9787302338635 电气可编程控制原理与应用(第3版)(高等院校电子信息科学与工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王阿根著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302338635

商品编码：29540215378

包装：平装

出版时间：2014-03-01

基本信息

书名：电气可编程控制原理与应用(第3版)(高等院校电子信息科学与工程规划教材)

定价：49.80元

作者：王阿根著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-03-01

ISBN：9787302338635

字数：

页码：

版次：3

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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三菱公司生产的小型、超小型系列可编程控制器产品是进入我国市场早的PLC产品之一，在我国电气自动化控制系统中有较多的应用。为了适应高等教育的各类教学要求，本书选择比较有代表性的三菱FX2N系列可编程控制器进行讲述，补充介绍FX3U系列PLC的新增功能和特点。
全书共分10章，内容根据教学的需要进行编排，兼顾实际工程应用。、2章介绍常用低压电器、电气逻辑控制基础知识和常见电器控制电路，作为可编程控制器的基础知识；第3章是从常规电气控制过渡到可编程控制的基础，介绍二者的共同点和特殊性，并进一步说明可编程控制器的基本控制原理；第4～
6章分别介绍三菱FX系列PLC的三大类指令：基本逻辑指令、步进顺控指令和功能指令；第7章介绍FX系列PLC的扩展设备，主要介绍输入/输出扩展模块和模拟量模块；第8章介绍PLC的基本设计方法和典型实例；第9章介绍FX3U系列PLC的新增功能和特点；0章介绍FX系列PLC编程软件的使用
方法，并列举了10个电气控制电路和PLC控制电路的实验项目，以提高读者的实践能力。
本书可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化、电子工程自动化、机电一体化等相关专业的本科、专科教材，也可供相关工程技术人员参考。

目录

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第 1 章常用低压电器

1.1 常用低压电器的分类
1.2 刀开关
1.2.1 HD 型单投刀开关
1.2.2 HS 型双投刀开关.
1.2.3 HR 型熔断器式刀开关
1.2.4 组合开关.
1.2.5 开启式负荷开关和封闭式负荷开关 .
1.3 熔断器
1.3.1 熔断器的结构原理及分类 .
1.3.2 熔断器的主要技术参数 .
1.3.3 常用的熔断器.
1.4 断路器
1.4.1 断路器的结构和工作原.
1.4.2 低压断路器的选择原则 .
1.5 控制器
1.6 接触器
1.7 起动器
1.8 控制继电器
1.8.1 电磁式继电器.
1.8.2 中间继电器.
1.8.3 电流继电器和电压继电器.
1.8.4 时间继电器.
1.8.5 热继电器.
1.8.6 速度继电器 .
1.8.7 液位继电器.
1.8.8 压力继电器.
1.9 主令电器
1.9.1 按钮.
1.9.2 行程开关.
1.9.3 转换开关.
1.10电阻器

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电气可编程控制原理与应用（第 3 版）

1.11变阻器
1.12电压调整器
1.13电磁铁
1.14其他
1.14.1 信号灯.
1.14.2 报警器.
1.14.3 液压控制元件.
1.15电器的文字符号和图形符号
1.15.1电器的文字符号.
1.15.2电器的图形符号.
习题.

第 2 章电气控制基本电路

2.1控制电路的基本逻辑概念
2.1.1 控制电路的基本组成 .
2.1.2 控制电器的状态和值 .
2.1.3 控制电路的逻辑表达式 .
2.1.4 基本逻辑电路的类型 .
2.2三相交流异步电动机基本控制电路
2.2.1 鼠笼型电动机直接起动控制电路.
2.2.2 鼠笼型电动机降压起动控制电路.
2.2.3 绕线型异步电动机起动控制电路 .
2.2.4 异步电动机的制动控制电路 .
2.2.5 异步电动机的调速控制电路 .
2.3直流电动机的控制电路
2.3.1 直流电动机的基本控制特点 .
2.3.2 直流电动机的控制电路 .
习题.

第 3 章PLC 的基本结构和工作原理 .

