本书从实际工程应用和教学出发，主要介绍了电气自动化基础、常用电机原理及特性、FX系列PLC硬件与基本逻辑指令、PLC程序设计方法、触摸屏应用及组态、FX系列PLC特殊功能模块、机电控制系统设计及应用等。本书力求突出机电结合、理论联系实际的特点，基于“互联网+”思路，开发了丰富的教学资源，内容反映各种知识在实际中的应用。本书体系新颖，内容全面、实用，每章后附有思考题，便于自学。

本书是针对工程应用型教学改革和就业的需要，以机器换人自动化改造为目的，对现有机电传动与控制课程和可编程控制技术课程进行有机整合编写而成的。主要内容有电气自动化基础、常用电机原理及特性、FX系列PLC硬件与基本逻辑指令、PLC程序设计方法、触摸屏应用及组态、FX系列PLC特殊功能模块、机电控制系统设计及应用。本书内容以必需、够用为度，将机电控制与PLC应用相结合，再结合“互联网+”技术，配套丰富的学习资源，全书通俗易懂，便于教学。 本书充分反映了电子技术、控制技术等领域的发展方向，主要思路是根据机械工程等非电类专业应用型教学需要，处理好原理与应用、元件与系统、定性与定量、继承与创新、掌握与了解等几个方面的辩证关系。编写组成员长期从事PLC及触摸屏的教学和科研工作，合作企业为三菱电机自动化（中国）有限公司及其特级授权代理商杭州和华电气工程有限公司。 本书解决了非电类专业学生电气控制基础知识欠缺的问题，介绍了电气自动化基础知识，机电传动中电机的控制原理，三菱FX系列（包括FX2N、FX3U和最新的FX5U）PLC的工作原理、硬件结构、指令系统、编程软件和仿真软件的使用方法，PLC的人机界面编程和特殊模块的使用，最后以教学和科研项目实例介绍了机电控制系统的开发思路。 本书由浙江科技学院吴瑞明副教授任主编，浙江科技学院傅阳博士、三菱电机自动化（中国）有限公司杨弟平主任、浙江科技学院袁斌副教授任副主编。参加本书编写的人员还有浙江科技学院庞茂副教授、高俊副教授、张亚副教授、张志义工程师，以及杭州电子科技大学孟庆华教授、长沙理工大学胡宏伟教授、杭州和华电气工程有限公司副总工程师朱润江。研究生李旭东、冯浩然完成部分资料收集和校对工作，本科生沈冰斌为本书提供PLC比赛视频。本书受2020年度浙江省高等教育研究课题“互联网+环境下电气控制与PLC应用技术教材建设”资助。 本书将提供中文编程软件、仿真软件、中文用户手册及例程。限于作者的时间和水平，本书还存在很多疏漏和不足之处，恳请广大读者提出宝贵意见，以利于本书在今后做进一步的完善。

第一章 电气自动化基础 1 1.1 电气基础知识 1 1.2 常用电气元器件 10 1.2.1 低压电器介绍 10 1.2.2 低压电器的分类 10 1.2.3 常用低压电器 12 1.2.4 其他电器及附件 18 1.3 可编程控制器概述 24 1.3.1 PLC介绍 24 1.3.2 PLC的基本配置及其原理 25 1.3.3 PLC的编程语言 28 1.3.4 PLC的应用发展 30 1.3.5 IEC61131-3标准 32 1.4 PLC产品概述 36 1.4.1 三菱PLC产品系列 38 1.4.2 西门子S7系列PLC产品 40 1.4.3 GE系列PLC简介 42 思考题 44 第二章 常用电机原理及特性 45 2.1 直流电机 45 2.1.1 直流电机的基本结构和工作原理 45 2.1.2 直流发电机和直流电动机的基本方程 48 2.1.3 直流电动机的机械特性 49 2.1.4 直流串励电动机的调速特性 53 2.1.5 直流他励电动机的启动特性 55 2.1.6 直流他励电动机的调速特性 56 2.1.7 直流他励电动机的制动特性 57 2.2 交流电动机 64 2.2.1 三相异步电动机的结构 64 2.2.