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本書從教學(xué)和工程應(yīng)用出發(fā)，在第 1 版的基礎(chǔ)上對內(nèi)容進行了修正、更新、調(diào)整和擴充，系統(tǒng)地闡述了 PLC 的特征、結(jié)構(gòu)及工作原理，詳細介紹了 FX2N 系列及其升級版 PLC 的性能、硬件組態(tài)配置、編程資源及工程接線，重點介紹了 FX2N系列 PLC 的指令系統(tǒng)、步進控制、特殊功能模塊、PID 控制回路、網(wǎng)絡(luò)通信及程序設(shè)計方法，通過編程軟件仿真環(huán)境，由淺入深引入了大量的PLC仿真應(yīng)用示例，對典型PLC工程實例的設(shè)計思想、設(shè)計步驟、設(shè)計方法及調(diào)試進行了詳盡的介紹。
本書內(nèi)容翔實、循序漸進、示例豐富，利于推廣基于問題、知識點、項目、設(shè)計案例的實踐育人的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法，便于閱讀和自學(xué)。本書每章均配有實驗項目、思考與習(xí)題，以引導(dǎo)讀者逐步認識、熟悉、掌握、應(yīng)用PLC。
本書可作為大學(xué)本科、高專高職的電氣工程、自動化、電子、機電一體化、計算機及智能制造等相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)PLC的教學(xué)用書，同時也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書。

隨著工業(yè)信息化的深入發(fā)展，我國的工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)正在實現(xiàn)由模仿創(chuàng)新向自主創(chuàng)新、由中國制造向中國創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變。黨的二十大提出要加快建設(shè)制造強國。實現(xiàn)制造強國，智能制造是必經(jīng)之路。在新一輪產(chǎn)業(yè)變革中，可編程序控制器（PLC）技術(shù)作為引領(lǐng)傳統(tǒng)自動化技術(shù)與新興信息技術(shù)深度融合的核心關(guān)鍵技術(shù)，在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的地位愈發(fā)重要。
PLC為核心組成的自動化控制裝置，以其模塊化配套齊全、功能強大、可靠性高、硬件組態(tài)靈活、編程簡單方便等特點已經(jīng)遍及各個控制領(lǐng)域，有著廣泛的發(fā)展前景和穩(wěn)定增長的市場需求。
本書融入了編者多年來在可編程控制器課程實踐中的教學(xué)改革成果和成功案例，并根據(jù)不斷發(fā)展的PLC控制技術(shù)，在參考同類教材和相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上編寫完成。
全書主要特點如下：
1）工程導(dǎo)向。本書以工程實例為引導(dǎo)，既注重PLC教學(xué)的可閱讀性和實踐性，又注重PLC工程應(yīng)用的可操作性和實用性。
2）仿真示例。本書以仿真環(huán)境為平臺，引入豐富的仿真應(yīng)用示例，將主要知識點貫穿其中，引導(dǎo)讀者逐步認識、熟悉、掌握、應(yīng)用PLC。
3）通俗易懂。本書內(nèi)容翔實、循序漸進、通俗易懂，便于自學(xué)和查閱。
4）實踐育人。通過應(yīng)用示例、項目實踐、設(shè)計案例取材及結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于在教學(xué)過程中構(gòu)建實踐育人的教學(xué)模式，便于學(xué)生在實踐過程中重新構(gòu)建知識體系。
本書共8章。第1章闡述了PLC的特點、工作原理、性能指標(biāo)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及編程基礎(chǔ)知識，第2章詳細介紹了FX2N系列及升級版PLC的硬件組成、擴展模塊、端口編址、編程資源及外部接線，第3章～第5章重點介紹了FX2N系列PLC的基本指令、開關(guān)量及順序控制梯形圖程序設(shè)計方法、應(yīng)用指令、編程軟件及編程示例和仿真示例，第6章介紹了PLC模擬量模塊應(yīng)用、PID指令及閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程及應(yīng)用示例，第7章介紹了FX2N系列PLC的網(wǎng)絡(luò)通信、配置及應(yīng)用實例，第8章介紹了PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型和設(shè)計步驟，通過典型工程實例介紹了PLC軟硬件的設(shè)計方法和過程。
本書由趙全利、秦春斌擔(dān)任主編，袁紅斌、李銳君、張繼偉擔(dān)任副主編。趙全利編寫了第1章、第2章2.1～2.6節(jié)、第5章及附錄，劉瑞新編寫了第2章2.7節(jié)，袁紅斌編寫了第3、6章，李銳君編寫了第4章4.1～4.4節(jié)、第7章和8章，劉克純編寫了第4章4.5節(jié)，秦春斌負責(zé)各章結(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)容編排、配套示例選擇等，張繼偉負責(zé)各章軟硬件取材、習(xí)題解答、程序仿真及上機調(diào)試等，各章的PPT和程序源文件等電子資源由王培完成。全書由趙全利統(tǒng)稿，劉瑞新主審。
本書在編寫過程中參考和引用了許多文獻，在此對文獻的作者表示真誠感謝。由于編者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

前言

