變頻器與伺服電機、步進電機驅動技術自學一本通

作  者:蔡杏山 編

出 版 社:電子工業出版社

出版日期:2022年06月01日

頁  數:280

裝  幀:平裝

ISBN:9787121433580

內容介紹

本書介紹了變頻器、伺服電機與伺服驅動器、步進電機與步進驅動器應用技術，主要內容有變頻調速與變頻器，變頻器的操作使用與參數設置，變頻器的應用電路，PLC與變頻器的綜合應用，變頻器的選用、安裝與維護，伺服電機與伺服驅動器，伺服驅動器的硬件介紹，伺服驅動器的操作使用與參數設置，PLC與伺服驅動器的綜合應用，步進電機與步進驅動器，PLC與步進驅動器的綜合應用，變頻器的電路原理與檢修。本書起點低，內容由淺入深，語言通俗易懂，結構安排符合讀者的學習認知規律，適合作為變頻器、伺服電機與伺服驅動器、步進電機與步進驅動器應用技術的自學用書，以及職業院校電類專業相關內容的教材。

作者介紹

電工電子領域專家。曾做過十多年的教師，先後在不同的大中專院校任教，所授課程有電子技術基礎、收錄機、電視機、錄像機、VCD影碟機、攝錄像機、電子線路、電子測量儀器、電工技術、PLC技術、變頻技術等。 2008年後蔡老師將工作重心放在了圖書寫作上，編著的各類電工電子類圖書超過100本，開卷數據統計，蔡老師編著的電工電子類圖書全國銷量總碼洋常年排在前三列，開創單本銷量10萬冊以上的好成績。

