项目一 常用电气控制电路 1
任务一 认识三相异步电动机典型控制电路 1
一、任务导入 1
二、相关知识 1
（一）低压电器的基本知识 1
（二）电气控制电路的绘制与读图 17
三、任务实施 23
（一）三相异步电动机的点动控制电路 23
（二）三相异步电动机的连续控制电路 23
（三）三相异步电动机的点动连续控制电路 24
四、知识拓展——电气控制系统的设计方法 25
思考与练习 27
任务二 三相异步电动机的顺序起动控制电路 27
一、任务导入 27
二、相关知识 28
（一）低压断路器 28
（二）万能转换开关 29
（三）多地控制 31
三、任务实施 31
（一）主电路的顺序起动控制电路 31
（二）控制电路的顺序起动控制电路 32
四、知识拓展——剩余电流断路器 33
思考与练习 34
任务三 工作台自动往返控制电路 34
一、任务导入 34
二、相关知识 35
（一）行程开关 35
（二）接近开关 37
三、任务实施 39
（一）控制要求 39
（二）电路分析 39
四、知识拓展——电气控制电路故障的一般分析方法 40
思考与练习 41
任务四 三相异步电动机的起动控制电路 41
一、任务导入 41
二、相关知识 41
（一）电磁式继电器 42
（二）时间继电器 47
三、任务实施 52
（一）定子串电阻减压起动 52
（二）自耦变压器减压起动 52
（三）？-△减压起动 53
四、知识拓展——固态继电器 54
思考与练习 54
任务五 三相异步电动机的制动控制电路 55
一、任务导入 55
二、相关知识 55
（一）速度继电器 55
（二）干簧继电器 56
三、任务实施 57
（一）电动机单向反接制动控制 57
（二）电动机可逆运行反接制动控制 58
（三）电动机单向运行能耗制动控制 59
（四）电动机可逆运行能耗制动控制 59
（五）无变压器单管能耗制动控制 60
四、知识拓展——电磁抱闸机械制动 61
思考与练习 61
项目二 FX2N系列PLC基础 62
任务一 认识PLC 62
一、任务导入 62
二、相关知识 63
（一）PLC的产生和定义 63
（二）PLC的应用范围与特点 65
（三）PLC的基本结构与组成 67
（四）PLC的工作原理 68
（五）PLC的分类 72
（六）PLC的性能指标 73
三、任务实施 74
（一）FX系列PLC的型号和基本构成 74
（二）PLC的输入／输出方式 75
（三）PLC的常用编程语言 77
四、知识拓展——常用PLC介绍及发展趋势 80
（一）常用PLC介绍 80
（二）PLC的发展趋势 81
思考与练习 81
任务二 三相异步电动机正反转控制程序的设计 81
一、任务导入 81
二、相关知识 82
（一）输入继电器和输出继电器 82
（二）FX2N系列PLC的基本编程指令 82
三、任务实施 86
（一）端口配置 86
（二）程序设计 86
四、知识拓展——常闭触点输入的编程处理 86
思考与练习 87
任务三 多地控制电动机起动控制程序的设计 87
一、任务导入 87
二、相关知识 88
（一）ORB指令 88
（二）ANB指令 88
三、任务实施 89
（一）端口配置 89
（二）程序设计 89
四、GX Developer编程软件 89
五、知识拓展——梯形图的编程规则 97
（一）梯形图的特点 97
（二）梯形图的编程规则 97
思考与练习 98
任务四 三台电动机顺序起动控制程序的设计 98
一、任务导入 98
二、相关知识 99
（一）辅助继电器 99
（二）定时器 100
三、任务实施 101
（一）端口配置 101
（二）程序设计 102
四、知识拓展 102
（一）定时器与定时器级联 102
（二）频闪电路 102
（三）延时接通断开电路 103
思考与练习 103
任务五 仓库产品数量监控程序的设计 103
一、任务导入 103
二、相关知识 104
（一）计数器的分类 104
（二）计数器的使用说明 104
三、任务实施 105
（一）端口配置 105
（二）程序设计 105
四、知识拓展——定时器与计数器级联 105
思考与练习 106
任务六 电动机单按钮起停控制程序的设计 106
一、任务导入 106
二、相关知识 106
（一）PLS、PLF指令用法 106
（二）PLS、PLF指令说明 107
三、任务实施 107
四、知识拓展 108
（一）ALT指令 108
（二）LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令 108
（三）光敏自动冲水设备控制程序 108
思考与练习 109
任务七 三相异步电动机减压起动控制程序的设计 109
