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| 編輯推薦： |
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本书是为贯彻国家职业教育改革实施方案精神，根据江苏省教育厅关于高等学校重点教材立项建设工作的要求进行编写，同时也是学校双高建设立项建设教材。本书编写采用新形态一体化形式，即主体教材 数字化资源（配套微视频和课件），另外教材配套开发虚拟仿真实训VUP模型可以方便使用者进行编程练习。
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| 內容簡介： |
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本书主要内容包括可编程序控制器基础知识以及三菱Q系列PLC的常用功能模块的知识和应用，以典型机电一体化设备为载体，围绕设备的功能，分解为若干个任务进行编写；主要介绍了三菱Q系列PLC、伺服运动控制技、CC-Link变频控制等新技术；贴近生产实际，教材内容涵盖了机电一体化技术的综合应用。教材内容主要包括认识Q系列PLC、基本指令与编程、顺控功能图与顺序控制、功能指令应用、编程工具GX-works2介绍、Q系列PLC与变频器的CC-Link通信及其应用、PLC的QD75定位伺服控制技术等七个项目。本书适合高职机电类、自动化或机器人专业学生的可编程序控制器课程的教学活动，也可作为机电或者电气自动化行业的工作人员的参考图书。
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| 關於作者： |
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胡盘峰，大学本科，副教授/高级工程师，常州信息职业技术学院智能装备学院副教授。多年来一直从事可编程序控制器、机电综合实训等课程的教学和研究工作，先后发表论文十余篇，主持各级科研、教研教改项目近十项，主编校本讲义一本，参与机电一体化专业省骨干专业的建设和资源库建设工作，作为课程负责人完成《可编程控制器应用》课程江苏省成人高等教育精品课程的申报和验收工作。
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| 目錄：
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1 认识Q系列PLC
1.1学习目标（知识目标，技能目标）
1.2 PLC概述
1.2.1 PLC的定义
1.2.2 PLC的特点和应用
1.3 PLC的组成与工作原理
1.3.1 PLC的组成
1.3.2 PLC的工作原理
1.4 Q系列PLC编程元件与数据表示
1.4.1 编程元件
1.4.2 数据表示
1.5 Q系列PLC的硬件认识
1.5.1 Q系列PLC基本构成
1.5.2 Q系列PLC的I/O地址分配
1.6技能训练 三轴伺服定位系统模块配置和参数设置
1.6.1 控制要求
1.6.2 项目实施
1.6.2.1 Q系列PLC模块安装与配线
1.7 归纳总结
2 基本指令与编程
2.1 学习目标
2.2 基本逻辑指令
2.2.1 逻辑取及输出线圈指令（LD/LDI/OUT）
2.2.2 触点串并联指令（AND/ANI/OR/ORI）
2.3 常用基本电路的程序设计
2.3.1 起保停程序
2.3.2 定时器的应用程序
2.3.3 计数器的应用程序
2.3.4 振荡程序
2.4技能训练 三轴伺服定位系统供料电机的起停控制
3 顺序功能图与顺序控制
3.1 学习目标
3.2 状态转移图
3.2.1 流程图
3.2.2 状态转移图
3.3 步进顺控指令及其编程方法
3.3.1 步进顺控指令
3.3.2 状态转移图的编程方法
3.4 步进顺控程序设计
3.4.1 单流程程序设计
3.4.2 选择结构程序设计
3.4.3 并行结构程序设计
3.5 技能训练 十字路口交通灯控制
3.6 归纳总结
4 功能指令应用
4.1学习目标