目錄

第1章 變頻調速與變頻器 1

1.1 三相異步電動機的兩種調速方式 1

1.2 變頻器的基本結構與原理 2

1.2.1 交-直-交型變頻器的結構與原理 2

1.2.2 交-交型變頻器的結構與原理 3

第2章 變頻器的操作使用與參數設置 4

2.1 變頻器的面板拆裝與組件說明 4

2.1.1 外形 4

2.1.2 面板的拆卸與安裝 5

2.1.3 變頻器的面板及內部組件說明 6

2.2 變頻器的端子功能與接線 6

2.2.1 總接線圖 6

2.2.2 主迴路端子接線及說明 8

2.2.3 輸入、輸出端子功能說明 9

2.2.4 通信接口 14

2.3 變頻器操作面板的使用 17

2.3.1 操作面闆說明 17

2.3.2 運行模式切換的操作 18

2.3.3 輸出頻率、電流和電壓監視的操作 18

2.3.4 輸出頻率設置的操作 18

2.3.5 參數設置的操作 19

2.3.6 參數清除的操作 19

2.3.7 變頻器之間參數複製的操作 20

2.3.8 面板鎖定的操作 21

2.4 變頻器的運行操作 21

2.4.1 面板操作（PU操作） 21

2.4.2 外部操作 22

2.4.3 組合操作 24

2.5 常用參數說明 27

2.5.1 用戶參數組讀取選擇參數 28

2.5.2 運行模式選擇參數 28

2.5.3 轉矩提升參數 29

2.5.4 頻率相關參數 29

2.5.5 啟動、加/減速控制參數 32

2.5.6 點動控制參數 33

2.5.7 瞬時停電再啟動參數 34

2.5.8 負載類型選擇參數 34

2.5.9 MRS端子輸入選擇參數 35

2.5.10 禁止寫入和逆轉防止參數 35

2.5.11 高、中、低速設置參數 36

2.5.12 電子過電流保護參數 36

2.5.13 端子2、4設定增益頻率參數 37

2.6 三菱FR-700與FR-500系列變頻器特點與異同比較 37

2.6.1 三菱FR-700系列變頻器的特點說明 37

2.6.2 三菱FR-A700、FR-F700、FR-E700、FR-D700、FR-L700系列

變頻器異同比較 38

2.6.3 三菱FR-A500系列變頻器的接線圖與端子功能說明 41

2.6.4 三菱FR-500與FR-700系列變頻器的異同比較 44

第3章 變頻器的應用電路 46

3.1 電動機正轉控制電路與參數設置 46

3.1.1 開關操作式正轉控制電路 46

3.1.2 繼電器操作式正轉控制電路 47

3.2 電動機正反轉控制電路與參數設置 48

3.2.1 開關操作式正反轉控制電路 48

3.2.2 繼電器操作式正反轉控制電路 49

3.3 工頻/變頻切換電路與參數設置 50

3.3.1 變頻器跳閘保護電路 50

3.3.2 工頻與變頻切換電路 51

3.3.3 參數設置 52

3.4 多擋速度控制電路與參數設置 53

3.4.1 多擋轉速控制說明 53

3.4.2 多擋轉速控制參數的設置 54

3.4.3 多擋轉速控制電路 55

3.5 PID控制電路與參數設置 56

3.5.1 PID控制原理 56

3.5.2 PID控制參數設置 57

3.5.3 PID控制應用舉例 58

第4章 PLC與變頻器的綜合應用 60

4.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬件連接與實例 60

4.1.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬件連接 60

4.1.2 PLC以開關量方式控制變頻器實例一——電動機正反轉控制 61

4.1.3 PLC以開關量方式控制變頻器實例二——電動機多擋轉速控制 63

4.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接與實例 68

4.2.1 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接 68

4.2.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的實例——中央空調冷卻水流量控制 69

4.3 PLC以RS-485通信方式控制變頻器的硬件連接與實例 75

4.3.1 有關PLC、變頻器的RS-485通信知識 75

4.3.2 PLC以RS-485通信方式控制變頻器正轉、反轉、加速、減速和

停止的實例 83

第5章 變頻器的選用、安裝與維護 88

5.1 變頻器的種類 88

5.2 變頻器的選用 89

5.2.1 額定值 89

5.2.2 選用 89

5.3 變頻器外圍設備的選用 90

5.3.1 主電路外圍設備的接線 90

5.3.2 熔斷器和斷路器的選用 91

5.3.3 交流接觸器的選用 91

5.3.4 交流電抗器的選用 92

5.3.5 直流電抗器的選用 93

5.3.6 熱繼電器和噪聲濾波器的選用 93

5.4 變頻器的安裝、調試與維護 94

5.4.1 安裝與接線 94

5.4.2 調試 96

5.4.3 維護 98

5.4.4 常見故障及原因 99

第6章 伺服電機與伺服驅動器 100

6.1 交流伺服系統的組成及說明 100

6.1.1 工作在位置控制模式時的系統組成及說明 100

6.1.2 工作在速度控制模式時的系統組成及說明 101

6.1.3 工作在轉矩控制模式時的系統組成及說明 101

6.2 伺服電機與編碼器 101

6.2.1 伺服電機 102

6.2.2 編碼器 103

6.3 伺服驅動器的結構與原理 106

6.3.1 三菱MR-J2S伺服驅動器的內部結構及說明 107

6.3.2 三菱MR-JE伺服驅動器的內部結構及說明 107

第7章 伺服驅動器的硬件介紹 111

7.1 面板與型號說明 111

7.1.1 面板介紹 111

7.1.2 型號說明 112

7.1.3 規格 113

7.2 伺服驅動器與輔助設備的總接線 114

7.2.1 三菱MR-J2S-100A以下的伺服驅動器與輔助設備的總接線 114

7.2.2 三菱MR-J2S-100A以上的伺服驅動器與輔助設備的總接線 115

