高技能人才培养系列丛书 电工新技术实训指导 吴启红 主编 2015年版.pdf

书书书高技能人才培养系列丛书技师培训教程系列电工新技术实训指导主 编 吴启红参 编 江 健 徐坤刚 张 宏机 械 工 业 出 版 社本书共分为4 章，第1 章介绍 PLC 过程控制技术。包括温度、电压和电流等模拟量与数字量转换控制，以及生产实际中一些慢连续量控制应用及控制方法。第 2 章介绍 PLC 运动控制技术，包括步进电动机、伺服电动机等微型电动机在现代工业自动化控制领域中的应用，以及快连续量控制方法。第3 章介绍 PLC 通信控制技术，主要包括 PLC 1：1 通信、1：N 通信、工控设备互相通信、网络通信控制等内容和控制方法。第 4 章介绍变电站综合自动化技术，包括微机变压器差动速断保护、10kV 高压线路微机保护、微机电动机保护、0.4kV 低压线路微机保护、线路各种微机保护的工作原理、控制对策和故障处理。本书可供培养高技能人才维修电工技师、可编程序控制系统设计师培训及考证时使用，也可供高等院校自动化专业课程使用，还可作为自动化技术人员解决自动化技术问题的参考指南。图书在版编目（CIP）数据电工新技术实训指导/吴启红主编.北京：机械工业出版社，2015.4（高技能人才培养系列丛书）技师培训教程系列ISBN 978-7-111-49908-4.电.吴.电工技术|技术培训|教材.TM中国版本图书馆 CIP 数据核字（2015）第 071683 号机械工业出版社（北京市百万庄大街 22 号邮政编码 100037）策划编辑：罗 莉 责任编辑：罗 莉责任校对：陈 越 封面设计：陈 沛责任印制：184mm 260mm15.25印张印张374千字千字0 0013000 册标准书号：ISBN 978-7-111-49908-4定价：49.9049.90 元元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务服务咨询热线：010|88361066读者购书热线：010|68326294010|88379203封面无防伪标均为盗版 网络服务机 工 官 网：机 工 官 博： 岚刘 岚 北京京丰印刷厂印刷北京京丰印刷厂印刷2015年6月第1版第1次印刷2015年6月第1版第1次印刷深圳第二高级技工学校高技能人才培养系列丛书编委会主 任：王海龙副主任：张 文 余野军 罗德超委 员：方保平 江 健 陈 群 周 烨 尚 丽 古向明 郭黎勇 杨秀英 李 熊 吴启红 徐坤刚 张 宏丛 书 序“没有一流的技工，就没有一流的产品。”技能型人才在推进自主创新方面具有不可替代的重要作用。技工院校是培养高技能人才的重要渠道，是落实健全面向全体劳动者培训制度的重要载体。作为技工院校的一分子，我们深感使命之光荣，责任之重大。与此同时，随着我国经济社会的快速发展、自动化技术的飞速发展和产业结构的转型升级以及经济全球化的发展，我国已逐步成为世界的“制造中心”，使得符合企业需求的高技能人才的市场供给严重不足，而且正在成为影响我国经济进一步发展的瓶颈。为此国家推出了全面推进技能振兴和高技能人才培养工程计划。在高技能人才培养的教学过程中，教材处于基础地位，是课程体系设计的核心。高质量培养高技能人才，以就业为导向、满足企业需求并结合自动化技术的发展情况，我们精心策划了这套“高技能人才培养系列丛书”，本系列丛书在编写时力争实现“三化”特色。（1）知识系列化 全书采用理论加技能的形式，重点培养工程技术人才应用设计操作能力。内容编排上，努力做到理论与实践紧密结合，侧重技能操作。理论知识成体系化，技能实训以培养掌握复杂操作和新技术应用的技能，并以培养增强分析、判断、排除各种实际故障能力为重点。（2）案例新颖化 全套书不同以往其他书籍，理论以够用为度，但又有拓展知识点。没有单一的理论，只有理论加技能的综合。编写内容新颖，配有大量的工程案例，案例全部来自生产实际，着重解决生产实际问题。书中内容突出一个“新”字，结合当前企业的生产实际，力求教学内容能反映现代新技术、新工艺的应用和新设备的使用，具有一定的广度和深度。