3.1 PLC 的组成 .
3.1.1 概述.
3.1.2 初步认识可编程控制器（PLC ）
3.2 PLC 的基本工作原
3.2.1 PLC 的等效电路.
3.2.2 PLC 的工作过程.
3.2.3 PLC 的接线图和梯形图的绘制方法.
3.2.4 串行工作方式对梯形图控制结果的影响.

IV

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目 录

3.3 PLC 的输入/输出接口电路.
3.3.1 开关量输入接口模块.
3.3.2 开关量输出接口模块.
3.4 FX2N 型 PLC 的配制
3.4.1 FX2N 型 PLC 的主要种类及型号.
3.4.2 FX2N 型 PLC 的产品规格.
3.5 PLC 中的软元件
3.5.1 输入/输出继电器（X、Y ）
3.5.2 辅助继电器（M ） .
3.5.3 状态继电器（S）.
3.5.4 定时器（T）
3.5.5 计数器（C）
3.5.6 数据寄存器（D ）
3.5.7 指针（P、I） .
习题.

第 4 章基本逻辑指令及应用.

4.1 单接点指令
4.1.1 普通单接点指令 .
4.1.2 边沿单接点指令 .
4.2 连接导线指令
4.2.1 接点组连接导线指令 .
4.2.2 回路分支导线指令.
4.3 接点逻辑取反指令
4.3.1 接点逻辑取反指令的基本用法 .
4.3.2 边沿常闭接点 .
4.3.3 边沿接点 M2800～M3071 的特点
4.4 逻辑线圈指令
4.4.1 普通线圈指令 .
4.4.2 置位线圈指令和复位线圈指令 .
4.4.3 边沿线圈指令 .
4.4.4 主控线圈指令和主控复位线圈指令 .
4.5 空操作和结束指令
4.5.1 空操作指令.
4.5.2 结束指令.
4.6 编程注意事项
4.7 编程实例
4.7.1 十字路口交通灯控制 .

V

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电气可编程控制原理与应用（第 3 版）

4.7.2 按钮人行道.
4.7.3 送料车自动循环控制 .
4.7.4 三相异步电动机星形-三角形降压起动控制电路
习题.

第 5 章步进顺控指令

5.1步进梯形图指令与状态转移图
5.1.1 步进梯形图指令.
5.1.2 状态转移图和步进梯形图 .
5.1.3 SFC 图和 STL 图编程注意事项
5.1.4 状态转移条件的有关处理方法 .
5.2 SFC 图的跳转与分支
5.2.1 SFC 图的跳转.
5.2.2 SFC 图的分支.
习题.

第 6 章功能指令.

6.1功能指令的表达形式
6.1.1 功能指令的图形符号和指令
6.1.2 功能指令的格式及说明
6.2程序流程指令
6.2.1 条件跳转指令（CJ）
6.2.2 子程序调用（CALL）、子程序返回（SRET）和主程序
结束指令（FEND ）
6.2.3 中断指令（IRET、EI、DI）
6.2.4 监视定时器（WDT ）
6.2.5 循环指令（FOR、NEXT ）
6.3传送比较指令
6.3.1 比较指令（CMP）
6.3.2 区间比较指令（ZCP ）
6.3.3 传送指令（MOV ）
6.3.4 移位传送指令（SMOV）
6.3.5 取反传送指令（CML）
6.3.6 成批传送指令（BMOV ）
6.3.7 多点传送指令（FMOV ）
6.3.8 交换指令（XCH ）
6.3.9 BCD 交换指令（BCD ）
6.3.10 BIN 交换指令（BIN ）