7.3 伺服驅動器的接頭引腳功能及內部接口電路 115

7.3.1 接頭引腳的排列規律 115

7.3.2 接頭引腳的功能及內部接口電路 116

7.4 伺服驅動器的接線 117

7.4.1 數字量輸入引腳的接線 117

7.4.2 數字量輸出引腳的接線 119

7.4.3 脈衝輸入引腳的接線 120

7.4.4 編碼器脈衝輸出引腳的接線 123

7.4.5 模擬量輸入引腳的接線 124

7.4.6 模擬量輸出引腳的接線 124

7.4.7 電源、再生製動選件、伺服電機及啟/停保護電路的接線 125

7.5 三菱MR-JE系列伺服驅動器介紹 126

7.5.1 外形與面板介紹 126

7.5.2 型號含義 128

7.5.3 規格參數 128

7.5.4 與其他設備的連接 129

7.5.5 信號接口引腳功能 129

7.5.6 I/O電路與接線 131

第8章 伺服驅動器的操作使用與參數設置 133

8.1 各種模式的顯示與操作 133

8.1.1 各種模式的顯示與切換 133

8.1.2 參數模式的顯示與操作 133

8.1.3 狀態模式的顯示與操作 135

8.1.4 報警模式的顯示與操作 137

8.1.5 診斷模式的顯示與操作 138

8.1.6 外部I/O信號的顯示 139

8.1.7 信號強制輸出 140

8.2 參數設置 141

8.2.1 參數操作範圍的設定 141

8.2.2 基本參數 142

8.2.3 電子齒輪的設置 149

8.2.4 擴展參數 151

第9章 PLC與伺服驅動器的綜合應用 154

9.1 伺服驅動器速度控制模式的應用實例 154

9.1.1 伺服電機多段速運行控制實例 154

9.1.2 工作台往返限位運行控制實例 159

9.1.3 伺服驅動器速度控制模式的標準接線 165

9.2 伺服驅動器轉矩控制模式的應用實例 166

9.2.1 捲紙機的收卷恆張力控制實例 166

9.2.2 伺服驅動器轉矩控制模式的標準接線 170

9.3 伺服驅動器位置控制模式的應用實例 172

9.3.1 工作台往返定位運行控制實例 172

9.3.2 伺服驅動器位置控制模式的標準接線 175

第10章 步進電機與步進驅動器 177

10.1 步進電機 177

10.1.1 外形 177

10.1.2 結構與工作原理 177

10.2 步進驅動器 180

10.2.1 外形 180

10.2.2 內部組成與原理 181

10.2.3 步進驅動器的接線及說明 181

10.2.4 步進電機的接線及說明 184

10.2.5 細分設置 185

10.2.6 工作電流的設置 186

10.2.7 靜態電流的設置 186

10.2.8 脈衝輸入模式的設置 187

第11章 PLC與步進驅動器的綜合應用 189

11.1 步進電機正反向定角循環運行控制的應用實例 189

11.1.1 控制要求 189

11.1.2 電氣線路及說明 189

11.1.3 細分、工作電流和脈衝輸入模式的設置 190

11.1.4 PLC控製程序及說明 191

11.2 步進電機定長運行控制的應用實例 193

11.2.1 控制要求 193

11.2.2 電氣線路及說明 194

11.2.3 細分、工作電流和脈衝輸入模式的設置 195

11.2.4 PLC控製程序及說明 196

第12章 變頻器的電路原理與檢修（一） 199

12.1 主電路的單元電路分析 199

12.1.1 整流電路 199

12.1.2 中間電路 200

12.1.3 逆變電路 203

12.2 主電路實例分析 205

12.2.1 典型主電路實例分析一 205

12.2.2 典型主電路實例分析二 206

12.3 主電路的檢修 208

12.3.1 變頻器電路的工作流程 209

12.3.2 主電路各單元電路的常見故障 209

12.3.3 不帶電檢修主電路 211

12.3.4 變頻器無輸出電壓的檢修 213

12.3.5 主電路大量元件損壞的檢修 213

第13章 變頻器的電路原理與檢修（二） 216

13.1 電源電路詳解與檢修 216

13.1.1 開關電源的特點與工作原理 216

13.1.2 電源電路的取電方式 219

13.1.3 自激式開關電源典型電路分析 220

13.1.4 自激式開關電源的檢修 222

13.1.5 他激式開關電源典型電路分析 225

13.1.6 他激式開關電源的檢修 229

13.2 驅動電路詳解與檢修 231

13.2.1 驅動電路與其他電路的連接 231

13.2.2 驅動電路的基本工作原理 232

13.2.3 4種典型的驅動電路實例分析 233

13.2.4 制動電路的驅動 241

13.2.5 檢修驅動電路的注意事項及技巧 242

13.2.6 驅動電路的常見故障及原因 243

13.2.7 驅動電路的檢修 244

第14章 變頻器的電路原理與檢修（三） 249

14.1 檢測電路詳解與檢修 249

14.1.1 電壓檢測電路及檢修 249

14.1.2 電流檢測電路及檢修 254

14.1.3 溫度檢測電路及檢修 258

14.2 CPU電路詳解與檢修 260

14.2.1 CPU基本電路及檢修 260

14.2.2 外部輸入/輸出端子接口電路及檢修 262

14.2.3 內部輸入/輸出電路及檢修 266

內容介紹

本書介紹三菱PLC、變頻器、觸摸屏及其綜合應用，主要內容有PLC基礎與入門實戰，三菱FX3S/3G/3U系列PLC介紹，三菱PLC編程與仿真軟件的使用，基本指令說明與應用實例，步進指令說明與應用實例，應用指令說明與應用實例，PLC的擴展與模擬量模塊的使用，變頻器的結構原理與三菱變頻器的使用，變頻器的應用電路，變頻器的選用、安裝與維護，PLC與變頻器的綜合應用，觸摸屏的結構原理與三菱觸摸屏介紹，GT Works3組態軟件的安裝與使用入門，GT Works3常用對象的使用，三菱觸摸屏操作與監視PLC應用開發全程實戰。本書起點低，內容由淺入深，語言通俗易懂，結構安排符合讀者的學習認知規律。另外，本書配置了教學視頻，可幫助讀者更快、更直觀地掌握有關技能。本書適合作為PLC、變頻器和触摸屏組態技術的自學用書，也適合作為職業院校電類專業的PLC、變頻器和触摸屏組態技術教學用書。