（3）目标明确化 编写目标明确，以培养高技能人才为目标。教学中注重培养学生的职业能力，坚持高技能人才的培养方向，我们把相关知识点的学习与专业技能实训有机地结合起来，摒弃以往“就知识讲知识”的传统做法。本系列教材的编者来自深圳第二高级技工学校教学一线的教师和企业内的专业人才，本书内容反映了国家职业新工种 可编程序控制系统设计师培训教学和社会化考核的方向，相信本书会受到高职类院校广大师生、广大高技能人才和自动化技术精英的欢迎。编委会主任 王海龙前 言随着自动化技术的飞速发展和产业结构的转型升级，以及经济全球化的发展，我国已逐步成为世界的“制造中心”，工业自动化控制技术中 PLC 的大量使用已经成为新常态，为帮助自动化技术从业人员提高工业自动化技术设计水平和掌握现代新技术，实现独立解决工厂自动化和变电站运行维护技术问题而编写了本书。同时，随着中国现代化电网建设步伐的飞速前进，跨省市、跨区域大电网发展的架构已形成，变电站实现综合自动化已是一种趋势。运行技术人员能有效、快速地掌握变电站自动化系统的运行原理和提高实际操作能力，已成为当务之急。为此，我们编写了这本电工新技术实训指导，以培养高技能人才的综合动手能力，采取以工作任务为载体的项目教学方式，强化项目设计方法和技术能力培养。本书可供培养高技能人才维修电工技师、可编程序控制系统设计师培训及考证时使用，也可供高等院校自动化专业课程使用，还可作为自动化技术人员解决技术问题的参考指南。本书在编写过程中采用从项目目标、项目背景、知识准备、技能指引、知识拓展、项目考核等系列途径引导读者学以致用，项目目标明确，有的放矢。吴启红编写了第 1 3 章、江健编写第 4 章项目 11 13、徐坤刚编写第 4 章项目 14、15。张宏编写了全书附录部分。全书由吴启红统稿。本书在编写过程中，得到了华南理工大学宋建高级工程师的大力支持和精心指点，在此表示感谢。由于编者水平有限，书中难免有错误和不当之处，恳请读者批评指正。编 者目录丛书序前言第 1 章 PLC 过程控制应用技术1 1.1 概述1 1.2 过程控制有关量1 1.3 过程控制处理方法2 1.4 过程控制连接的原则3 1.5 PLC 过程控制编程指令3 项目一 中央空调冷冻水系统控制设计6 项目目标6 项目背景6 项目要求7 相关知识8 一、FX2N|4AD|PT 模拟量输入模块8 二、FX2N|2DA 模拟量输出模块9 项目设计指引12 注意事项15 项目评价15 知识拓展16 一、FX3U|4AD|PT 模块16 二、FX3U|4DA 模拟量输出模块18 问一问19 项目二 恒压供水 PID 控制系统设计20 项目目标20 项目背景20 项目要求24 相关知识25 一、PID 控制指令25 二、FX2N|5A 数模与模数一体化模块知识28 项目设计指引31 注意事项35 项目评价35 知识拓展 实时时钟处理（FNC160 FNC169）35 问一问38 项目三 PLC 控制自动配方系统设计39 项目目标39 项目背景39 项目要求39 相关知识 四则运算指令40 项目设计指引42 注意事项49 项目评价49 知识拓展 A|D、D|A 转换一体化模块49 问一问52第 2 章 PLC 运动控制设计技术53 2.1 概述53 2.2 FX3U 系列 PLC 定位控制概述54 2.3 FX3U 系列 PLC 运动控制指令55 项目四 伺服电动机移位角控制系统设计62 项目目标62 项目背景62 项目要求62 相关知识 伺服电动机知识63 项目设计指引66 注意事项69 项目评价69 知识拓展 脉冲输出控制指令使用技巧69 问一问73 项目五 PLC 控制滚珠丝杆移位系统设计74 项目目标74 项目背景74 项目要求74 相关知识75 一、步进电动机75 二、M542 步进电动机驱动器使用说明78 项目设计指引82 注意事项85 项目评价85 知识拓展 位左/右移指令使用技巧86 问一问88 项目六 