4.2 功能指令基本规则
4.2.1 功能指令的表达形式
4.2.2 功能指令的含义
4.3 常用功能指令介绍
4.3.1 数据传送与比较指令
4.3.2 算术与逻辑运算指令
4.3.3 循环与移位指令
4.3.4 数据处理指令
4.3.5 缓冲存储区访问指令
4.4 技能训练1 编码器对接料盘电机的角度控制
4.5 技能训练2 高速计数器模块QD62的应用
4.6 归纳总结
5编程工具GX-works2介绍
5.2GX-works2编程软件概述
5.3编程软件的安装
5.4程序的编制
5.5程序的写入、读出
5.6技能训练：GX-works2 编程软件标签和 FB 的使用
5.7归纳总结
6 Q系列PLC与变频器的CC-Link通信及其应用
6.1 学习目标
6.2 变频器相关知识点
6.2.1变频器相关参数
6.2.2变频器的PU操作
6.3 Cc-link知识和模块介绍
6.3.1 cc-link概述
6.3.2 cc-link结构
6.3.3三菱Q系列CC-LINK模块QJ61BT11
6.4技能训练1：变频器与外部模拟信号的调速
6.5技能训练2：PLC与变频器的CC-Link速度控制
7 PLC的QD75定位伺服控制技术
7.1 学习目标
7.2伺服运动控制系统介绍
7.3定位模块QD75P4N介绍
7.4技能训练1机械手工件搬运的伺服定位控制
7.5技能训练2 直角机械手插补实现图形的绘制
7.6归纳总结
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| 內容試閱：
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本书是根据机电一体化技术、电气自动化技术教学及相关专业岗位能力要求编写的理实一体化教材。以三菱Q系列PLC为控制器，结合企业工业现场广泛应用的新技术，例如变频调速技术、工业网络通讯技术以及运动伺服控制技术。
本书编写内容体现“以项目为载体、工作过程为导向、融入思政”的理念，以与南京南戈特公司和三菱自动公司共同开发的实训设备为载体，开发设置了7个项目，由浅入深、层层递进、图文并茂、学练结合的模式展现，符合高职学生的认知规律。
教材编写坚持“育人为本、德育为先”。教材中技能训练融入了职业素养、技术创新、工匠精神、制造强国等思政内容，实现了课程思政与专业学习深度融合，使学生在潜移默化中树立正确的职业观、价值观和积极的人生态度等。
本教材开发了丰富的数字化资源，知识点讲解的微视频、配套的PPT课件、AR虚拟资源、VUP半实物仿真模型以及中国大学MOOC平台在线课程。
本书由胡盘峰、刘光新、朱江编著，朱俊主审。其中，胡盘峰负责全书的统稿工作，刘光新负责项目5的编写，朱江负责部分数字资源的开发工作。
在本书编写过程中，得到了常州信息职业技术学院智能装备学院领导和老师的帮助，南京南戈特有限公司和三菱自动化有限公司多位工程师提出了宝贵意见和修改建议，在此表示衷心的感谢。
在编书过程中参考了大量资料，限于篇幅，不能一一列出，在此也向有关资料的作者表示衷心感谢。同时，限于编者水平有限，书中难免会有不足之处，恳请广大读者朋友批评指正。
3 顺序功能图与顺序控制
3.1 学习目标
1、掌握顺序功能图的基本概念
2、熟悉顺序功能图的基本结构
3、掌握顺序功能图的编程方法
4、能够根据顺序功能图进行步进梯形图转换
3.2 状态元件与顺序功能图
3.2.1 状态元件
状态元件是用于编制顺序控制程序的一种编程元件，它与后面介绍的STL指令（步进顺序梯形指令）一起使用，图3-1为状态元件在顺序功能图中的使用。
图3-1 状态元件与顺序功能图
如上图所示工序步进控制中，如果启动信号X000为ON，则状态S20置位为ON，下降用的电磁阀Y000开始动作，若下限开关X001为ON，则状态S21 置位位ON，夹紧用的电磁阀Y001动作，如果夹紧开关X002动作，则状态S22 置位为ON，随着状态动作的转移，状态自动返回到原状态。
通用状态( S0~S499)没有断电保持功能。
S0~S9为初始状态用（10点）
S10~S19为供返回原点用（10点）