目錄

第1章 PLC基礎與入門實戰 1

1.1 認識PLC 1

1.1.1 什麼是PLC 1

1.1.2 PLC控制與繼電器控制比較 2

1.1.3 PLC的種類 3

1.2 PLC的組成與工作原理 4

1.2.1 PLC的組成框圖 4

1.2.2 CPU與存儲器 4

1.2.3 輸入接口電路 5

1.2.4 輸出接口電路 6

1.2.5 通信接口、擴展接口與電源 7

1.2.6 PLC的工作方式 8

1.2.7 用實例說明PLC程序驅動硬件的工作原理 8

1.3 三菱PLC入門實戰 9

1.3.1 三菱FX3U型PLC硬件介紹 9

1.3.2 PLC控制雙燈先後點亮的硬件線路及說明 10

1.3.3 DC 24V電源適配器與PLC的電源接線 12

1.3.4 編程電纜（下載線）及驅動程序的安裝 14

1.3.5 編寫程序並傳送給PLC 16

1.3.6 PLC實物接線 19

1.3.7 PLC操作測試 20

第2章 三菱FX3S/3G/3U系列PLC介紹 22

2.1 概述 22

2.1.1 三菱FX系列PLC的一、二、三代機 22

2.1.2 三菱FX系列PLC的型號含義 22

2.2 三菱FX3SA、FX3S系列PLC（三代簡易機型）介紹 23

2.2.1 面闆說明 23

2.2.2 主要特性 24

2.2.3 規格概要 24

2.3 三菱FX3GA、FX3G、FX3GE和FX3GC系列PLC（三代標準機型）介紹 25

2.3.1 三菱FX3GA、FX3G系列PLC說明 25

2.3.2 三菱FX3GE系列PLC說明 27

2.3.3 三菱FX3GC系列PLC說明 28

2.4 三菱FX3U、FX3UC系列PLC（三代高端機型）介紹 29

2.4.1 三菱FX3U系列PLC說明 30

2.4.2 三菱FX3UC系列PLC說明 31

2.5 三菱FX1/2/3系列PLC的接線 32

2.5.1 電源端子的接線 32

2.5.2 以COM端子作為輸入公共端子的PLC輸入端子接線 35

2.5.3 以S/S端子作為輸入公共端子的PLC輸入端子接線 36

2.5.4 接近開關與PLC輸入端子的接線 37

2.5.5 輸出端子接線 39

2.6 三菱FX1/2/3系列PLC的軟元件 41

2.6.1 輸入繼電器（X）和輸出繼電器（Y） 41

2.6.2 輔助繼電器（M） 42

2.6.3 狀態繼電器（S） 45

2.6.4 定時器（T） 46

2.6.5 計數器（C） 48

2.6.6 高速計數器 50

2.6.7 數據寄存器（D） 53

2.6.8 擴展寄存器（R）和擴展文件寄存器（ER） 54

2.6.9 變址寄存器（V、Z） 55

2.6.10 常數（十進制常數、十六進制常數、實數常數） 55

第3章 三菱PLC編程與仿真軟件的使用 56

3.1 三菱GX Developer編程軟件的使用 56

3.1.1 軟件的安裝 56

3.1.2 軟件的啟動與窗口及工具說明 58

3.1.3 創建新工程 61

3.1.4 編寫梯形圖程序 62

3.1.5 梯形圖的編輯 66

3.1.6 查找與替換功能的使用 69

3.1.7 註釋、聲明和註解的添加與顯示 71

3.1.8 讀取並轉換FXGP（WIN）格式文件 74

3.1.9 PLC與計算機的連接及程序的寫入與讀出 75

3.1.10 在線監視PLC程序的運行 78

3.2 三菱GX Simulator仿真軟件的使用 79

3.2.1 安裝GX Simulator仿真軟件 80

3.2.2 仿真操作 81

3.2.3 軟元件監視 83

3.2.4 工作時序監視 84

第4章 基本指令說明與應用實例 85

4.1 基本指令說明 85

4.1.1 常開、常閉觸點和線圈指令 85

4.1.2 邊沿檢測觸點指令 86

4.1.3 主控和主控復位指令 86

4.1.4 取反指令 87

4.1.5 置位與復位指令 88

4.1.6 結果邊沿檢測指令 88

4.1.7 脈衝微分輸出指令 89

4.1.8 程序結束指令 90

4.2 PLC基本控制線路與梯形圖 90

4.2.1 啟動、自鎖和停止控制的PLC線路與梯形圖 90

4.2.2 正、反轉聯鎖控制的PLC線路與梯形圖 92

4.2.3 多地控制的PLC線路與梯形圖 93

4.2.4 定時控制的PLC線路與梯形圖 94

4.2.5 定時器與計數器組合延長定時控制的PLC線路與梯形圖 97

4.2.6 多重輸出控制的PLC線路與梯形圖 98

4.2.7 過載報警控制的PLC線路與梯形圖 100

4.2.8 閃爍控制的PLC線路與梯形圖 101

4.3 基本指令應用實例一：PLC控制噴泉 102

4.3.1 控制要求 102

4.3.2 PLC用到的I/O端子與連接的輸入/輸出設備 102

4.3.3 PLC控制線路 103

4.3.4 PLC控製程序及詳解 103

4.4 基本指令應用實例二：PLC控制交通信號燈 105

4.4.1 控制要求 105

4.4.2 PLC用到的I/O端子與連接的輸入/輸出設備 105

4.4.3 PLC控制線路 106

4.4.4 PLC控製程序及詳解 106

第5章 步進指令說明與應用實例 109

5.1 狀態轉移圖與步進指令 109

5.1.1 順序控制與狀態轉移圖 109

5.1.2 步進指令說明 110

5.1.3 步進指令在兩種編程軟件中的編寫形式 111

5.1.4 狀態轉移圖分支方式 112

5.1.5 步進指令編程注意事項 112

5.2 步進指令應用實例一：兩種液體混合裝置 113

5.2.1 系統控制要求 113

5.2.2 PLC用到的I/O端子及連接的輸入/輸出設備 114

5.2.3 PLC控制線路 115

5.2.4 PLC控製程序及詳解 115

5.3 步進指令應用實例二：簡易機械手 118

5.3.1 系統控制要求 118

5.3.2 PLC用到的I/O端子及連接的輸入/輸出設備 118

