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) 97873023 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：29703965199

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

售价：33.9元,便宜15.9元,折扣68

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：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

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

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

文摘

序言

现代电力系统中智能控制的基石 在日新月异的电力科技领域，自动化与智能化已成为推动行业发展的核心动力。从传统的电力生产、输配，到如今复杂多变的新能源接入、电网优化，对控制系统的精确性、灵活性和可靠性提出了前所未有的要求。在这样的时代背景下，能够实现灵活编程、高度定制化且具备强大运算能力的电气控制系统，在现代电力系统中扮演着至关重要的角色。它们是连接指令与执行、感知与响应的桥梁，是确保电力系统安全稳定运行、提升能源利用效率、实现智慧化管理的关键技术。 本书并非介绍某一本特定版本的电气可编程控制教材，而是旨在全面深入地探讨电气可编程控制这一核心技术在现代电力系统中的理论基础、关键原理、典型应用及其发展趋势。本书内容聚焦于电气可编程控制技术本身，剖析其在电力系统各个环节所能发挥的作用，以及其技术优势如何赋能电力行业的现代化进程。 一、电气可编程控制的理论基石：从自动化到智能化的飞跃 电气可编程控制技术之所以能在电力系统中占据核心地位，源于其在自动化控制理论上的深刻革新与实践应用。其理论基石主要体现在以下几个方面： 经典控制理论的延伸与融合： 传统的电力系统控制，如PID控制，已经取得了巨大的成功。电气可编程控制在继承了这些经典控制方法的基础上，通过引入更强大的微处理器和灵活的编程能力，能够实现更复杂的控制算法。例如，可以轻松实现多变量耦合控制、自适应控制、模糊逻辑控制甚至模型预测控制等先进控制策略，从而更精确地应对电力系统内部的动态变化和外部的扰动。 逻辑控制与顺序控制的智能化升级： 在传统的电力系统中，许多操作流程高度依赖于固定的逻辑和顺序。可编程控制器（PLC）的出现，使得这些逻辑和顺序的实现变得高度灵活。用户可以根据实际需求，通过编程方式修改控制逻辑，而无需进行硬件线路的重新设计。这种灵活性对于应对电力系统各种运行工况的切换、故障处理以及设备的启停顺序控制尤为重要。 数字信号处理与通信技术的集成： 现代电气可编程控制系统大量采用数字信号处理技术，能够对传感器采集的模拟信号进行高精度采样、滤波和分析，提取出有用的信息。同时，强大的通信能力使得控制器能够与其他设备、上位机甚至云端进行实时数据交换，实现分布式控制和集中监控，构建起强大的工业互联网和物联网体系。 实时性与可靠性的保障： 电力系统的运行具有极高的实时性要求，任何控制指令的延迟都可能引发严重的后果。电气可编程控制系统通过采用实时操作系统（RTOS）和优化设计，确保了控制指令能够及时、准确地执行。同时，在硬件设计上，工业级的选用和冗余设计等措施，也极大地提升了系统的可靠性，满足了电力系统严酷运行环境的需求。 二、核心技术解析：驱动电力系统高效运行的引擎 电气可编程控制技术的广泛应用，离不开其背后的一系列核心技术支撑。这些技术共同构成了驱动电力系统高效运行的强大引擎： 可编程控制器（PLC）的演进与核心架构： PLC作为电气可编程控制最典型的载体，其核心架构——中央处理器（CPU）、输入/输出（I/O）模块、存储器和通信接口——是实现灵活控制的基础。CPU负责执行用户编写的程序；I/O模块负责与外部设备进行数据交换；存储器存储程序和数据；通信接口则保证了系统与其他设备的信息互通。现代PLC不仅性能更加强大，集成度更高，而且支持多种通信协议，具备更强的计算和诊断能力。 编程语言与软件开发环境： IEC 61131-3标准定义的五种通用编程语言（梯形图LD、指令表IL、结构化文本ST、功能块图FBD、顺序功能图SFC）为用户提供了多样化的编程选择，满足不同复杂度和应用场景的需求。配合强大的集成开发环境（IDE），工程师可以方便地进行程序编写、调试、在线监控和故障诊断，极大地提高了开发效率和维护便利性。 传感器与执行器的接口技术： 电气可编程控制系统需要实时获取电力系统运行状态信息，这依赖于各种高性能传感器（如电流互感器、电压互感器、温度传感器、位置传感器等）的精确测量。同时，控制指令需要通过执行器（如断路器、接触器、电动机驱动器等）来驱动电力设备。控制器与传感器、执行器之间的接口技术，包括信号的隔离、放大、滤波和驱动，是保证数据准确传输和指令有效执行的关键。 通信网络与总线技术： 在现代电力系统中，设备数量庞大且分布广泛，这就需要高效、可靠的通信网络来连接它们。以太网、Modbus、Profibus、CAN总线等工业通信协议和总线技术，在电气可编程控制系统中得到广泛应用。这些技术能够实现控制器之间、控制器与上位机之间、控制器与现场设备之间的高速、可靠数据传输，构建起强大的分布式控制和信息共享平台。 