VI

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目 录

6.3.11应用举例
6.4 四则逻辑运算指令
6.4.1 BIN 加法指令（ADD ）
6.4.2 BIN 减法指令（SUB）
6.4.3 BIN 乘法指令（MUL ）
6.4.4 BIN 除法指令（DIV）
6.4.5 BIN 加 1 指令（INC）
6.4.6 BIN 减 1 指令（DEC ）
6.4.7 逻辑字与指令（WAND）
6.4.8 逻辑字或指令（WOR）
6.4.9 逻辑字异或指令（WXOR）
6.4.10求补码指令（NEG ）
6.5 循环移位指令
6.5.1 循环右移指令（ROR ）
6.5.2 循环左移指令（ROL ）
6.5.3 循环带进位右移指令（RCR ）
6.5.4 循环带进位左移指令（RCL ）
6.5.5 位右移指令（SFTR）
6.5.6 位左移指令（SFTL）
6.5.7 字右移指令（WSFR ）
6.5.8 字左移指令（WSFL）
6.5.9 位移写入指令（SFWR）
6.5.10位移读出指令（SFRD）
6.6 数据处理指令
6.6.1 复位指令（ZRST ）
6.6.2 译码指令（DECO ）
6.6.3 编码指令（ENCO）
6.6.4 1 的个数指令（SUM）
6.6.5 置 1 位判断指令（BON ）
6.6.6 平均值指令（MEAN）
6.6.7 报警器置位指令（ANS ）
6.6.8 报警器复位指令（ANR ）
6.6.9 BIN 数据开方指令（SQR）
6.6.10BIN 转为 BIN 浮点数指令（FLT ）
6.7 高速处理指令
6.7.1 输入/输出刷新指令（REF ）
6.7.2 滤波调整指令（REFF ）
6.7.3 矩阵输入指令（MTR ）

VII

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电气可编程控制原理与应用（第 3 版）

6.7.4 比较置位指令（高速计数器用）（DHSCS ）
6.7.5 比较复位指令（高速计数器用）（DHSCR ）
6.7.6 区间比较指令（高速计数器用）（DHSZ）
6.7.7 脉冲密度指令（SPD）
6.7.8 脉冲输出指令（PLSY ）
6.7.9 脉宽调制指令（PWM ）
6.7.10 可调速脉冲输出指令（PLSR ）
6.8 方便指令
6.8.1 状态初始化指令（IST）
6.8.2 数据查找指令（SER）
6.8.3 凸轮控制（方式）指令（ABSD ）
6.8.4 凸轮控制（增量方式）指令（INCD）
6.8.5 示教定时器指令（TTMR）
6.8.6 特殊定时器指令（STMR）
6.8.7 交替输出指令（ALT ）
6.8.8 斜波信号指令（RAMP ）
6.8.9 旋转工作台指令（ROTC ）
6.8.10 数据排列指令（SORT）
6.9 外部设备 I/O 指令
6.9.1 十字键输入指令（TKY）
6.9.2 十六键输入指令（HKY ）
6.9.