5.3.3 PLC控制線路 119

5.3.4 PLC控製程序及詳解 119

5.4 步進指令應用實例三：大小鐵球分揀機 121

5.4.1 系統控制要求 121

5.4.2 PLC用到的I/O端子及連接的輸入/輸出設備 122

5.4.3 PLC控制線路 123

5.4.4 PLC控製程序及詳解 123

第6章 應用指令說明與應用實例 126

6.1 應用指令基礎 126

6.1.1 應用指令的格式 126

6.1.2 應用指令的規則 127

6.2 應用指令說明及使用舉例 129

6.2.1 程序流程類指令 129

6.2.2 比較與傳送類指令 133

6.2.3 四則運算與邏輯運算類指令 138

6.2.4 循環與移位類指令 142

6.2.5 數據處理類指令 146

6.2.6 高速處理類指令 147

6.2.7 外部I/O設備類指令 150

6.2.8 時鐘運算類指令 152

6.2.9 觸點比較類指令 156

第7章 PLC的擴展與模擬量模塊的使用 160

7.1 擴展設備的編號分配 160

7.1.1 擴展輸入/輸出（I/O）的編號分配 160

7.1.2 特殊功能單元/模塊的單元號分配 161

7.2 模擬量輸入模塊（FX3U-4AD） 162

7.2.1 外形與規格 162

7.2.2 接線端子與接線 163

7.2.3 電壓/電流輸入模式的設置 164

7.2.4 設置偏置和增益改變輸入特性 165

7.2.5 兩種讀取AD模塊數字量的程序 168

7.2.6 測量平均次數的設置 168

7.2.7 AD模塊初始化（恢復出廠值）的程序 169

7.3 模擬量輸出模塊（FX3U-4DA） 170

7.3.1 外形與規格 170

7.3.2 接線端子與接線 171

7.3.3 電壓/電流輸出模式的設置 171

7.3.4 設置偏置和增益改變輸出特性 173

7.3.5 兩種往DA模塊寫入數字量的程序 175

7.3.6 DA模塊初始化（恢復出廠值）的程序 176

7.4 溫度模擬量輸入模塊（FX3U-4AD-PT-ADP） 176

7.4.1 外形與規格 176

7.4.2 PT100型溫度傳感器與模塊的接線 177

7.4.3 不同溫度單位的輸入特性與設置 178

7.4.4 溫度值的存放與讀取 179

7.4.5 測量平均次數的設置 180

7.4.6 錯誤狀態的讀取與清除 181

第8章 變頻器的結構原理與三菱變頻器的使用 183

8.1 變頻器的基本結構原理 183

8.1.1 異步電動機的兩種調速方式 183

8.1.2 兩種類型變頻器的結構與原理 184

8.2 三菱A740型變頻器的面板組件介紹 185

8.2.1 外形 186

8.2.2 面板的拆卸與安裝 186

8.2.3 變頻器的面板及內部組件說明 187

8.3 變頻器的端子功能與接線 188

8.3.1 總接線圖 188

8.3.2 主迴路端子接線及說明 188

8.3.3 輸入、輸出端子功能說明 191

8.3.4 通信接口 196

8.4 變頻器操作面板的使用 199

8.4.1 操作面闆說明 199

8.4.2 運行模式切換的操作 200

8.4.3 輸出頻率、電流和電壓監視的操作 200

8.4.4 輸出頻率設置的操作 201

8.4.5 參數設置的操作 201

8.4.6 參數清除的操作 202

8.4.7 變頻器之間參數複製的操作 202

8.4.8 面板鎖定的操作 203

8.5 變頻器的運行操作 203

8.5.1 面板操作（PU操作） 204

8.5.2 外部操作 205

8.5.3 組合操作 207

8.6 常用參數說明 211

8.6.1 用戶參數組讀取選擇參數 212

8.6.2 運行模式選擇參數 212

8.6.3 轉矩提升參數 213

8.6.4 頻率相關參數 214

8.6.5 啟動、加/減速控制參數 217

8.6.6 點動控制參數 218

8.6.7 瞬時停電再啟動參數 219

8.6.8 負載類型選擇參數 219

8.6.9 MRS端子輸入選擇參數 220

8.6.10 禁止寫入和逆轉防止參數 221

8.6.11 高、中、低速設置參數 221

8.6.12 電子過流保護參數 221

8.6.13 端子2、4設定增益頻率參數 222

第9章 變頻器的應用電路 223

9.1 電動機正轉控制電路與參數設置 223

9.1.1 開關操作式正轉控制電路 223

9.1.2 繼電器操作式正轉控制電路 224

9.2 電動機正反轉控制電路與參數設置 224

9.2.1 開關操作式正反轉控制電路 225

9.2.2 繼電器操作式正反轉控制電路 225

9.3 工頻/變頻切換電路與參數設置 226

9.3.1 變頻器跳閘保護電路 227

9.3.2 工頻與變頻切換控制電路 227

9.3.3 參數設置 228

9.4 多擋速度控制電路與參數設置 229

9.4.1 多擋轉速控制說明 229

9.4.2 多擋轉速控制參數的設置 230

9.4.3 多擋轉速控制電路 231

9.5 PID控制電路與參數設置 232

9.5.1 PID控制原理 232

9.5.2 PID控制參數設置 233

9.5.3 PID控制應用舉例 234

第10章 變頻器的選用、安裝與維護 236

10.1 變頻器的選用 236

10.1.1 額定值 236

10.1.2 選用 237

10.2 變頻器外圍設備的選用 238

10.2.1 主電路外圍設備的接線 238

10.2.2 熔斷器的選用 238

10.2.3 斷路器的選用 239

10.2.4 交流接觸器的選用 239

10.2.5 熱繼電器的選用 239

10.3 變頻器的安裝、調試與維護 240

10.3.1 安裝與接線 240

10.3.2 調試 242

10.3.3 常見故障及原因 244

第11章 PLC與變頻器的綜合應用 246