第1章 PLC基礎(chǔ)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1
1.1 繼電接觸式控制系統(tǒng)1
1.1.1 繼電接觸式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1
1.1.2 繼電接觸式基本控制電路1
1.2 PLC概述5
1.2.1 PLC的產(chǎn)生、定義、特點及應(yīng)用5
1.2.2 PLC的分類及性能指標(biāo)7
1.2.3 PLC控制和繼電接觸式控制的
關(guān)系9
1.2.4 PLC控制和一般計算機控制的
區(qū)別10
1.2.5 常用PLC簡介11
1.3 PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理13
1.3.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)13
1.3.2 PLC的軟件及編程語言18
1.3.3 PLC的掃描工作原理20
1.3.4 PLC執(zhí)行程序的過程及特點21
1.4 一個簡單的FX2N系列PLC應(yīng)用
示例22
1.5 實驗：PLC簡單應(yīng)用示例演示25
1.6 思考與習(xí)題26
第2章 FX2N系列PLC（含升級產(chǎn)品）
硬件及編程資源27
2.1 FX2N系列PLC的硬件體系27
2.1.1 FX2N系列PLC的硬件特征27
2.1.2 FX2N系列PLC的硬件體系結(jié)構(gòu)28
2.1.3 FX2N系列PLC的產(chǎn)品型號29
2.2 FX2N系列PLC的硬件配置30
2.2.1 FX2N系列PLC的基本單元30
2.2.2 FX2N系列PLC的擴展單元和
擴展模塊34
2.2.3 FX2N系列PLC的特殊功能模塊35
2.2.4 定位控制模塊36
2.3 FX3U系列PLC的硬件配置38
2.3.1 FX3U系列PLC的硬件配置特征38
2.3.2 FX3U系列PLC的基本單元39
2.3.3 FX3U系列PLC的擴展結(jié)構(gòu)40
2.4 FX2N系列PLC的編程資源及
編址41
2.4.1 FX2N系列PLC的編程資源41
2.4.2 FX2N系列PLC的I/O編址及
擴展45
2.5 FX2N系列PLC硬件的工程
接線47
2.5.1 電源接線及其負載能力47
2.5.2 輸入端器件外部接線49
2.5.3 輸出端外部接線及負載能力50
2.6 實驗：PLC端口接線（閃光燈）53
2.7 思考與習(xí)題54
第3章 FX2N系列PLC的基本指令及
應(yīng)用56
3.1 基本指令及其應(yīng)用56
3.1.1 基本指令格式56
3.1.2 邏輯取、線圈驅(qū)動指令
（LD/LDI、OUT）57
3.1.3 觸點串聯(lián)、并聯(lián)指令58
3.1.4 塊串聯(lián)、并聯(lián)指令59
3.1.5 堆棧指令（MPS、MRD、MPP）60
3.1.6 置位、復(fù)位指令（SET、RST）61
3.1.7 邊沿檢出觸點指令與邊沿檢測
（微分輸出）指令62
3.1.8 其他基本指令65
3.2 定時器及其應(yīng)用66
3.2.1 定時器及其類型66
3.2.2 定時器的應(yīng)用68
3.3 計數(shù)器及其應(yīng)用70
3.3.1 計數(shù)器及其類型70
3.3.2 計數(shù)器的應(yīng)用72
3.4 梯形圖編程規(guī)則72
3.5 編程軟件GX Developer與仿真
使用簡介74
3.5.1 程序輸入與變換74
3.5.2 仿真調(diào)試78
3.5.3 PLC與PC通信與程序下載81
3.6 實驗：基本指令應(yīng)用82
3.6.1 GX Developer編程軟件練習(xí)82
3.6.2 競賽搶答器控制系統(tǒng)83
3.6.3 交通燈控制86
3.7 思考與習(xí)題87
第4章開關(guān)量及順序控制程序設(shè)計
方法90
4.1 開關(guān)量梯形圖程序設(shè)計方法90
4.1.1 基于繼電器電路結(jié)構(gòu)的梯形圖
程序設(shè)計及應(yīng)用90
4.1.2 梯形圖經(jīng)驗設(shè)計法94
4.1.3 梯形圖邏輯代數(shù)設(shè)計法95
4.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與步進順序控制
指令編程96
4.2.1 PLC順序控制設(shè)計方法96
4.2.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本知識97
4.2.3 步進指令98
4.2.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與步進指令的編程
規(guī)則99
4.2.5 單流程的編程99
4.2.6 選擇性分支與匯合的編程102
4.2.7 并行分支與匯合的編程104
4.2.8 狀態(tài)編程應(yīng)用示例105
4.3 非狀態(tài)元件實現(xiàn)順序控制編程108
4.3.1 基于起保停電路的順序控制109
4.3.2 基于置位、復(fù)位指令的順序控制
程序設(shè)計110
4.3.3 基于移位寄存器的順序控制程序
設(shè)計111
4.4 實驗：順序控制指令及其應(yīng)用111
4.4.1 鉆孔動力頭順序控制111
4.4.2 機械手控制112
4.5 思考與習(xí)題114
第5章 FX2N系列PLC的應(yīng)用指令116
5.1 應(yīng)用指令概述116
5.1.1 應(yīng)用指令的表示方法116
5.1.2 變址操作數(shù)118
5.2 數(shù)據(jù)處理指令119
5.2.1 比較指令119
5.2.2 傳送與交換指令121
5.2.3 變換指令123
5.2.4 循環(huán)移位指令與移位指令125
5.2.5 其他數(shù)據(jù)處理指令130