作者介绍

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文摘

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序言

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【现代工业自动化控制系统设计与实践】 本书深入探讨了现代工业自动化控制系统的设计理念、核心技术以及实际应用。在当前工业4.0浪潮席卷全球的背景下，高效、稳定、智能的自动化控制系统已成为提升生产效率、保障产品质量、降低运营成本的关键。本书旨在为读者构建一个全面而深入的理解框架，从基础理论到前沿技术，再到实际工程的落地，力求实现理论与实践的完美结合。 第一部分：工业自动化控制系统的基础理论与核心组成 本部分将系统性地介绍工业自动化控制系统的基本概念、发展历程以及其在现代工业中的重要地位。我们将从控制论的基本原理入手，阐述开环控制、闭环控制、伺服控制等核心概念，并深入剖析它们在工业应用中的具体体现。 控制论基础： 介绍系统、模型、反馈、稳定性等基本概念，为理解复杂的控制算法奠定基础。 工业自动化发展趋势： 回顾自动化控制技术从早期机电一体化到数字化、网络化、智能化的演进过程，展望未来发展方向。 核心组成模块： 详细解析工业自动化控制系统的基本构成，包括： 传感器与仪表： 阐述各类工业传感器的原理、选型原则及应用，如温度、压力、流量、液位、位置传感器等，以及它们的信号采集和处理方法。 执行机构： 介绍各类工业执行机构的工作原理、性能特点及选择标准，包括电动机、液压缸、气动元件、阀门等，以及它们如何根据控制信号实现物理动作。 控制器： 深入讲解工业控制器的类型与功能，包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）、IPC（工业PC）等。重点分析PLC在离散制造业中的广泛应用，以及DCS在流程工业中的优势。 通信网络： 介绍工业通信网络的技术，如现场总线（Profibus, Profinet, EtherNet/IP等）、工业以太网、无线通信等，强调其在数据传输、设备互联互通中的关键作用。 第二部分：现代工业控制器技术详解 本部分将聚焦于当前工业自动化领域应用最为广泛的控制器技术，特别是可编程逻辑控制器（PLC）和分布式控制系统（DCS）的深入讲解。 可编程逻辑控制器（PLC）技术： PLC的硬件结构与工作原理： 详细介绍PLC的CPU模块、输入/输出模块、通信模块、电源模块等，以及它们如何协同工作实现对工业过程的控制。 PLC编程语言与指令系统： 深入讲解梯形图（Ladder Diagram, LD）、指令表（Instruction List, IL）、结构化文本（Structured Text, ST）、功能块图（Function Block Diagram, FBD）和顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）等IEC61131-3标准编程语言，并通过大量实例演示编程技巧。 PLC的通信与网络集成： 探讨PLC如何通过各种通信协议接入工业网络，实现与上位机、HMI（人机界面）、其他PLC之间的数据交换和协同控制。 PLC在不同工业领域的应用案例： 结合具体生产场景，展示PLC在机械制造、包装、食品饮料、汽车等行业的实际应用，例如：电机启停控制、传送带逻辑控制、温度PID控制、报警与联锁功能等。 分布式控制系统（DCS）技术： DCS的系统架构与特点： 阐述DCS的集散式控制特点，分析其在高可靠性、大规模系统集成方面的优势，以及在流程工业（石油化工、电力、冶金等）中的不可替代性。 DCS的组态与编程： 介绍DCS系统的组态过程，包括设备集成、功能块配置、回路设计、报警管理等。 DCS与PLC的区别与联系： 对比DCS和PLC在适用范围、功能侧重、系统集成度等方面的差异，以及它们如何相互补充，共同构建复杂的自动化系统。 DCS在流程工业中的典型应用： 讲解DCS在炼油装置、发电厂、水处理系统等大型流程工业中的应用，重点分析其在过程控制、安全联锁、数据采集与监控方面的作用。 第三部分：工业过程控制算法与策略 本部分将深入探讨实现精确、稳定、高效工业过程控制的关键算法和策略。 基本控制算法： 开关控制： 介绍最简单的控制方式，适用于非连续性过程。 比例（P）、比例积分（PI）、比例积分微分（PID）控制： 详细讲解PID控制的原理、数学模型，以及如何进行参数整定（如Ziegler-Nichols法、临界比例法等），并讨论其在温度、压力、流量等连续过程控制中的应用。 先进控制策略： 模糊控制： 介绍模糊逻辑的推理机制，以及如何构建模糊控制器，适用于参数不确定或难以建立精确数学模型的系统。 神经网络控制： 探讨神经网络在自适应控制、预测控制等方面的应用潜力。 模型预测控制（MPC）： 详细讲解MPC的核心思想，即利用系统模型预测未来行为，并通过优化算法求解最优控制策略，特别是在多变量耦合系统中的优势。 自适应控制： 介绍系统参数变化时，控制器能够自动调整其参数以保持良好控制性能的策略。 鲁棒控制： 探讨如何设计在系统模型不确定或存在外部扰动时仍能保持稳定性的控制器。 逻辑控制与顺序控制： 状态机与序列控制： 讲解如何使用状态机模型对按顺序执行的工业过程进行建模和控制，包括起停顺序、模具更换流程等。 联锁与安全保护： 深入分析工业安全联锁在防止设备损坏、保障人员安全方面的重要性，以及如何通过逻辑控制实现。 