的“大脑”，接收来自传感器的信号，根据预设的逻辑程序进行分析判断，并向执行元件发出控制指令。同时，PLC也负责与变频器和触摸屏进行通信。 变频器： 接收来自PLC的速度指令，控制电机的转速和扭矩，实现精确的动力输出。变频器本身也可能带有一定的监测功能，并将状态信息反馈给PLC。 触摸屏（HMI）： 作为系统的“脸面”和“耳朵”，通过图形界面向操作人员展示PLC采集的各种数据和变频器的工作状态，并接收操作人员的指令，然后将这些指令通过PLC转发给相应的设备。 通信网络： 如RS-485、Ethernet、Profibus等，是PLC、变频器、触摸屏之间数据交换的“血管”。 2. 集成优势 将PLC、变频器和触摸屏集成应用，能够带来诸多优势： 集中监控与管理： 操作人员可以通过触摸屏集中监控和控制整个生产过程，无需在多个设备之间切换。 提高生产效率： 精确的调速控制、灵活的逻辑控制以及直观的操作界面，共同提高了生产线的运行效率和响应速度。 优化资源利用： 变频器的节能优势得以充分发挥，PLC的自动化逻辑能够优化设备运行，减少浪费。 增强系统可靠性： 统一的系统设计和通信协议，降低了接口不匹配的风险，提高了整体系统的稳定性。 降低维护成本： 统一的编程和组态环境，使得系统调试和故障诊断更加便捷，减少了维护人员的工作量。 提升产品质量： 精确的参数控制和稳定的运行，有助于提高产品的一致性和合格率。 实现智能化升级： 集成化的系统为后续接入MES、ERP等信息化系统，以及实现更高级的智能化控制奠定了基础。 3. 集成实例 食品包装生产线： PLC控制整个生产线的流程，包括物料输送、封切、打码等。变频器控制输送带的速度，以适应不同的包装速度需求。触摸屏显示生产速度、包装计数、报警信息，并允许操作员调整包装参数。 注塑机控制： PLC控制注塑机的动作序列，包括合模、注射、保压、开模等。变频器控制注塑机螺杆的转速和注射速度，以优化注塑过程。触摸屏显示温度、压力、速度等参数，并允许操作员设定工艺参数。 水处理系统： PLC控制水泵、阀门、混合器等设备，实现对水质的监测和调节。变频器用于调节水泵的转速，以维持恒定的水压或流量。触摸屏显示水质参数（如PH值、浊度）、设备运行状态，并允许操作员设置水质目标。 六、 总结 PLC、变频器和触摸屏作为工业自动化领域的核心技术，各自具备独特的优势和功能。通过将它们有机地集成起来，能够构建出高效、灵活、智能的自动化控制系统，为现代制造业的转型升级提供坚实的技术支撑。深入理解和掌握这三项技术，是投身工业自动化领域，参与智能制造发展的关键。

评分☆☆☆☆☆

我一直对自动化控制领域充满好奇，但又苦于没有合适的入门途径。很多网上的教程要么过于零散，要么过于晦涩，要么就是需要一定的基础才能看懂。所以，当我看到《图解PLC.变频器与触摸屏技术完全自学手册》的时候，我内心是充满期待的。我希望它能像一个循序渐进的导师，从最基础的知识点开始讲起，比如PLC的基本构成、常用的指令，变频器的基本结构和工作原理，以及触摸屏的硬件和软件基础。更重要的是，我希望这本书能够将这三者有机地结合起来，展示它们是如何协同工作的，例如如何通过PLC控制变频器，如何利用触摸屏进行人机交互，实现对整个自动化系统的监控和操作。我希望能看到一些实际的案例分析，比如如何用PLC、变频器和触摸屏实现一个简单的物料输送线控制，或者一个恒压供水系统，通过这些案例，我能够更深刻地理解书本知识的应用价值，并将所学技能真正运用到实际的工程项目中，解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我觉得它非常全面，涵盖了PLC、变频器和触摸屏这三个在工业自动化领域非常核心的技术。我当时购买它的主要目的是想建立起一个完整的知识体系，而不是东拼西凑地学习。我期望这本书能够系统地介绍这三项技术的发展历程、核心原理、关键技术和未来趋势。比如，在PLC部分，我希望看到不同品牌PLC的比较分析，以及各种编程语言（如梯形图、指令表、结构化文本）的优缺点和适用场景。在变频器部分，我希望了解不同类型变频器的选型依据，以及各种保护功能和节能策略。而对于触摸屏，我希望看到不同品牌触摸屏的组态软件操作技巧，以及如何设计友好的人机交互界面。最重要的是，我期待书中能够深入探讨这三者之间的集成和应用，例如如何实现复杂的数据通信，如何进行故障诊断和远程监控，以及如何进行系统优化和升级。希望它能成为一本我长期学习和参考的宝典。