5.3 四則運算指令與邏輯運算指令134
5.3.1 四則運算指令134
5.3.2 邏輯運算指令136
5.4 程序流程控制指令138
5.4.1 條件跳轉(zhuǎn)指令138
5.4.2 子程序調(diào)用和返回指令138
5.4.3 中斷指令139
5.4.4 監(jiān)控定時器指令、循環(huán)程序及主
程序結(jié)束指令143
5.5 高速處理指令144
5.5.1 輸入輸出相關(guān)的高速處理指令144
5.5.2 高速計數(shù)器指令145
5.5.3 脈沖密度指令與脈沖輸出指令146
5.6 方便指令148
5.6.1 與控制相關(guān)的方便指令148
5.6.2 示教定時器指令150
5.6.3 特殊定時器指令150
5.6.4 交替輸出指令150
5.6.5 數(shù)據(jù)排列指令151
5.7 其他應(yīng)用指令152
5.8 實驗：應(yīng)用指令編程153
5.8.1 多功能指示燈閃爍控制153
5.8.2 步進電動機定位運行控制154
5.9 思考與習(xí)題155
第6章 PLC模擬量采集及PID控制
系統(tǒng)157
6.1 模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)157
6.1.1 模擬信號獲取及變換157
6.1.2 計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)158
6.1.3 數(shù)字PID運算及應(yīng)用159
6.2 FX2N系列PLC特殊功能模塊
擴展編址及讀/寫操作164
6.3 FX2N系列PLC模擬量輸入
模塊及應(yīng)用165
6.3.1 A-D轉(zhuǎn)換模塊165
6.3.2 鉑電阻溫度傳感器模擬量輸入
模塊170
6.3.3 熱電偶溫度傳感器模擬量輸入
模塊172
6.4 FX2N系列PLC模擬量輸出
模塊及應(yīng)用174
6.4.1 模擬量輸出模塊FX2N-2DA174
6.4.2 模擬量輸出模塊FX2N-4DA177
6.5 PID指令及閉環(huán)控制179
6.5.1 FX2N系列PLC的PID指令179
6.5.2 FX2N系列PLC的PID控制系統(tǒng)181
6.6 實驗：模擬量I/O模塊及PID
編程184
6.6.1 模擬量輸入模塊編程184
6.6.2 溫度PID控制系統(tǒng)185
6.7 思考與習(xí)題188
第7章 PLC網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用189
7.1 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及PLC通信189
7.1.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議基礎(chǔ)189
7.1.2 PLC網(wǎng)絡(luò)通信方式190
7.1.3 PLC常用的通信接口標(biāo)準191
7.1.4 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)195
7.2 FX2N系列PLC的通信配置及
應(yīng)用197
7.2.1 FX2N系列PLC的通信模塊197
7.2.2 FX2N系列PLC并聯(lián)連接及應(yīng)用198
7.2.3 FX2N系列PLC N:N網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用200
7.2.4 PC與PLC之間的通信204
7.3 實驗：兩臺PLC間的通信
控制206
7.4 思考與習(xí)題208
第8章 PLC控制系統(tǒng)及工程實例209
8.1 PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型209
8.1.1 單機控制系統(tǒng)209
8.1.2 集中控制系統(tǒng)209
8.1.3 遠程I/O控制系統(tǒng)209
8.1.4 分布式控制系統(tǒng)210
8.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟210
8.3 PLC硬件配置選擇與外圍
電路211
8.3.1 PLC硬件配置選擇211
8.3.2 PLC外圍電路213
8.3.3 PLC處理速度要求214
8.4 PLC軟件設(shè)計214
8.4.1 PLC軟件設(shè)計的基本原則214
8.4.2 PLC軟件設(shè)計的內(nèi)容和步驟214
8.5 PLC控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計215
8.5.1 工作環(huán)境的可靠性215
8.5.2 完善的抗干擾設(shè)計216
8.5.3 PLC的安全保護216
8.6 PLC控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試217
8.6.1 PLC控制系統(tǒng)的安裝217
8.6.2 PLC控制系統(tǒng)調(diào)試217
8.7 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計實例218
8.7.1 高塔供水控制系統(tǒng)218
8.7.2 步進電動機控制系統(tǒng)221
8.7.3 電梯控制系統(tǒng)224
8.7.4 模擬量雙閉環(huán)比值PID控制
系統(tǒng)224
8.8 實驗：PLC模擬量控制230
8.9 思考與習(xí)題231
附錄232
附錄A FX2N系列PLC的基本性能232
附錄B FX系列（FX2N）PLC應(yīng)用
指令簡表233
附錄C FX2N系列PLC特殊功能
元件237
參考文獻242

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