S20~S499为通用型（480点）
S500~S899为有断电保持功能型（400点）
S900~S999为供报警器用（100点）
各状态元件的动合和动断触点在PLC内可自由使用，使用次数不限，不用步进顺序控制指令时，状态元件(S)可作为辅助继电器(M)在程序中使用。
3.2.2 顺序功能图（状态转移图）
顺序功能图，简称SFC(Sequential Function Chart) 又称为状态转移图或功能图表。符合IEC61131- -3国标标准的编程语言。是一种按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。近年来在PLC编程中已得到推广和普及。尤其在机床行业得到广泛的应用。
SFC编程是基于机械控制流程的编程方法基本设计思想是:设计者按照生产工艺的要求，将机械动作的一个工作周期划分为若干个工作阶段(简称为“步”) ，并明确每一“步”所要执行的输出。“步”与“步”之间通过指定的条件进行转换，在程序中，只要正确编制连接“步”与“步”之间的转换，便可以完成机械的全部动作。
顺序功能图（SFC）又称为状态转移图或功能图表，SFC 程序由初始步、转移条件、中间步和END 步组成从初始步开始并在END步结束的数据即称之为块，如下图3-2所示：
图3-2 SFC的基本结构
1、步
步是组成块的基本单位 它们表示执行SFC 程序的执行单位数
（1）每步由多个运行输出组成每块最多可以指定512 步所有块总共8192 步
（2）当创建SFC 程序时给各步分配步号自动或由用户指定监视步处理 并通过SFC 控制指令指定强制 START 或END 时使用步数。
在处理无属性的步期间，当满足条件转移到下一步时下一个转移条件始终受到监控。如图3-3所示。
图3-3 步的基本概念
上图中在转移到下一步n 1 后各步n 的运行输出状态依据使用的指令变化如下：
（1）当使用 OUT 指令（除了OUT C之外）时：
在转移到下一步n 1后第n步变为无效并按照OUT 指令使自动输出变为OFF。给当前值清零 并且触点变为OFF 时对定时器进行相同处理。在 Y0 为ON 的第n 步运行输出处满足转移条件符合OUT 指令时Y0自动变为OFF。
（2）当使用 SET 基本或应用指令时：
在转移到下一步 n 1 后即使第n 步无效也会保持ON 状态或当前值如果变为 OFF 则为了执行另一步会需要RST 指令等。
在Y0为ON的第n步运行输出处满足转移条件m通过SET 指令时即使在转移到第n 1 步后也会保持Y0为ON的状态。
2、起始步（初始步）
初始步代表系统的初始状态，一般是系统等待启动命令的相对静止状态。其特点如下：
（1）每个SFC图可有数个或一个初始步，至少有一个
（2）初始步采用双线方框表示
（3）初始步编号采用状态软元件S0—S9
（4）初始状态必须预先作好驱动（初始驱动条件）
（5）初始驱动条件可与普通步一样设置
（6）用STL指令代表该步开始
（7）初始步可以是空步，亦可有状态输出
（8）每块最多可以指定32 个初始步初始步处理与其它步的方式相同
3、中间步（普通步）
普通步（中间步）用单线方框表示，步编号采用状态软元件S20—S899，每一步一般有负载输出（状态输出）、转移条件，每一步亦可是仅有转移条件、无输出动作（空步）。
步当前处于不动作状态称静步，步当前处于动作状态称活动步，步的转移条件一旦满足，该步即处于活动步（被转移条件激活），不满足则该步处于静步，若本步被激活，则上一步即处于静步状态。
4、转换条件（转移条件、触发条件、激活条件）
“转移条件”是为了进入下一步处理而必须满足的条件。
?转移条件即步被激活的条件
?转移条件是步与步之间的有向连线上的垂直短划线来表示
?控制方向是由上往下的，从左到右的，可省略箭头
?控制方向不是由上往下或从左到右的，应画箭头
?步与步之间必须有转移条件
?步的转移条件一旦满足，该步即处于活动步（被转移条件激活）
?步的转移条件一旦不满足则该步处于静步
?转移条件有常开触点、常闭触点、或者是常开触点与常闭触点的串并联或逻辑组合
5、驱动负载（输出动作）