人机界面（HMI）与监控系统（SCADA）： 为了方便操作人员对电力系统进行监控和操作，人机界面（HMI）和监控与数据采集（SCADA）系统是必不可少的组成部分。HMI提供了直观的图形化界面，用于显示系统状态、设置参数和发送指令。SCADA系统则能够集成来自多个控制器的信息，进行集中监控、数据记录、趋势分析和报警管理，为电力系统的调度和管理提供有力支持。 三、赋能电力系统各环节的应用典范 电气可编程控制技术以其强大的功能和灵活性，在电力系统的各个环节都有着广泛而深入的应用，为提升电力系统的整体性能发挥着至关重要的作用： 发电厂的自动化控制： 在火力、水力、风力、太阳能等各类发电厂中，电气可编程控制器被广泛应用于汽轮机、锅炉、水轮机、风力发电机组、光伏逆变器等关键设备的启停控制、运行状态监测、参数调节和安全保护。例如，通过PLC控制锅炉的燃烧参数，优化汽轮机的输出功率，实现风力发电机最大化捕获风能，确保发电效率和设备安全。 电网的输配电自动化： 在输电和配电环节，电气可编程控制技术是实现电网自动化运行的核心。例如，在变电站中，PLC负责控制断路器、隔离开关等高压设备的开断操作，实现电网的重构、故障隔离和恢复供电。 SCADA系统配合PLC，能够实现对整个电网的实时监控，预测负荷变化，优化潮流分布，提高供电可靠性。 新能源接入与整合： 随着风电、光伏等分布式新能源的快速发展，如何将其高效、稳定地接入电网成为一项挑战。电气可编程控制技术在新能源并网系统中发挥着关键作用，如控制逆变器的输出功率和频率，跟踪最大功率点（MPPT），以及响应电网的调度指令，确保新能源发电的平稳性和对电网的友好性。 工业企业的电力负荷管理与节能： 在大型工业企业中，对用电设备的电力负荷进行精细化管理，是实现节能降耗的重要手段。通过PLC对各类电机、加热设备、照明系统等进行集中控制和优化调度，可以有效降低峰值负荷，提高功率因数，实现能源的合理利用。 智能电网的构建与运行： 智能电网是未来电力发展的重要方向，而电气可编程控制技术是支撑智能电网建设的关键技术之一。它能够实现电力系统的双向通信，支持分布式发电、储能系统、电动汽车充电桩等多元化能源的接入和管理，并为需求侧响应、实时电价等高级应用提供技术基础。 四、展望未来：智能控制技术的持续演进 电气可编程控制技术正处于一个快速发展的时期，未来将朝着更加智能化、网络化、协同化的方向演进： 人工智能与机器学习的深度融合： 将人工智能和机器学习技术引入电气可编程控制，将使系统具备更强的自主学习、故障预测和优化决策能力。例如，通过AI分析历史运行数据，预测设备故障，提前进行维护；通过机器学习优化控制策略，提高能源利用效率。 边缘计算与云计算的协同： 边缘计算将智能处理能力部署在更靠近数据源的设备端，减少数据传输延迟，提高响应速度。与云计算相结合，可以实现数据的高效存储、深度分析和全局优化，构建更强大的智慧电力系统。 网络安全与信息融合： 随着电力系统互联互通程度的提高，网络安全问题日益凸显。未来的电气可编程控制系统将更加重视网络安全防护，同时也将更有效地整合来自不同层级、不同类型的数据，实现更全面的信息共享和协同控制。 软硬件协同的智能化设计： 硬件设计将更加注重集成化、模块化和通用化，软件开发将更加强调平台化、智能化和可视化。软硬件的深度协同将进一步提升电气可编程控制系统的性能、易用性和可扩展性。 总之，电气可编程控制技术是现代电力系统实现自动化、智能化、高效化运行的基石。其深厚的理论基础、强大的技术能力和广泛的应用场景，正在深刻地改变着我们获取、使用和管理电力的方式。随着技术的不断进步，这一领域必将涌现出更多创新的解决方案，为构建安全、可靠、绿色、智能的未来能源体系贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格有一种独特的、令人信服的权威感，但同时又保持了足够的亲和力，不像某些专家著作那样高高在上难以接近。作者的叙述逻辑严密，层层递进，阅读过程中几乎没有出现“突然冒出个概念我还不懂”的情况。每一个新概念的引入，都会紧密地衔接上文已经建立好的知识体系，让人感到每一步的学习都是水到渠成。特别是在讲解一些复杂的数学模型在控制中的应用时，作者非常耐心地用最朴素的语言进行类比，避免了过度依赖高深复杂的数学公式去压倒读者。虽然是规划教材，但其内容的深度和广度远超普通教材的水平，它更像是一位资深工程师手把手带领你入门，既有严格的学术规范，又充满了实际操作中的“小窍门”和“经验之谈”，整体阅读体验是既扎实又愉快的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和图表简直是教科书级别的典范。我记得我翻到关于继电器逻辑电路那章的时候，作者非常巧妙地用彩色的逻辑图示来区分不同元件的功能和信号流向，这对于初学者来说简直是救命稻草。很多教材为了追求篇幅或者简化处理，往往把电路图画得密密麻麻，让人眼花缭乱，但这本显然在这方面下了大功夫。特别是对于PLC的硬件构成介绍部分，它不仅展示了实物图，还用剖面图的形式清晰地标出了CPU模块、I/O模块、电源模块之间的连接关系和内部结构，读起来一点也不费劲。我尤其欣赏它对时序图的绘制，那精准的时间轴和事件标记，让原本抽象的时序关系变得具象化，我仅仅扫了一眼，就能大致推断出程序执行的先后顺序，这比单纯的文字描述有效率高出太多了。而且，排版布局也极为合理，代码示例和对应的解释文字错落有致，不会出现文字和代码块相互干扰的情况，阅读体验非常流畅，可以说是将技术内容的视觉传达做到了极致。