评分☆☆☆☆☆

我购买《图解PLC.变频器与触摸屏技术完全自学手册》是因为我希望能够真正理解工业自动化领域的核心技术，并具备解决实际问题的能力。这本书的书名中“完全自学”四个字对我来说非常具有吸引力，这意味着它应该包含了一整套的学习体系，能够让一个没有基础的人也能通过它进行深入的学习。我希望它能够覆盖从基础概念到高级应用的全部内容。例如，在PLC部分，我希望能够学到PLC的基本原理、硬件构成、指令系统、编程方法、通信协议以及一些高级应用，比如PID控制、运动控制等。在变频器部分，我希望能了解变频器的种类、工作原理、选型、参数设置、保护功能、故障诊断以及调试方法。在触摸屏部分，我希望能够掌握触摸屏的原理、硬件构成、软件组态、画面设计、数据交换以及与其他设备的集成。更重要的是，我希望这本书能提供丰富的实例，能够让我将理论知识与实践相结合，从而真正掌握PLC、变频器和触摸屏这三项关键技术，并能够独立地完成自动化系统的设计、开发和维护工作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题确实很吸引人，我当时买它主要是被“图解”和“完全自学”这几个词打动的。我一直觉得理论知识光靠文字描述有时候会显得枯燥乏味，尤其是像PLC、变频器这种相对专业的领域。所以，当看到“图解”这两个字时，我脑海里立刻浮现出各种清晰的电路图、接线图、元器件示意图，以及操作界面的截图，感觉学习起来会事半功倍。我一直希望能够通过这种直观的方式，快速理解PLC的编程逻辑、变频器的各种参数设置以及触摸屏的组态方法。当然，我期望这本书不仅仅是图片堆砌，而是图文并茂，用最简洁的语言解释复杂的概念，让初学者也能轻松入门，而不是望而却步。特别是对于一些初学者容易混淆的概念，比如PLC的扫描周期、变频器的V/F控制与矢量控制的区别，以及触摸屏中的位/字地址如何与PLC进行数据交换，我都希望能看到详尽且易于理解的图示讲解，让我能够快速建立起正确的认知框架，而不是停留在概念层面，而是能够真正理解其背后的原理和实际应用。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书最大的期望是它能够提供真正“手把手”的教学体验。很多技术书籍虽然内容详实，但读起来总有一种“纸上谈兵”的感觉，缺少实践的指导。我希望这本书能提供大量的实际操作步骤，包括硬件连接、软件安装、程序编写、参数设置等，并且每一步都有清晰的图文说明。例如，在PLC编程部分，我希望能看到完整的程序示例，并附带详细的讲解，说明每一行代码的作用以及程序的整体逻辑。在变频器调试方面，我希望能看到具体的参数设置指南，比如如何根据电机参数设置启动电流、过载能力等，以及如何进行基本的故障排除。对于触摸屏，我希望能看到如何从零开始创建一个完整的操作界面，包括画面布局、按钮、指示灯、数据输入/输出等控件的使用，以及如何与PLC进行实时数据交换。我渴望通过这本书，能够真正掌握这些技术，并在实际工作中独立完成相关的任务。