現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術

第1章　電氣控制系統(tǒng)常用器件
1.1　電器的基本知識　4
1.1.1　電器的定義和分類　4
1.1.2　電磁式低壓電器的基本結構和工作原理　5
1.2　接觸器　11
1.2.1　接觸器的用途及分類　11
1.2.2　接觸器的結構及工作原理　12
1.2.3　接觸器的技術參數(shù)　12
1.2.4　接觸器的選擇　13
1.3　繼電器　14
1.3.1　電磁式繼電器　14
1.3.2　熱繼電器　16
1.3.3　時間繼電器　19
1.3.4　速度繼電器　19
1.3.5　溫度繼電器　20
1.3.6　液位繼電器　21
1.3.7　壓力繼電器　22
1.3.8　固態(tài)繼電器　22
1.4　開關電器　24
1.4.1　刀開關　24
1.4.2　低壓斷路器　24
1.5　熔斷器27
1.5.1　熔斷器的結構和分類　27
1.5.2　熔斷器的保護特性　28
1.5.3　熔斷器的技術參數(shù)　28
1.5.4　熔斷器的選擇29
1.6　主令電器　29
1.6.1　控制按鈕　30
1.6.2　轉換開關　31
1.6.3　行程開關　32
1.6.4　接近開關　32
1.6.5　光電開關　33
1.7　信號電器　34
1.8　常用執(zhí)行器件　35
1.8.1　電磁執(zhí)行器件　35
1.8.2　常用驅動設備　37
1.9　常用檢測儀表　38
1.10　常用安裝附件　40
本章小結　41
思考題與練習題　42
第2章　電氣控制線路基礎
2.1　電氣控制線路圖的圖形、文字符號及繪制原則　43
2.1.1　常用電氣圖形符號和文字符號　44
2.1.2　電氣控制線路圖的繪制原則　55
2.2　三相籠型異步電動機的基本控制線路　58
2.2.1　全壓啟動控制線路　58
2.2.2　正反轉控制線路　59
2.2.3　點動控制線路　60
2.2.4　多點控制系統(tǒng)　61
2.2.5　順序控制線路　61
2.2.6　自動循環(huán)控制線路　62
2.3　三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路　63
2.3.1　星形—三角形降壓啟動控制線路　63
2.3.2　自耦變壓器降壓啟動控制線路　64
2.3.3　軟啟動器及其使用　65
2.4　三相籠型異步電動機制動控制線路　71
2.4.1　反接制動控制線路　71
2.4.2　能耗制動控制線路　73
2.5　三相籠型異步電動機速度控制線路　76
2.5.1　基本概念　76
2.5.2　變極調速控制線路　76
2.6　變頻調速與變頻器的使用　78
2.6.1　變頻調速的基本概念　78
2.6.2　變頻器的類型　78
2.6.3　變頻器的組成　80
2.6.4　變頻器的主要技術參數(shù)　81
2.6.5　變頻器的選擇　82
2.6.6　變頻器的主要功能　83
2.6.7　變頻器的操作方式　84
2.6.8　變頻器應用舉例　85
2.7　電氣控制線路的簡單設計法　85
2.7.1　概　述　85
2.7.2　簡單設計法介紹　86
2.7.3　簡單設計法設計舉例　89
2.8　典型生產機械電氣控制線路分析　90
2.8.1　電氣控制線路分析基礎　90
2.8.2　C650臥式車床電氣控制線路分析　91
本章小結　95
思考題與練習題　96
第3章　可編程序控制器概述
3.1　PLC的產生和定義　98
3.1.1　PLC的產生　98
3.1.2　PLC的定義99
3.2　PLC的發(fā)展　100
3.2.1　PLC的發(fā)展歷史　100
3.2.2　PLC的發(fā)展趨勢　101
3.3　PLC的應用領域　104
3.4　PLC的特點106
3.5　PLC與其他典型控制系統(tǒng)的區(qū)別　107
3.5.1　與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別　107
3.5.2　與IPC控制系統(tǒng)的區(qū)別　108
3.5.3　與單片機控制系統(tǒng)的區(qū)別　109
3.5.4　與DCS、FCS控制系統(tǒng)的區(qū)別　110
3.6　PLC的分類　111
