本书从教学和工程应用出发，在第 1 版的基础上对内容进行了修正、更新、调整和扩充，系统地阐述了 PLC 的特征、结构及工作原理，详细介绍了 FX2N 系列及其升级版 PLC 的性能、硬件组态配置、编程资源及工程接线，重点介绍了 FX2N系列 PLC 的指令系统、步进控制、特殊功能模块、PID 控制回路、网络通信及程序设计方法，通过编程软件仿真环境，由浅入深引入了大量的PLC仿真应用示例，对典型PLC工程实例的设计思想、设计步骤、设计方法及调试进行了详尽的介绍。
本书内容翔实、循序渐进、示例丰富，利于推广基于问题、知识点、项目、设计案例的实践育人的教学方法和学习方法，便于阅读和自学。本书每章均配有实验项目、思考与习题，以引导读者逐步认识、熟悉、掌握、应用PLC。
本书可作为大学本科、高专高职的电气工程、自动化、电子、机电一体化、计算机及智能制造等相关专业学习PLC的教学用书，同时也可作为相关工程技术人员的参考用书。

本书示例丰富，每章均配有实验项目、思考与习题，利于推广基于问题、知识点、项目、设计案例的实践育人的教学方法和学习方法。
本书配有各章部分习题参考答案、教学课件、应用示例程序源文件以及编程软件操作等配套资源，方便自学与授课。

随着工业信息化的深入发展，我国的工业自动化产业正在实现由模仿创新向自主创新、由中国制造向中国创造的转变。党的二十大提出要加快建设制造强国。实现制造强国，智能制造是必经之路。在新一轮产业变革中，可编程序控制器（PLC）技术作为引领传统自动化技术与新兴信息技术深度融合的核心关键技术，在工业自动化领域中的地位愈发重要。
PLC为核心组成的自动化控制装置，以其模块化配套齐全、功能强大、可靠性高、硬件组态灵活、编程简单方便等特点已经遍及各个控制领域，有着广泛的发展前景和稳定增长的市场需求。
本书融入了编者多年来在可编程控制器课程实践中的教学改革成果和成功案例，并根据不断发展的PLC控制技术，在参考同类教材和相关文献的基础上编写完成。
全书主要特点如下：
1）工程导向。本书以工程实例为引导，既注重PLC教学的可阅读性和实践性，又注重PLC工程应用的可操作性和实用性。
2）仿真示例。本书以仿真环境为平台，引入丰富的仿真应用示例，将主要知识点贯穿其中，引导读者逐步认识、熟悉、掌握、应用PLC。
3）通俗易懂。本书内容翔实、循序渐进、通俗易懂，便于自学和查阅。
4）实践育人。通过应用示例、项目实践、设计案例取材及结构设计，便于在教学过程中构建实践育人的教学模式，便于学生在实践过程中重新构建知识体系。
本书共8章。第1章阐述了PLC的特点、工作原理、性能指标、系统结构及编程基础知识，第2章详细介绍了FX2N系列及升级版PLC的硬件组成、扩展模块、端口编址、编程资源及外部接线，第3章～第5章重点介绍了FX2N系列PLC的基本指令、开关量及顺序控制梯形图程序设计方法、应用指令、编程软件及编程示例和仿真示例，第6章介绍了PLC模拟量模块应用、PID指令及闭环控制系统的设计过程及应用示例，第7章介绍了FX2N系列PLC的网络通信、配置及应用实例，第8章介绍了PLC控制系统结构类型和设计步骤，通过典型工程实例介绍了PLC软硬件的设计方法和过程。
本书由赵全利、秦春斌担任主编，袁红斌、李锐君、张继伟担任副主编。赵全利编写了第1章、第2章2.1～2.6节、第5章及附录，刘瑞新编写了第2章2.7节，袁红斌编写了第3、6章，李锐君编写了第4章4.1～4.4节、第7章和8章，刘克纯编写了第4章4.5节，秦春斌负责各章结构设计、内容编排、配套示例选择等，张继伟负责各章软硬件取材、习题解答、程序仿真及上机调试等，各章的PPT和程序源文件等电子资源由王培完成。全书由赵全利统稿，刘瑞新主审。
本书在编写过程中参考和引用了许多文献，在此对文献的作者表示真诚感谢。由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者批评指正。

前言

第1章 PLC基础及系统结构1
1.1 继电接触式控制系统1
1.1.1 继电接触式控制系统的结构1
1.1.2 继电接触式基本控制电路1
1.2 PLC概述5
1.2.1 PLC的产生、定义、特点及应用5
1.2.2 PLC的分类及性能指标7