11.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬件連接與實例 246

11.1.1 PLC以開關量方式控制變頻器的硬件連接 246

11.1.2 PLC以開關量方式控制變頻器實例一—電動機正反轉控制 247

11.1.3 PLC以開關量方式控制變頻器實例二—電動機多擋轉速控制 249

11.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接與實例 254

11.2.1 PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接 254

11.2.2 PLC以模擬量方式控制變頻器的實例—中央空調冷卻水流量控制 254

第12章 觸摸屏的結構原理與三菱觸摸屏介紹 261

12.1 觸摸屏的組成與工作原理 261

12.1.1 基本組成 261

12.1.2 工作原理 261

12.2 三菱觸摸屏簡介 263

12.2.1 型號含義與面闆說明 263

12.2.2 技術規格 265

12.3 觸摸屏與其他設備的連接 266

12.3.1 觸摸屏與三菱FX系列PLC的以太網連接通信 266

12.3.2 觸摸屏與三菱FX系列PLC的RS-232/RS-422連接通信 267

12.3.3 觸摸屏與西門子S7-200 PLC的RS-232連接通信 269

12.3.4 觸摸屏與西門子S7-300/400 PLC的RS-232連接通信 270

第13章 GT Works3組態軟件的安裝與使用入門 271

13.1 GT Works3軟件的安裝與卸載 271

13.1.1 系統要求 271

13.1.2 軟件的下載 271

13.1.3 軟件的安裝 272

13.1.4 軟件的啟動及卸載 274

13.2 用GT Works3軟件組態和仿真一個簡單的畫面工程 275

13.2.1 工程的創建與保存 276

13.2.2 GT Designer3軟件界面組成 279

13.2.3 組態人機界面畫面工程 280

13.2.4 人機界面、PLC與仿真器（仿真軟件） 287

13.2.5 編寫PLC程序並啟動PLC仿真器 288

13.2.6 啟動人機界面仿真器 289

13.2.7 畫面工程的仿真測試 290

第14章 GT Works3常用對象的使用 292

14.1 數值輸入/顯示對象的使用舉例 292

14.1.1 組態任務 292

14.1.2 組態數值輸入對象 292

14.1.3 組態文本對象 294

14.1.4 組態數值顯示對象 295

14.1.5 組態字開關對象 297

14.1.6 畫面操作測試 299

14.2 字符串顯示/輸入對象的使用舉例 300

14.2.1 組態任務 300

14.2.2 組態字符串輸入對象 301

14.2.3 組態數值顯示對象 302

14.2.4 組態數值輸入對象 304

14.2.5 組態字符串顯示對象 305

14.2.6 組態文本對象 307

14.2.7 畫面操作測試 308

14.3 註釋顯示的使用舉例 309

14.3.1 組態任務 309

14.3.2 組態位註釋對象 309

14.3.3 組態位開關對象 312

14.3.4 組態字註釋對象 314

14.3.5 組態數值輸入對象 317

14.3.6 組態簡單註釋對象 318

14.3.7 組態矩形對象 320

14.3.8 畫面操作測試 321

14.4 多控開關、畫面切換開關和擴展功能開關的使用舉例 322

14.4.1 多控開關的使用與操作測試 322

14.4.2 畫面切換開關的使用與操作測試 327

14.4.3 擴展功能開關的使用與操作測試 334

14.5 圖表、儀表和滑桿的使用舉例 336

14.5.1 圖表的使用與操作測試 336

14.5.2 儀表和滑桿的使用與操作測試 342

第15章 三菱觸摸屏操作與監視PLC應用開發全程實戰 348

15.1 應用開發規劃 348

15.1.1 明確控制要求 348

15.1.2 選擇設備並確定軟元件和I/O端子 348

15.1.3 規劃電氣線路 349

15.2 編寫PLC程序並下載到PLC 350

15.2.1 編寫PLC程序 350

15.2.2 PLC與計算機的連接和通信設置 350

15.2.3 下載程序到PLC 352

15.3 用GT Works軟件組態觸摸屏畫面工程 353

15.3.1 創建觸摸屏畫面工程 353

15.3.2 組態正轉、停轉和反轉按鈕開關 354

15.3.3 組態Y0、Y1指示燈 358

15.3.4 組態Y7～Y0狀態監視器 360

15.4 下載畫面工程到觸摸屏 362

15.4.1 用USB電纜下載畫面工程到觸摸屏 362

15.4.2 用網線下載畫面工程到觸摸屏 365

15.4.3 用SD卡下載畫面工程到觸摸屏 367

15.5 三菱觸摸屏連接PLC進行實際操作與監視測試 370

15.5.1 三菱觸摸屏與FX系列PLC的RS-422/485通信連接與設置 370

15.5.2 三菱觸摸屏與FX系列PLC的RS-232通信連接與設置 371

15.5.3 三菱觸摸屏連接PLC進行電動機正反轉操作與監視測試 373

內容簡介

PLC、變頻器、觸摸屏、伺服系統（電機）是當前自動化設備經常用到的核心產品，通過以上產品可以實現多樣化的智能控制，如生產流水線、機械手、自動包裝機等的智能控制。伴隨工業自動化的發展與升級，伺服/步進控制以及PLC、變頻器、觸摸屏等人機交互控制系統的應用會更加廣泛。本書全面介紹了伺服控制系統、PLC、變頻器、觸摸屏實現電氣控制的全部基礎知識與控制應用技術。書中既有基本電路識讀講解，又有電氣控制與原理以及組裝調試、編程、檢修的步驟，同時兼顧智能控制新型電氣設備的應用，可以幫助讀者全面掌握伺服控制系統、PLC、變頻器、觸摸屏相關的知識和實用技術。