3.6.1　按I/O點數(shù)容量分類　111
3.6.2　按結構形式分類　113
3.7　PLC的系統(tǒng)組成　113
3.8　PLC的工作原理　117
3.8.1　PLC的工作方式與運行框圖　117
3.8.2　PLC工作過程的中心內容　120
3.8.3　PLC對輸入/輸出的處理原則　120
3.9　PLC的編程語言　121
本章小結　123
思考題與練習題　123
第4章　S7200 PLC基礎知識
4.1　概　述　124
4.2　硬件系統(tǒng)　125
4.2.1　硬件系統(tǒng)基本構成　125
4.2.2　主機結構及性能特點　126
4.2.3　I/O的擴展及功能的擴展　127
4.3　內部資源　130
4.3.1　軟元件（軟繼電器）　130
4.3.2　軟元件介紹　131
4.4　尋址方式　134
4.4.1　數(shù)據(jù)類型　134
4.4.2　直接尋址　135
4.4.3　間接尋址　136
4.5　指令系統(tǒng)　138
4.5.1　編程語言　138
4.5.2　幾個基本概念　140
4.6　程序結構　140
4.7　S7200 PLC的幾個特性　141
本章小結　142
思考題與練習題　143
第5章　PLC基本指令及程序設計
5.1　PLC的基本邏輯指令　144
5.1.1　邏輯取及線圈驅動指令　144
5.1.2　觸點串聯(lián)指令　145
5.1.3　觸點并聯(lián)指令　145
5.1.4　置位、復位指令　146
5.1.5　RS觸發(fā)器指令　147
5.1.6　立即指令　147
5.1.7　邊沿脈沖指令　149
5.1.8　邏輯堆棧操作指令　150
5.1.9　比較指令　153
5.1.10　定時器　155
5.1.11　計數(shù)器　160
5.2　程序控制指令　163
5.2.1　結束及暫停指令　163
5.2.2　看門狗復位指令　163
5.2.3　跳轉及標號指令　164
5.2.4　循環(huán)指令　165
5.2.5　診斷LED指令　166
5.3　PLC初步編程指導　167
5.3.1　梯形圖編程的基本規(guī)則　167
5.3.2　LAD和STL編程語言之間的轉換　169
5.4　典型簡單電路和環(huán)節(jié)的PLC程序設計　169
5.4.1　延時脈沖產生電路　169
5.4.2　瞬時接通/延時斷開電路　170
5.4.3　延時接通/延時斷開電路　170
5.4.4　脈沖寬度可調電路　172
5.4.5　計數(shù)器的擴展　172
5.4.6　長定時電路　173
5.4.7　閃爍電路　173
5.4.8　報警電路　175
5.5　PLC程序的簡單設計法及應用舉例　177
5.5.1　PLC程序的簡單設計法　177
5.5.2　應用舉例　178
本章小結　181
思考題與練習題　181
第6章　S7200 PLC順序控制指令及應用
6.1　功能圖的產生及基本概念　184
6.1.1　功能圖的產生　184
6.1.2　功能圖的基本概念　184
6.1.3　功能圖的構成規(guī)則　185
6.2　順序控制指令　186
6.2.1　順序控制指令介紹　186
6.2.2　舉例說明　187
6.2.3　使用說明　188
6.3　功能圖的主要類型　188
6.3.1　單流程　188
6.3.2　可選擇的分支和連接　189
6.3.3　并行分支和連接　189
6.3.4　跳轉和循環(huán)　191
6.4　順序控制指令應用舉例　193
6.4.1　選擇和循環(huán)電路舉例　193
6.4.2　并行分支和連接電路舉例　196
6.4.3　選擇和跳轉電路舉例　199
本章小結　 201
思考題與練習題　202
第7章　S7200 PLC功能指令及應用
7.1　傳送、移位和填充指令　204
7.1.1　傳送類指令　204
7.1.2　移位與循環(huán)指令　206
7.1.3　字節(jié)交換指令　208
7.1.4　填充指令209
7.2　運算和數(shù)學指令　209
7.2.1　加法指令　209
7.2.2　減法指令　209
7.2.3　乘法指令　210
7.2.4　除法指令　210
7.2.5　數(shù)學函數(shù)指令　211
7.2.6　增/減指令　214
7.2.7　邏輯運算指令　215
7.3　表功能指令　217