一、任务导入 109
二、相关知识 110
（一）MPS、MPP、MRD指令的用法 110
（二）MPS、MPP、MRD指令的说明 111
三、任务实施 111
（一）端口配置 111
（二）程序设计 111
四、知识拓展——MC、MCR主控指令 111
（一）MC、MCR指令的应用 111
（二）MC、MCR指令的说明 112
思考与练习 113
任务八 自动运料小车控制程序的设计 113
一、任务导入 113
二、相关知识 114
（一）状态继电器 114
（二）顺序功能图 114
（三）步进指令STL、RET 116
（四）顺序功能图与步进梯形图转换 116
三、任务实施 117
（一）端口配置 117
（二）确定顺序功能图的步数 117
（三）确定每步的功能 117
（四）确定每步的转移条件 118
（五）绘制顺序功能图及转换梯形图 118
四、知识拓展——步进梯形图的编程规则 119
思考与练习 120
任务九 自动门控制程序的设计 120
一、任务导入 120
二、相关知识 121
（一）选择分支 121
（二）选择分支的编程 121
三、任务实施 121
（一）端口配置 121
（二）功能顺序图的设计 122
（三）将顺序功能图转换为梯形图 122
四、知识拓展——步进梯形图程序中电动机的过载保护 123
思考与练习 124
任务十 交通灯控制程序设计 124
一、任务导入 124
二、相关知识 125
（一）并行分支 125
（二）并行分支的编程 125
三、任务实施 125
（一）端口配置 125
（二）程序设计 126
四、知识拓展——SFC编制程序的跳转或重复 126
（一）部分重复的编程 126
（二）同一分支内跳转的编程 126
（三）跳转到另一分支的编程 126
思考与练习 128
项目三 FX2N系列PLC的特殊功能模块与数据通信 129
任务一 电热水器温度控制 129
一、任务导入 129
二、相关知识 129
（一）FROM、TO指令 129
（二）特殊功能模块的分类 131
（三）模拟量输入模块FX2N-2AD 131
（四）模拟量输出模块FX2N-2DA 133
三、任务实施 136
（一）端口配置 136
（二）程序设计 136
四、知识拓展——FX2N—2DA特殊功能模块的应用 137
思考与练习 137
任务二 PLC数据通信 138
一、任务导入 138
二、相关知识 138
（一）通信基础 138
（二）PLC的通信功能 141
（三）N:N网络通信 141
（四）并联链接通信 143
（五）计算机连接通信 144
（六）无协议通信 146
三、任务实施 146
（一）N:N网络的设置 146
（二）通信用软元件 146
（三）程序设计 146
四、知识拓展——PLC网络 148
（一）PLC网络介绍 148
（二）生产金字塔结构与PLC网络结构 148
（三）PLC联网的主要形式 149
（四）三菱公司的PLC网络 149
（五）三菱PLC及网络在汽车装配生产线中的应用 151
思考与练习 152
项目四 FX2N系列PLC功能指令的应用 153
任务一 煤矿组合开关控制程序的设计 153
一、任务导入 153
二、相关知识 155
（一）FX系列PLC的功能指令概述 155
（二）FX系列PLC的功能指令 157
三、任务实施 167
（一）过载电流、断相电流、短路电流和相不平衡电流保护程序的设计 167
（二）控制程序设计 169
四、知识拓展——高速处理指令 171
思考与练习 174
任务二 煤矿主通风机控制程序的设计 174
一、任务导入 174
二、相关知识 175
（一）触点比较指令（FNC224～FNC246） 175
（二）浮点数运算指令 176
三、任务实施 177
（一）控制要求 177
（二）控制方案 177
（三）端口配置 177
（四）程序设计 177
四、知识拓展——其他功能指令 179
思考与练习 186
项目五 S7-200系列PLC基础 187
任务一 输送带运输机控制程序的设计 187
一、任务导入 187
二、相关知识 187
（一）S7-200系列PLC性能简介 187
（二）S7-200系列PLC的内存结构 188
（三）S7-200系列PLC的指令编址方式及寻址方式 190
（四）S7-200系列PLC的基本指令系统 192
三、任务实施 196
（一）控制要求 196
（二）端口配置 197
（三）程序设计 197
四、知识拓展——移位操作指令 197
思考与练习 200
任务二 电牵引采煤机控制程序的设计 200
一、任务导入 200
二、相关知识 201
（一）S7-200系列PLC的操作指令 201