第四部分：工业通信网络与数据集成 本部分将重点关注现代工业自动化系统中至关重要的通信网络技术，以及如何实现数据的有效集成与共享。 现场总线技术： RS-485与Modbus协议： 介绍RS-485的物理层特性，以及Modbus RTU/ASCII在简单设备通信中的应用。 工业以太网技术： 详细分析Profibus DP/PA, Profinet, EtherNet/IP, CC-Link IE等主流工业以太网协议的特点、优势和应用场景，重点探讨其在实时性、带宽、诊断功能等方面的提升。 OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）： 深入讲解OPC UA作为一种跨平台、面向服务的通信标准，如何实现异构系统之间的数据互联互通，为工业物联网（IIoT）打下基础。 工业物联网（IIoT）与边缘计算： IIoT的概念与架构： 介绍IIoT在工业领域的应用，包括设备连接、数据采集、云平台分析、智能决策等。 边缘计算在工业自动化中的作用： 探讨如何在靠近数据源的边缘设备上进行数据预处理、分析和控制，减少对云平台的依赖，提高响应速度。 数据采集与监控系统（SCADA）： SCADA系统的功能与组成： 讲解SCADA系统如何实现对分布式生产过程的集中监控、数据采集、报警处理和操作指导。 HMI（人机界面）设计： 探讨友好的HMI界面设计原则，如何提高操作人员的效率和安全性，以及HMI与PLC/DCS的集成。 第五部分：工业自动化系统的集成、调试与维护 本部分将从工程实践的角度，指导读者如何将理论知识转化为实际应用，并确保系统的稳定运行。 系统集成与方案设计： 需求分析与技术选型： 强调在项目初期进行充分的需求分析，选择合适的控制器、传感器、执行器和通信方案。 电气设计与布线： 介绍工业电气设计的基本规范、安全要求，以及合理的布线原则。 系统调试与测试： 仿真测试： 利用仿真软件对控制逻辑和系统行为进行预先验证。 现场调试： 详细讲解现场调试的步骤、方法和注意事项，包括单点测试、联调测试、参数优化等。 故障诊断与排除： 介绍常见的工业自动化系统故障类型，以及系统化的故障诊断方法。 系统维护与升级： 预防性维护： 强调定期检查、保养和更新的重要性，以延长设备寿命，减少故障发生。 系统升级与改造： 探讨如何对现有自动化系统进行升级，以适应新的生产需求或引入新技术。 安全管理： 强调工业自动化系统的信息安全和网络安全的重要性。 第六部分：新兴技术在工业自动化中的应用展望 本部分将探讨人工智能（AI）、大数据分析、数字孪生等新兴技术在未来工业自动化领域的发展潜力。 人工智能在工业控制中的应用： 机器学习与深度学习： 探讨其在预测性维护、过程优化、故障诊断等方面的应用。 智能决策与自主控制： 展望AI驱动的自主生产和智能制造。 大数据分析与工业智能化： 海量工业数据价值挖掘： 如何从生产过程中采集和分析海量数据，发现潜在的改进机会。 制造执行系统（MES）与企业资源计划（ERP）集成： 探讨自动化系统与企业管理系统的数据对接，实现生产过程的精细化管理。 数字孪生（Digital Twin）： 数字孪生在工业设计、仿真、监控和优化中的应用： 介绍如何构建虚拟模型，实现对物理设备的实时映射和预测性分析。 通过本书的学习，读者将能够系统地掌握现代工业自动化控制系统的设计、实现、运行和维护所需的知识和技能，为应对日益复杂的工业挑战，推动工业生产的智能化、高效化和可持续化贡献力量。本书内容翔实，理论与实践紧密结合，旨在成为工业自动化领域从业者、研究者和学习者的宝贵参考。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习一门技术，除了要掌握“是什么”，更重要的是理解“为什么”。这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅罗列了各种控制器的型号、指令的用法，更深入地剖析了这些设计背后的逻辑和权衡。比如，在介绍不同类型的传感器时，它会详细分析它们的原理、优缺点以及适用场景，让我明白为什么在某个特定场合需要选择某种特定的传感器，而不是其他。同样，在讲解PID控制算法时，它也花了很大的篇幅去解释比例、积分、微分参数的意义，以及它们对系统响应速度和稳定性的影响，并且通过大量的仿真曲线图展示了不同参数组合下的效果。这让我不再是死记硬背，而是真正理解了控制系统的调优过程。此外，书中还涉及到了很多关于电气安全、 EMC（电磁兼容性）等方面的知识，这些都是在实际工程中非常重要的细节，很多教科书都会忽略。这本书的严谨性体现在每一个细节中，让我觉得它不仅是一本技术书籍，更是一本工程实践的指导手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的是一本非常有“实战感”的书。我是一名在职培训师，经常需要为企业的技术人员更新知识。在接触到这本书之前，我一直在寻找一本能够真正连接理论与实践的教材。这本书的强大之处在于，它不仅提供了扎实的理论基础，更大量的篇幅都用于介绍具体的硬件设备和软件工具，并且详细说明了它们的使用方法和注意事项。例如，在讲解S7-300系列PLC的编程时，书中给出了非常详尽的步骤，从硬件组态到软件编程，再到调试过程，都一一列举，让读者可以一步步跟着操作。而且，书中还收录了很多工程实践中的“陷阱”和“坑”，比如如何避免死锁、如何处理异常情况等，这些都是在实际工作中非常宝贵的经验。我特别喜欢它在讲解过程中，经常会引用一些实际的生产数据和案例分析，这让书本上的理论不再是空中楼阁，而是有血有肉的实际应用。对于需要快速提升技能的企业工程师来说，这本书无疑是提高工作效率和解决实际问题的利器。