本書內容全面、視頻直觀，可供電氣控制技術人員，電工、電氣技術人員閱讀，也可供相關專業的師生學習參考。

編輯引薦

PLC、變頻器、觸摸屏、伺服系統（電機）是當前自動化設備經常用到的核心產品，通過以上產品可以實現多樣化的智能控制，如生產流水線、機械手、自動包裝機等智能化自動設備。

  《伺服控制系統與PLC、變頻器、觸摸屏應用技術》一書全面介紹了伺服控制系統、PLC、變頻器、觸摸屏實現電氣控制的全部基礎知識與控制應用技術。書中既有基本電路識讀講解，又有電氣控制與原理、組裝調試、編程、檢修的步驟，同時兼顧智能控制新型電氣設備的應用，可供電氣控制技術人員、工、電子技術人員全面學習。

全書內容具有以下特點：

1 配套視頻演示與講解：精要分析各類型電氣控制原理，展示具體電氣控制細節與控制操作、接線、安裝、檢修技巧，直觀、易懂。

2典型控制實例講解：從工業自動化控制系統實際需要出發，提供大量典型的伺服驅動控制系統、PLC、觸摸屏、變頻器實例講解，讀者可以舉一反三，直接用於工控系統的設計以及解決工作崗位現場安裝、操作、控制等方面遇到的問題。