评分☆☆☆☆☆

与其他侧重于单一品牌PLC介绍的教材相比，本书的通用性做得非常出色，这一点值得称赞。作者在介绍基本概念时，总是采用一种“提纲挈领”的方式，先抓住控制理论的核心本质，然后再去讨论具体实现时，会提到不同主流品牌（比如西门子、三菱）在特定功能实现上的差异和特点。这避免了读者陷入“为学而学”的窘境，即只知道某个品牌特定指令怎么写，却不理解其背后的通用逻辑。例如，在讲述数据处理和运算指令时，它会先用伪代码展示核心算法，再分别对照不同平台的指令集进行说明，这种处理方式极大地提升了知识的迁移能力。我感觉，即使未来我更换了工作环境，接触到一套全新的自动化系统，基于这本书打下的坚实基础，我也能迅速适应和掌握新的编程环境，这种“授人以渔”的教学理念在这本书里得到了很好的体现。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这本书在系统集成和通信协议部分的处理印象最为深刻，这部分内容在很多同类书籍中常常被一笔带过，但本书却给予了足够的重视。它不仅仅停留在了Modbus或Profibus的基本报文结构介绍，而是深入探讨了在实际多设备通信中如何进行数据帧的校验、异常处理以及如何构建一个健壮的通信网络拓扑结构。作者还结合了工业以太网的一些基础知识，使得读者能够对当前工业4.0背景下的数据采集和互联互通有一个初步但扎实的认识。这种前瞻性的内容设置，使得这本书的生命周期得以延长，它不仅仅是教授当前生产线上能用到的技术，更是为读者未来向更高级别的工厂信息化迈进铺垫了必要的理论基础。对于希望从纯粹的“PLC操作员”向“系统架构师”方向发展的技术人员来说，这部分内容具有极高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实战案例选取角度非常贴合工业现场的实际需求，没有那种空中楼阁式的理论堆砌。我工作中遇到过不少教材，理论讲得天花乱坠，真到实际去调试设备时却发现书上讲的和现场完全两码事。但这本书不同，它深入浅出地剖析了几个经典的自动化流程，比如一个小型包装流水线的控制逻辑，从传感器输入到执行器输出的完整闭环控制，作者都给出了详细的梯形图（Ladder Diagram）和指令表（Statement List）的对比分析。更重要的是，它不仅仅是给出了“能跑”的程序，而是深入探讨了“为什么这么设计”以及“如果出现故障该如何排查”，这才是真正有价值的经验传授。比如，它专门开辟了一小节讨论了冗余和安全方面的考虑，这在许多入门级教材中是完全被忽略的。读完这些案例，我感觉自己不仅仅是学会了编程语法，而是学会了一种结构化、系统化的解决自动化问题的思维方式。