（二）S7-200系列PLC的功能指令 205
三、任务实施 210
（一）控制要求 210
（二）端口配置 212
（三）程序设计 213
四、知识拓展——程序控制指令 214
思考与练习 216
任务三 煤矿局扇控制系统的设计 216
一、任务导入 216
二、相关知识 217
（一）子程序操作指令 217
（二）顺序控制继电器指令 218
（三）S7-200系列PLC的功能指令 218
三、任务实施 222
（一）控制要求 222
（二）系统设计 223
四、知识拓展——表功能指令 227
思考与练习 228
任务四 煤矿井下水泵控制程序设计 229
一、任务导入 229
二、相关知识 229
（一）PID运算控制 229
（二）PID控制器的优点 230
（三）PID调节指令格式及功能 230
（四）PID回路表的格式及初始化 231
三、任务实施 232
（一）控制要求 232
（二）PID回路参数 232
（三）程序设计 232
四、知识拓展——PID向导的应用 233
思考与练习 235
项目六 PLC与变频器应用 236
任务一 电动机多速运行控制系统的设计 236
一、任务导入 236
二、相关知识 236
（一）三相异步交流电动机的调速 236
（二）变频器 238
三、任务实施 242
（一）控制要求 242
（二）变频器的参数设置 242
（三）端口配置 243
（四）控制程序 243
四、知识拓展——变频器与PLC的连接 243
思考与练习 245
任务二 矿井提升机变频调速控制系统的设计 245
一、任务导入 245
二、相关知识 246
（一）变频器的选择 246
（二）变频器系统器件的选择 246
三、任务实施 246
（一）控制要求 246
（二）控制方案设计 247
（三）程序设计 247
四、知识拓展——变频器的操作面板与参数设定 253
（一）变频器的操作面板 253
（二）变频器的参数设定方法 254
思考与练习 255
项目七 PLC控制系统设计 256
任务一 煤矿液压支架控制系统的设计 256
一、任务导入 256
二、相关知识 256
（一）PLC控制系统的设计原则 256
（二）PLC控制系统的设计内容及设计步骤 256
（三）PLC控制系统的硬件设计和软件设计及调试 257
三、任务实施 258
（一）工作过程 258
（二）控制要求 259
（三）系统设计 259
（四）程序设计 259
四、知识拓展——PLC减少输入／输出点数的方法 259
思考与练习 261
任务二 专用钻床旋转工作台控制系统的设计 261
一、任务导入 261
二、相关知识 261
（一）PLC程序设计常用的方法 261
（二）用辅助继电器实现顺序控制 262
三、任务实施 263
（一）控制系统描述 263
（二）系统配置 264
（三）设计功能流程图 264
（四）通用继电器配置 265
（五）梯形图设计 266
四、知识拓展——可编程序控制器的使用 267
（一）可编程序控制器的安装环境 267
（二）可编程序控制器的安装与接线 268
思考与练习 269
任务三 煤矿空压机控制系统的设计 270
一、任务导入 270
二、相关知识 270
（一）PLC技术改造 270
（二）PLC移植设计法 271
三、任务实施 273
（一）控制要求 273
（二）端口配置 274
（三）程序设计 274
（四）程序说明 274
四、知识拓展——可编程序控制器的维护和检修 275
思考与练习 276
项目八 PLC与触摸屏的综合应用 277
任务一 触摸屏控制电动机的？-△减压起动 277
一、任务导入 277
二、相关知识 277
（一）触摸屏的结构与功能 277
（二）三菱F940 GOT的基本工作模式 277
（三）GT Designer Ver.5画面制作软件介绍 278
三、任务实施 280
（一）端口配置 280
（二）程序设计 280
（三）触摸屏画面设计 281
四、知识拓展——计算机和触摸屏在PLC网络中的作用 285
思考与练习 285
任务二 矿井通风机触摸屏监控画面的设计 286
一、任务导入 286
二、相关知识 286
（一）通过触摸键实现画面切换 286
（二）通过PLC程序实现画面切换 287
三、任务实施 287
（一）触摸屏画面设计 287
（二）画面切换程序设计 287
四、知识拓展——PLC自动控制和组态软件 287
思考与练习 290
附录 291
附录A FX2N系列PLC软元件一览表 291
附录B FX系列PLC基本指令一览表 292
附录C FX系列PLC功能指令一览表 293
附录D S7-200系列PLC指令一览表 295
参考文献 297