3 知識拓展：伺服、軟啟動、變頻常常為初學者混淆，本書都為讀者進行了答疑解惑，並提供實際應用實例。

目錄

伺服控制與伺服電機應用入門  

第一節伺服控制基礎001  

一、什麼是伺服系統001  

二、什麼是伺服電機001  

三、什麼是伺服控制器002  

四、伺服系統控制三種工作模式002  

五、伺服系統的位置環、速度環、電流環004  

六、伺服系統的分類005  

第二節伺服系統執行元件及其作用008  

一、伺服驅動器各基本構成單元的作用008  

二、伺服系統常用位置檢測裝置009  

第三節伺服進給系統執行元件——步進電機017  

一、步進電機017  

二、永磁直流無刷伺服電機020  

三、交流伺服電機027  

四、直線電機034  

第四節典型伺服系統的結構組成040  

第五節單芯片高精度運動控制系統042  

一、單芯片速率伺服控制系統042  

二、基於PIC18F4520單片機和IRMCK201芯片控制的伺服驅動系統043  

第六節伺服驅動器的安裝、接線及調試與維修045  

一、匯川IS600P伺服驅動器接口045  

二、匯川IS600P伺服驅動器組成的伺服系統045  

三、伺服系統配線注意事項046  

四、伺服電機的安裝048  

五、伺服驅動器的安裝049  

六、伺服驅動器和伺服電機的連接051  

七、伺服電機編碼器的連接055  

八、伺服驅動器控制信號端子的接線方法057  

九、伺服驅動器與伺服電機抱閘的配線070  

十、伺服驅動器通信信號的接線071  

十一、伺服驅動器模擬量監視信號的接線074  

十二、伺服驅動系統電氣接線的抗干擾措施074  

十三、伺服驅動器的三種控制運行模式078  

十四、伺服驅動器運行前的檢查與調試078  

第七節伺服驅動器的故障處理085  

一、伺服驅動器啟動時的警告和處理085  

二、伺服驅動器運行中的故障和警告處理091  

三、伺服驅動器典型故障處理措施095  

第二章典型伺服驅動器和智能伺服驅動器及應用  

節伺服驅動器V80及應用102  

一、SINAMICSV80經濟型伺服驅動器的特點與優勢102  

二、SINAMICSV80經濟型伺服驅動器和配套伺服電機選型說明102  

三、SINAMICSV80經濟型伺服驅動器通信電纜103  

四、SINAMICSV80伺服驅動器接口104  

五、SINAMICSV80驅動器系統接線108  

六、SINAMICSV80系統接線示意圖113  

第二節直流數字式步進電機驅動器116  

一、步進電機驅動器與伺服電機驅動器的區別116  

二、步進電機和伺服電機的區別116  

三、步進電機驅動器的工作原理116  

四、DM432C數字式步進電機驅動器接口和接線118  

五、驅動器電流、細分撥碼開關設定和參數自整定122  

六、直流數字式步進電機驅動器供電電源的選擇123  

七、直流數字式步進電機驅動器電機的選配124  

八、直流數字式步進電機驅動器典型接線舉例125  

九、數字式步進電機驅動器常見問題和處理方法126  

第三節智能伺服驅動器127  

一、智能伺服系統的構成128  

二、系統主電路128  

三、系統驅動電路129  

四、系統檢測電路130  

五、系統顯示電路132  

六、系統保護電路133  

七、通信接口電路134  

八、伺服系統的軟件控制135  

第四節伺服與步進電機驅動電路138  

一、直流伺服步進電機驅動電路138  

二、通用40V40A步進電機驅動器電路分析164  

三、松下MSD6P1E交流伺服驅動器電路分析168  

第三章三菱步進伺服系統的控制與應用技術  

節三菱伺服系統的組成169  

一、三菱通用AC伺服MR-J4系列的功能和配置169  

二、MR-J4系列伺服驅動器面板結構和配套設備的構成175  

第二節三菱伺服系統的應用實例178  

一、三菱伺服系統電源迴路的連接178  

二、三菱MR-J4-A伺服系統位置控制模式輸入輸出信號的連接179  

三、三菱MR-J4-A伺服系統速度控制模式輸入輸出信號的連接181  

四、三菱MR-J4-A伺服系統轉矩控制模式輸入輸出信號的連接182  

五、三菱伺服系統MR-J4-A電源部分的接線183  

六、三菱伺服系統MR-J4-A接頭和信號端子詳解184  

七、MR-J4-A伺服驅動器位置控制模式信號功能詳解192  

八、MR-J4-A伺服驅動器速度控制模式信號功能詳解196  

九、MR-J4-A伺服驅動器轉矩控制模式信號功能詳解198  

十、MR-J4-A伺服驅動器模式切換控制方式簡單介紹201  

十一、三菱MR-J4-A伺服系統接口部分與接線方法203  

十二、三菱MR-J4-A伺服系統使用帶電磁制動器的伺服電機接線206  

十三、三菱MR-J4-A伺服系統接地207  

第三節三菱伺服系統的啟動208  

一、初次接通電源時啟動208  

二、位置控制模式的啟動210  

三、速度控制模式的啟動212  

四、轉矩控制模式的啟動212  

五、MR-J4-A伺服放大器顯示和操作212  

第四節三菱伺服系統MR-Configurator2軟件的安裝及功能220  

第五節三菱伺服驅動系統增益調整220  

一、系統增益調整的種類221  

二、一鍵式調整222  

三、自動調諧226  

四、手動模式227  

第六節三菱伺服驅動系統STO功能229  

一、STO功能方框圖和信號連接器229  

二、STO信號（軟元件）的說明230  

三、STO信號連接示例231  

四、接口電路的詳細說明234  

第七節伺服驅動系統使用線性伺服電機和直驅伺服電機的應用236  

一、伺服驅動系統中線性伺服電機的應用236  

二、伺服驅動系統直驅電機的應用242  

第四章可編程控制器（PLC）及應用技術  

節認識PLC246  

一、PLC的工作原理246  

二、PLC的編程語言248  

三、三菱PLC250  

四、PLC的硬件251  

五、FX系列PLC的編程軟元件253  

第二節PLC的引入及各單元電路梯形圖258  

一、PLC的引入——點動控制電路258  

二、PLC自保持（自鎖）電路編程舉例261  

三、PLC優先（互鎖）電路編程舉例261  

四、產生脈衝的PLC程序梯形圖263  

五、單脈衝PLC程序梯形圖264  

六、斷電延時動作的PLC程序梯形圖265  

七、分頻PLC程序梯形圖265  

第三節三菱FX系列PLC的編程軟件及梯形圖設計266  

一、梯形圖設計技巧實例266  

二、三菱PLC指令控製表268  

第四節典型PLC控制編程實例272  

一、三相異步電動機星-三角啟動控制272  

二、小車往返運行PLC控制273  

三、電動機的啟動停止控制275  

四、電動機的正反轉控制276  

五、三相異步電動機三速控制278  

六、報警燈、抽水泵、攪拌機等PLC控制280  

第五章變頻器控制技術及應用  

節通用變頻器的工作原理281  

一、變頻器基本結構281  

二、通用變頻器的控制原理及類型282  

第二節實用變頻器應用與接線285  

一、標準變頻器典型外部配電電路與控制面板285  

二、單相220V進單相220V輸出變頻器用於單相電動機啟動運行控制電路287  

三、單相220V進三相220V輸出變頻器用於單相220V電動機啟動運行控制電路289  

四、單相220V進三相220V輸出變頻器用於380V電動機啟動運行控制電路290  

五、單相220V進三相380V輸出變頻器電動機啟動運行控制電路293  

六、三相380V進380V輸出變頻器電動機啟動控制電路294  

七、帶有自動制動功能的變頻器電動機控制電路296  

八、用開關控制的變頻器電動機正轉控制電路297  

九、用繼電器控制的變頻器電動機正轉控制電路301  

十、用開關控制的變頻器電動機正反轉控制電路302  

十一、用繼電器控制變頻器電動機正反轉控制電路304  

十二、工頻與變頻切換電路306  

十三、用變頻器對電動機實現多擋轉速控制電路308  

十四、變頻器的PID控制電路310  

十五、變頻器控制的一控多電路314  

第三節變頻器應用系統設計316  

一、負載類型316  

二、需了解的技術要求317  

三、設計過程317  

四、設備及元件的選用318  

五、信號隔離問題320  

第四節變頻器的維護與檢修320  

第六章觸摸屏及應用  

節觸摸屏及其軟件基礎321  

第二節觸摸屏應用實例321  

第七章PLC、變頻器、觸摸屏、伺服控制綜合應用實例  

一、PLC與變頻器組合實現電動機正反轉控制322  

二、PLC與變頻器組合實現多擋轉速控制325  

三、家用洗衣機的PLC控制系統332  

四、多段速度恆壓PLC控制供水系統339  

五、PLC/變頻器PID控制的恆壓供水系統341  

六、通過RS-485通信實現單台電動機的變頻運行348  

七、PLC與變頻器的RS-485通信控制352  

八、步進電動機控制356  

九、PLC控制步進電動機正反轉及速度358  

參考文獻