7.4　轉換指令　220
7.4.1　數(shù)據(jù)類型轉換指令　221
7.4.2　編碼和譯碼指　令223
7.4.3　段碼指令　224
7.4.4　ASCII碼轉換指令　225
7.4.5　字符串轉換指令　228
7.5　字符串指令　230
7.6　子程序　232
7.6.1　建立子程序　232
7.6.2　子程序的調用　232
7.6.3　帶參數(shù)的子程序調用　233
7.7　時鐘指令　235
7.8　中斷　237
7.8.1　幾個基本概念　238
7.8.2　中斷指令　240
7.8.3　中斷程序　242
7.9　高速計數(shù)器指令　242
7.9.1　高速計數(shù)器基本概念　242
7.9.2　高速計數(shù)器指令　244
7.9.3　高速計數(shù)器的使用方法　245
7.10　高速脈沖輸出指令　250
7.10.1　幾個基本概念　250
7.10.2　高速脈沖指令及特殊寄存器　251
7.10.3　PTO的使用　252
7.10.4　PWM的使用　256
7.11　PID回路指令　259
7.11.1　PID算法　259
7.11.2　PID回路指令及使用　261
本章小結　265
思考題與練習題　266
第8章　S7200 PLC網(wǎng)絡通信技術及應用
8.1　工業(yè)網(wǎng)絡結構　267
8.2　工業(yè)通信網(wǎng)絡基礎知識　269
8.2.1　數(shù)據(jù)編碼　269
8.2.2　數(shù)據(jù)通信方式（數(shù)據(jù)流動方向）　270
8.2.3　數(shù)據(jù)傳輸方式　270
8.2.4　差錯控制　271
8.2.5　傳送介質　272
8.2.6　主要拓撲結構　273
8.2.7　串行通信接口　273
8.2.8　通信協(xié)議　275
8.3　S7200 PLC通信網(wǎng)絡概述　275
8.3.1　西門子工業(yè)網(wǎng)絡結構　275
8.3.2　S7200 PLC支持的通信協(xié)議　276
8.3.3　S7200 PLC的通信接口及網(wǎng)絡部件　279
8.4　S7200 PLC的通信與網(wǎng)絡配置　283
8.4.1　PPI通信　283
8.4.2　自由口模式通信　285
8.4.3　MPI通信　286
8.4.4　PROFIBUS總線　287
8.4.5　ASi總線　288
8.4.6　工業(yè)以太網(wǎng)　289
8.4.7　Modbus網(wǎng)絡　290
8.4.8　電話線通信　291
8.4.9　USS協(xié)議　292
8.4.10　OPC　294
8.4.11　SINAUT MICRO無線通信　296
8.5　S7200 PLC的通信指令及應用舉例　297
8.5.1　網(wǎng)絡讀/網(wǎng)絡寫指令及應用　297
8.5.2　發(fā)送與接收指令及應用　300
8.5.3　USS通信指令　311
8.5.4　Modbus指令　312
8.6　通信網(wǎng)絡設計注意事項　312
本章小結　314
思考題與練習題　315
第9章　PLC控制系統(tǒng)綜合設計
9.1　PLC控制系統(tǒng)設計步驟及內容3　16
9.1.1　分析評估控制任務　316
9.1.2　PLC的選型　317
9.1.3　I/O地址分配　318
9.1.4　分解控制任務　318
9.1.5　系統(tǒng)設計　318
9.1.6　安全電路的設計　319
9.1.7　系統(tǒng)調試　319
9.1.8　文檔編制　320
9.2　HMI及其使用　320
9.2.1　HMI概述　320
9.2.2　HMI在S7200 PLC控制系統(tǒng)中的使用　322
9.2.3　文本顯示單元TD400C的使用　324
9.2.4　TP177系列觸摸屏的使用　327
9.3　變頻器和PLC之間的配合　330
9.3.1　變頻器和PLC的關系　331
9.3.2　MM440變頻器　331
9.3.3　MM440變頻器的功能方框圖　332
9.3.4　變頻器和PLC典型應用舉例　334
9.4　雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)設計　335
9.4.1　工藝過程　336