生产线工件装配控制系统设计90 项目目标90 项目背景90 项目要求91 相关知识91 一、气动技术91 二、传感器95 项目设计指引102 注意事项105 项目评价105 知识拓展 循环移位指令使用技巧106 问一问108 项目七 工件自动分拣生产线控制系统设计111 项目目标111 项目背景111 项目要求111 相关知识 变频器工作原理112 项目设计指引114 注意事项118 项目评价118 知识拓展 比较类指令应用技巧119 问一问120第 3 章 PLC 网络通信应用技术122 3.1 通信基础知识122 3.2 FX 485BD 通信模块127 3.3 PLC 与其他控制装置之间的通信连接127 项目八 PLC 1：1 通信控制系统设计128 项目目标128 项目背景128 项目要求129 相关知识 FX 系列 PLC 的 1：1 通信129 项目设计指引131 注意事项132 项目评价132 知识拓展 传送类相关指令使用技巧133 问一问135 项目九 多台电动机网络控制系统设计135 项目目标135 项目背景135 项目要求136 相关知识 FX 系列 PLC N：N 网络通信136 项目设计指引138 注意事项139 项目评价140 知识拓展 网络通信140 问一问142 项目十 PLC 与变频器 RS|485 通信控制系统设计143 项目目标143 项目背景143 项目要求143 相关知识144 一、PLC 与变频器通信知识144 二、FX PLC 无协议通信（RS 指令）149 项目设计指引153 注意事项158 项目评价158 知识拓展 串行通信相关指令使用技巧159 问一问162第 4 章 电力系统微机保护163 项目背景163 相关知识 微机保护装置的硬件构成与作用163 项目十一 电动机微机保护单元性能测试165 子任务一 电动机微机过负荷保护165 相关知识 电动机过负荷保护165 任务操作指引166 子任务二 电动机微机负序过电流保护167 相关知识 负序电流保护知识168 任务操作指引168 子任务三 电动机微机低电压保护169 相关知识 电动机低电压保护知识170 任务操作指引171 项目评价172 项目十二 0.4kV 低压线路微机保护单元性能测试173 1.实训目的173 2.任务要求173 3.实训设备173 相关知识 测量有关概念173 任务操作指引174 项目评价176 附：智能仪表的使用176 项目十三 变压器差动继电器和微机保护单元性能测试177目 录 1.实训目的177 2.任务要求177 3.实训设备177 相关知识 变压器差动保护知识177 任务操作指引180 项目评价184 知识拓展185 一、差动保护相关问题185 二、微机变压器主保护装置操作说明186 项目十四 10kV 高压线路微机保护单元性能测试188 1.实训目的188 2.任务要求188 3.实训设备188 相关知识 电流保护知识188 任务操作指引194 项目评价197 项目十五 供配电智能化系统操作及绝缘预防性试验操作197 1.实训目的197 2.任务要求198 3.实训设备198 任务操作指引198 项目评价200附录201 附录 A 运动控制实训平台简介201 型运动控制实训平台简介201 型综合实训平台简介202 附录 B FR|D700 变频器常用参数表205 附录 C 过程控制类模拟测试题208 附录 D 运动控制类模拟测试题214 附录 E 网络通信控制类模拟测试题219 附录 F 电力系统微机保护类模拟测试题224 附录 G 本书中讲述的指令速查表232参考文献233电工新技术实训指导书书书第 1 章 PLC 过程控制应用技术1.1 概述这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位和浓度等。通过对过程参量的控制可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般过程控制系统通常