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 68 2.2.3 三相异步电动机的转矩与机械特性 71 2.2.4 三相异步电动机的启动特性 73 2.2.5 三相鼠笼式异步电动机的启动方法 74 2.2.6 三相绕线式异步电动机的启动方法 79 2.2.7 三相异步电动机的调速特性 81 2.2.8 三相异步电动机的制动特性 91 2.3 单相异步电动机 92 2.3.1 单相异步电动机的机械特性 93 2.3.2 单相异步电动机的启动 94 2.3.3 单相异步电动机的启动方式 94 2.4 步进电机 98 2.4.1 步进电机的分类和工作原理 98 2.4.2 步进电机的特点 101 2.4.3 步进电机的性能指标 101 2.4.4 步进电机的运行特性 101 2.4.5 步进电机的驱动与控制 103 2.5 伺服电机 106 2.5.1 伺服电机的分类和工作原理 106 2.5.2 伺服电机的特性和性能指标 108 2.5.3 伺服电机的驱动与控制 110 2.6 直线电动机 111 2.6.1 直线电动机的分类和工作原理 111 2.6.2 直线电动机的特点 113 2.6.3 直线电动机的运行特性与性能指标 113 2.6.4 直线电动机的驱动与控制 115 2.7 自整角机 116 2.8 旋转变压器 117 2.9 测速发电动机 119 思考题 121 第三章 FX系列PLC硬件与基本逻辑指令 123 3.1 三菱FX系列PLC 123 3.1.1 FX系列PLC硬件及性能 123 3.1.2 常用FX系列PLC 125 3.1.3 FX系列PLC扩展模块 134 3.2 FX系列PLC编程元件的编号及功能 137 3.3 FX系列PLC指令系统及编程方法 142 3.3.1 FX2N系列PLC指令 142 3.3.2 FX3U系列PLC新增指令 147 3.4 三菱PLC编程软件 149 3.4.1 GX Developer 8 150 3.4.2 SFC编程 153 3.4.3 将FX3U PLC程序转换为FX5U PLC程序 154 思考题 155 第四章 PLC程序设计方法 156 4.1 梯形图程序设计 156 4.1.1 梯形图的基本电路 156 4.1.2 梯形图编程原则 158 4.1.3 梯形图设计实例 159 4.2 步进指令及状态转移图 163 4.2.1 步进指令及状态转移图编程方法 163 4.2.2 步进指令编程实例 165 4.3 FX系列可编程控制器功能指令 166 4.3.1 功能指令概述 167 4.3.2 程序流程指令 168 4.3.3 传送与比较指令 171 4.3.4 四则运算和逻辑运算指令 176 思考题 179 第五章 触摸屏应用及组态 180 5.1 图形操作终端GOT 180 5.1.1 GOT功能模式 181 5.1.2 GT Designer人机界面编程步骤 184 5.1.3 GT Designer触摸屏窗口编程实例 189 5.1.4 GT Designer触摸屏开关量编程实例 191 5.1.5 GT Designer触摸屏数据量编程实例 193 5.2 组态软件 199 5.2.1 组态软件介绍 199 5.2.2 常见的组态软件 200 5.2.3 LabVIEW与组态软件 201 5.2.4 LabVIEW与三菱FX3U PLC通信实例 202 5.2.5 WinCC与三菱FX3U PLC通信实例 207 思考题 209 第六章 FX系列PLC特殊功能模块 210 6.1 PLC功能扩展 210 6.1.1 PLC通信网络简介 210 6.1.2 特殊功能模块读写指令 212 6.2 PLC模拟量输入与输出模块 213 6.2.1 A/D输入扩展 213 6.2.2 D/A输出扩展 220 6.2.3 FX3U系列PLC输入/输出模块 224 6.3 定位与计数模块 225 6.3.1 位置控制 225 6.3.2 步进电机驱动器 226 6.3.3 脉冲输出模块FX2N-1PG 227 6.3.4 FX3U PLC表格设定定位操作步骤 230 6.3.5 计数控制 233 6.3.6 应用举例 239 6.4 变频控制模块 240 6.5 通信功能扩展 243 思考题 245 第七章 机电控制系统设计及应用 247 7.1 PLC的选型 247 7.2 控制柜及布线设计 248 7.3 机电控制系统设计及调试 253 7.3.1 机电系统的稳定运行 253 7.3.2 机电系统设计内容 254 7.4 机电控制系统设计实例 256 7.4.1 旋转编码器与PLC连接及其应用 256 7.4.2 基于PLC和触摸屏的抢答器控制系统 257 7.4.3 工业应用实例 263 思考题 265 附录A FX系列PLC指令表 266 参考文献 274