1.2.3 PLC控制和继电接触式控制的
关系9
1.2.4 PLC控制和一般计算机控制的
区别10
1.2.5 常用PLC简介11
1.3 PLC系统的结构及工作原理13
1.3.1 PLC的硬件结构13
1.3.2 PLC的软件及编程语言18
1.3.3 PLC的扫描工作原理20
1.3.4 PLC执行程序的过程及特点21
1.4 一个简单的FX2N系列PLC应用
示例22
1.5 实验：PLC简单应用示例演示25
1.6 思考与习题26
第2章 FX2N系列PLC（含升级产品）
硬件及编程资源27
2.1 FX2N系列PLC的硬件体系27
2.1.1 FX2N系列PLC的硬件特征27
2.1.2 FX2N系列PLC的硬件体系结构28
2.1.3 FX2N系列PLC的产品型号29
2.2 FX2N系列PLC的硬件配置30
2.2.1 FX2N系列PLC的基本单元30
2.2.2 FX2N系列PLC的扩展单元和
扩展模块34
2.2.3 FX2N系列PLC的特殊功能模块35
2.2.4 定位控制模块36
2.3 FX3U系列PLC的硬件配置38
2.3.1 FX3U系列PLC的硬件配置特征38
2.3.2 FX3U系列PLC的基本单元39
2.3.3 FX3U系列PLC的扩展结构40
2.4 FX2N系列PLC的编程资源及
编址41
2.4.1 FX2N系列PLC的编程资源41
2.4.2 FX2N系列PLC的I/O编址及
扩展45
2.5 FX2N系列PLC硬件的工程
接线47
2.5.1 电源接线及其负载能力47
2.5.2 输入端器件外部接线49
2.5.3 输出端外部接线及负载能力50
2.6 实验：PLC端口接线（闪光灯）53
2.7 思考与习题54
第3章 FX2N系列PLC的基本指令及
应用56
3.1 基本指令及其应用56
3.1.1 基本指令格式56
3.1.2 逻辑取、线圈驱动指令
（LD/LDI、OUT）57
3.1.3 触点串联、并联指令58
3.1.4 块串联、并联指令59
3.1.5 堆栈指令（MPS、MRD、MPP）60
3.1.6 置位、复位指令（SET、RST）61
3.1.7 边沿检出触点指令与边沿检测
（微分输出）指令62
3.1.8 其他基本指令65
3.2 定时器及其应用66
3.2.1 定时器及其类型66
3.2.2 定时器的应用68
3.3 计数器及其应用70
3.3.1 计数器及其类型70
3.3.2 计数器的应用72
3.4 梯形图编程规则72
3.5 编程软件GX Developer与仿真
使用简介74
3.5.1 程序输入与变换74
3.5.2 仿真调试78
3.5.3 PLC与PC通信与程序下载81
3.6 实验：基本指令应用82
3.6.1 GX Developer编程软件练习82
3.6.2 竞赛抢答器控制系统83
3.6.3 交通灯控制86
3.7 思考与习题87
第4章 开关量及顺序控制程序设计
方法90
4.1 开关量梯形图程序设计方法90
4.1.1 基于继电器电路结构的梯形图
程序设计及应用90
4.1.2 梯形图经验设计法94
4.1.3 梯形图逻辑代数设计法95
4.2 状态转移图与步进顺序控制
指令编程96
4.2.1 PLC顺序控制设计方法96
4.2.2 状态转移图的基本知识97
4.2.3 步进指令98
4.2.4 状态转移图与步进指令的编程
规则99
4.2.5 单流程的编程99
4.2.6 选择性分支与汇合的编程102
4.2.7 并行分支与汇合的编程104
4.2.8 状态编程应用示例105
4.3 非状态元件实现顺序控制编程108
4.3.1 基于起保停电路的顺序控制109
4.3.2 基于置位、复位指令的顺序控制
程序设计110
4.3.3 基于移位寄存器的顺序控制程序
设计111
4.4 实验：顺序控制指令及其应用111
4.4.1 钻孔动力头顺序控制111
4.4.2 机械手控制112
4.5 思考与习题114
第5章 FX2N系列PLC的应用指令116
5.1 应用指令概述116
5.1.1 应用指令的表示方法116
5.1.2 变址操作数118
5.2 数据处理指令119
5.2.1 比较指令119
5.2.2 传送与交换指令121
5.2.3 变换指令123