评分☆☆☆☆☆

这本书实在太扎实了，简直是电气控制领域的“百科全书”。我是一名在自动化生产线上工作的工程师，平日里接触最多的就是各种PLC、变频器之类的设备，但深入理解它们的底层原理一直是个挑战。这本书从最基础的数字逻辑、数电模电的概念讲起，循序渐进地引出了各种逻辑门、触发器、寄存器等，这让我对控制系统的硬件构成有了非常清晰的认识。然后，它又详细阐述了PLC的内部结构、指令系统，以及如何通过梯形图、指令表等编程语言来实现复杂的控制逻辑。我特别喜欢它在讲解编程时，不仅仅是列出代码，而是会结合实际的工业场景，比如传送带的控制、液压系统的启停、温度的PID调节等等，这让我能很快地将书本上的知识转化为解决实际问题的能力。书中大量的图示和表格也极大地帮助了我理解抽象的概念，比如时序图、状态图等，让原本枯燥的技术内容变得生动有趣。而且，它还提到了许多高级的应用，像网络通信、安全控制等，这让我对未来技术的发展方向有了更深的洞察。总的来说，这本书的深度和广度都非常令人满意，是我工作和学习中不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书的时候，我其实挺忐忑的，因为“电气可编程控制”这个名字听起来就有点让人望而生畏，我担心内容会过于晦涩难懂，对初学者不够友好。但读了之后，我发现我的担心完全是多余的。这本书的写作风格非常贴近读者，语言通俗易懂，很多复杂的概念都用很形象的比喻来解释。比如，在讲到PLC的扫描周期时，作者就类比成一个老师在课堂上按顺序回答学生的问题，非常有画面感。而且，它不像有些教科书那样只讲理论，而是大量的篇幅都放在了实际的应用案例上。我最看重的是它提供的各种仿真软件的操作指南，虽然书中没有直接提供软件，但详细的操作步骤和截图，让我很快就在电脑上模拟出了书中的各种控制电路。我甚至尝试着自己设计了一个简单的自动灌溉系统，看着仿真中的指示灯亮起、水泵启动，那种成就感简直爆棚！书中还有很多课后习题，很多都设计得非常有启发性，能帮助我巩固所学知识，并且触类旁通。对于像我这样，对自动化控制充满好奇但又缺乏系统性学习基础的读者来说，这本书无疑是打开这个领域大门的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校的工科学生，我们专业课的书籍通常比较侧重理论推导，有时会显得有些脱离实际。但这本书给我带来了一种全新的学习体验。它的内容紧密结合了当前工业自动化发展的最新趋势，例如对物联网、工业4.0在电气控制中的应用都有所提及，这让我对未来的职业发展方向有了更清晰的规划。书中提供的许多实例都来源于真实的工业现场，比如智能工厂的案例、节能减排的控制方案等，这让我觉得学到的知识非常有价值，能够直接应用到未来的工作中。我尤其欣赏作者的教学思路，他们善于将复杂的原理“碎片化”，然后用清晰的逻辑串联起来，让学习过程变得轻松高效。在学习过程中，我经常会遇到一些自己以前模糊不清的概念，通过阅读这本书，很多问题都迎刃而解。书中还穿插了一些行业的发展史和未来展望，这让我对电气可编程控制这个领域有了更宏观的认识，不再局限于眼前的技术细节。