当该步的转移条件得到满足而处于活动步，则一般先执行输出动作，然后再执行转移条件，步方框右侧的程序即为输出动作。输出动作有非保持型与保持型二种：（1）非保持型即：该步处于活动步动作执行，处于静步后则动作停止；（2）保持型即：该步处于活动步动作执行，处于静步后则动作仍维持步的输出动作可以无（空步）、可以是一个、或多个。
6、结束句
SFC图的结束，必须在末尾标注：RET，表示顺控程序的结束，SFC程序结束后，后面可加入非顺控程序。
SFC程序结束后，若后面若无其他程序加入，则应加上END语句，表示全程序的结束。
3.3 顺序控制指令及其编程方法
3.3.1 顺序功能图含义
1、顺序控制系统
对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。
2、顺序功能图
针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态（用S表示）组成。系统提供S0—S999共1000个状态供编程使用，其中：
S0—S9：初始状态专用
S10—S19：原点复位用
S20—S499：一般用
S500—S899：停电保持用
S900—S999：报警用
图3-4 交通灯控制的SFC设计
以红绿灯控制为例，其对应的顺序功能图如上图3-4所示。
3.3.2 顺序功能图的编程方法
顺序功能图（SFC）是将工序执行内容与工序转移要求以状态执行和状态转移的形式反映在步进程序中，控制过程明确，是对顺序控制过程进行编程的好方法。另外在一些仿真软件或者低版本的编程软件中不能直接创建SFC的时候，可以利用步进梯形图来替代。
PLC提供了一对步进指令，如下图所示：
STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符号为。STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。
现以图3-5所示的步进程序的基本结构为例来说明状态转移图的编程方法。图3-5 a）是状态转移图（SFC），图3-5 b）是步进梯形图（STL），执行的结果是完全相同的。状态转移图的结构是由初始状态（S0）、普通状态（S20、S23、S25）和状态转移条件所组成。初始状态可视为设备运行的停止状态，也可称为设备的待机状态。普通状态为设备的运行工序，按顺序控制过程从上向下地执行状态转移条件：为设备运行到某一工序执行完成后，从该工序向下一工序转移的条件。显然，状态转移图是步进程序的初步设计。其方法如下：
1）要执行步进程序，首先要激活初始状态S0。一般FX系列PLC都采用特辅继电器M8002在PLC送电时产生的脉冲来激活S0，但是Q系列PLC可以直接创建初始步。
2）在步进梯形图程序中每个普通状态执行时，与上一个状态是不接通的。当上一个状态执行完毕后，若满足转移条件，就转移到下一个状态执行，而上一状态就会停止执行，从而保证执行过程是按工序的顺序进行控制。
3）在步进程序中，每个状态都要有一个编号，而且每个状态的编号是不能相同的。对于连续的状态，没有规定必须用连续的编号，编程时为便于程序修改，两个相邻的状态可采用相隔2~5个数的编号。例如，状态S20下面的状态也可采用S25，这样在需要时可插入4个状态，而不用改变程序的状态编号。
4）在同一状态内不允许出现两个相同的执行元件，即不能有元件双重输出。但若在不同状态中使用相同的执行元件，如输出继电器Y、辅助继电器M等，不会出现元件双重输出的控制问题。显然，在步进程序中，相同的执行元件在不同的状态使用是允许的。
5）定时器可以在相隔1个或1个以上的状态中使用同一个元件，但不能在相邻状态中使用。
当我们对顺序控制进行程序设计时，首先应编写状态转移图（SFC）。虽然步进梯形图（STL）与它不太一样，但控制过程是相同的。由于编程软件没有状态转移图程序的编写功能，编程时必须把状态转移图先转变为步进梯形图，再输入PLC，或者把它转变为指令表方式再输入也是可以的。
a)状态转移图 b)步进梯形图
图3-5 步进控制程序的基本结构
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