5.2.4 循环移位指令与移位指令125
5.2.5 其他数据处理指令130
5.3 四则运算指令与逻辑运算指令134
5.3.1 四则运算指令134
5.3.2 逻辑运算指令136
5.4 程序流程控制指令138
5.4.1 条件跳转指令138
5.4.2 子程序调用和返回指令138
5.4.3 中断指令139
5.4.4 监控定时器指令、循环程序及主
程序结束指令143
5.5 高速处理指令144
5.5.1 输入输出相关的高速处理指令144
5.5.2 高速计数器指令145
5.5.3 脉冲密度指令与脉冲输出指令146
5.6 方便指令148
5.6.1 与控制相关的方便指令148
5.6.2 示教定时器指令150
5.6.3 特殊定时器指令150
5.6.4 交替输出指令150
5.6.5 数据排列指令151
5.7 其他应用指令152
5.8 实验：应用指令编程153
5.8.1 多功能指示灯闪烁控制153
5.8.2 步进电动机定位运行控制154
5.9 思考与习题155
第6章 PLC模拟量采集及PID控制
系统157
6.1 模拟量闭环控制系统157
6.1.1 模拟信号获取及变换157
6.1.2 计算机闭环控制系统158
6.1.3 数字PID运算及应用159
6.2 FX2N系列PLC特殊功能模块
扩展编址及读/写操作164
6.3 FX2N系列PLC模拟量输入
模块及应用165
6.3.1 A-D转换模块165
6.3.2 铂电阻温度传感器模拟量输入
模块170
6.3.3 热电偶温度传感器模拟量输入
模块172
6.4 FX2N系列PLC模拟量输出
模块及应用174
6.4.1 模拟量输出模块FX2N-2DA174
6.4.2 模拟量输出模块FX2N-4DA177
6.5 PID指令及闭环控制179
6.5.1 FX2N系列PLC的PID指令179
6.5.2 FX2N系列PLC的PID控制系统181
6.6 实验：模拟量I/O模块及PID
编程184
6.6.1 模拟量输入模块编程184
6.6.2 温度PID控制系统185
6.7 思考与习题188
第7章 PLC网络通信及应用189
7.1 网络基础及PLC通信189
7.1.1 网络通信协议基础189
7.1.2 PLC网络通信方式190
7.1.3 PLC常用的通信接口标准191
7.1.4 工业控制网络基础195
7.2 FX2N系列PLC的通信配置及
应用197
7.2.1 FX2N系列PLC的通信模块197
7.2.2 FX2N系列PLC并联连接及应用198
7.2.3 FX2N系列PLC N:N网络及应用200
7.2.4 PC与PLC之间的通信204
7.3 实验：两台PLC间的通信
控制206
7.4 思考与习题208
第8章 PLC控制系统及工程实例209
8.1 PLC控制系统的结构类型209
8.1.1 单机控制系统209
8.1.2 集中控制系统209
8.1.3 远程I/O控制系统209
8.1.4 分布式控制系统210
8.2 PLC控制系统的设计步骤210
8.3 PLC硬件配置选择与外围
电路211
8.3.1 PLC硬件配置选择211
8.3.2 PLC外围电路213
8.3.3 PLC处理速度要求214
8.4 PLC软件设计214
8.4.1 PLC软件设计的基本原则214
8.4.2 PLC软件设计的内容和步骤214
8.5 PLC控制系统可靠性设计215
8.5.1 工作环境的可靠性215
8.5.2 完善的抗干扰设计216
8.5.3 PLC的安全保护216
8.6 PLC控制系统的安装调试217
8.6.1 PLC控制系统的安装217
8.6.2 PLC控制系统调试217
8.7 PLC控制系统设计实例218
8.7.1 高塔供水控制系统218
8.7.2 步进电动机控制系统221
8.7.3 电梯控制系统224
8.7.4 模拟量双闭环比值PID控制
系统224
8.8 实验：PLC模拟量控制230
8.9 思考与习题231
附录232
附录A FX2N系列PLC的基本性能232
附录B FX系列（FX2N）PLC应用
指令简表233
附录C FX2N系列PLC特殊功能
元件237
参考文献242