9.4.2　系統(tǒng)控制要求336
9.4.3　控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配　337
9.4.4　PLC系統(tǒng)選型　337
9.4.5　電氣控制系統(tǒng)原理圖　338
9.4.6　系統(tǒng)程序設計　341
9.5　薄刀式分切壓痕機控制系統(tǒng)設計　347
9.5.1　工藝過程　347
9.5.2　系統(tǒng)控制要求　347
9.5.3　控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配　348
9.5.4　PLC系統(tǒng)選型　348
9.5.5　電氣控制系統(tǒng)原理圖　348
9.5.6　系統(tǒng)程序設計　348
9.6　電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設計　354
9.6.1　工藝過程　354
9.6.2　系統(tǒng)控制要求　355
9.6.3　PLC選型　356
9.6.4　控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配　356
9.6.5　電氣控制系統(tǒng)原理圖　356
9.7　PLC在實際工程應用中的安裝技術　359
9.7.1　PLC的安裝　359
9.7.2　電源的設計　360
9.7.3　系統(tǒng)的接地　360
9.7.4　電纜設計與鋪設　362
9.7.5　PLC輸出端的保護　362
本章小結　363
思考題與練習題　363
第10章　編程軟件及其使用
10.1　編程軟件的初步使用　364
10.1.1　計算機的配置要求　364
10.1.2　軟件的安裝與卸載　364
10.1.3　硬件安裝與拆卸　365
10.1.4　參數(shù)設置　366
10.1.5　與S7200建立通信　367
10.2　編程軟件功能　367
10.2.1　基本功能　367
10.2.2　界面及各部分的功能　367
10.2.3　工具欄　369
10.2.4　瀏覽條中各部分的功能　373
10.3　編　程375
10.3.1　程序編輯器中使用的慣例　375
10.3.2　建立程序　376
10.4　調試及運行監(jiān)控　379
10.4.1　S7200 PLC操作模式的選擇　380
10.4.2　選擇掃描次數(shù)　380
10.4.3　狀態(tài)表監(jiān)控和趨勢圖監(jiān)控　380
10.4.3　運行模式下編輯應用程序　382
10.4.4　程序監(jiān)控　383
本章小結　383
附錄A　實驗指導書
A1　異步電動機可逆運行實驗　385
A2　S7200 PLC編程軟件使用實驗　386
A3　標準工業(yè)報警電路實驗　387
A4　使用簡單設計法編制電動機順序啟停控制程序實驗　387
A5　搶答器程序設計實驗　388
A6　人行道按鈕控制交通燈程序設計實驗　389
A7　使用順序功能圖編制電動機順序啟?？刂瞥绦驅嶒灐?91
A8　PID程序設計實驗　391
A9　S7200 PLC網(wǎng)絡通信實驗　392
附錄B　課程設計和畢業(yè)設計課題素材指導
B1　機械臂分揀裝置控制系統(tǒng)設計　394
B2　PLC高速脈沖計數(shù)系統(tǒng)設計　395
B3　PPI通信控制系統(tǒng)設計　395
B4　雙恒壓供水控制系統(tǒng)設計　396
B5　薄刀式分切壓痕機控制系統(tǒng)設計　397
B6　電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設計　398
B7　S7200 PLC在小規(guī)模工業(yè)控制網(wǎng)絡中的應用　398
附錄C　S7200 PLC快速參考信息
C1　S7200 PLC的CPU規(guī)范　400
C2　S7200 PLC的CPU輸入規(guī)范　401
C3　S7200 PLC的CPU輸出規(guī)范　402
C4　S7200 PLC的CPU存儲器范圍和特性總匯　403
C5　S7200 PLC指令系統(tǒng)速查表　405
C6　CPU224外圍典型接線圖　407
參考文獻