電器控制與PLC（西門子S7-300機(jī)型 第2版）

前言
第一篇電 器 控 制
第一章常用低壓電器1
第一節(jié)低壓電器的作用、分類及發(fā)展
概況1
一、電器的定義及作用1
二、電器的分類1
三、電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)常用的低壓電器2
四、低壓電器的發(fā)展概況2
習(xí)題5
第二節(jié)接觸器5
一、接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理5
二、交、直流接觸器的特點(diǎn)對(duì)比11
三、接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)12
四、智能接觸器簡(jiǎn)介12
習(xí)題13
第三節(jié)繼電器13
一、繼電器的定義及與接觸器的區(qū)別13
二、繼電器的種類及其特點(diǎn)13
三、繼電器觸點(diǎn)的種類14
四、繼電器的特性14
五、繼電器的結(jié)構(gòu)及原理15
六、交流固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介20
七、可編程通用邏輯控制繼電器簡(jiǎn)介22
習(xí)題28
第四節(jié)低壓熔斷器29
一、熔斷器的功能29
二、熔斷器的種類與型號(hào)29
三、熔斷器的安秒特性30
四、熔斷器的選擇31
習(xí)題31
第五節(jié)主令電器31
一、控制按鈕32
二、行程開(kāi)關(guān)33
三、接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)34
四、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)38
習(xí)題40
第六節(jié)低壓斷路器40
一、低壓斷路器的工作原理40
二、低壓斷路器的功能41
三、低壓斷路器的種類41
四、低壓斷路器的選擇41
五、智能斷路器簡(jiǎn)介42
第七節(jié)變頻器44
一、概述44
二、變頻調(diào)速的基本概念46
三、變頻器的分類47
四、變頻器的基本結(jié)構(gòu)54
五、變頻器的主要功能59
六、變頻器的主要技術(shù)參數(shù)64
七、變頻器的選擇65
習(xí)題66
第八節(jié)可通信低壓電器67
一、概述67
二、現(xiàn)場(chǎng)總線基礎(chǔ)68
三、可通信低壓電器簡(jiǎn)介84
習(xí)題91
第九節(jié)常用執(zhí)行電器92
一、電磁執(zhí)行電器92
二、常用驅(qū)動(dòng)設(shè)備97
習(xí)題99
第二章電器控制線路100
第一節(jié)電器控制線路的繪制100
一、圖形和文字符號(hào)100
二、電器控制線路的表示方法104
三、控制線路的組成及分類104
四、電器控制原理圖的繪制原則104
五、閱讀和分析控制線路圖的方法104
習(xí)題105
第二節(jié)籠型電動(dòng)機(jī)的直接起?？刂?05
一、功能105
二、動(dòng)作過(guò)程105
習(xí)題106
第三節(jié)組成電器控制線路的基本規(guī)律106
一、自鎖控制107
二、聯(lián)鎖控制107
三、變化參量控制109
習(xí)題113
目錄目錄第四節(jié)電器控制線路的一般設(shè)計(jì)方法113
一、電器控制線路的設(shè)計(jì)方法113
二、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)原則114
三、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例117
習(xí)題120
第五節(jié)電器控制的邏輯設(shè)計(jì)法120
一、三種基本邏輯運(yùn)算120
二、邏輯代數(shù)定理121
三、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)123
四、繼電器接觸器控制線路的邏輯
函數(shù)124
五、用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)控制線路124
習(xí)題125
第六節(jié)常用典型控制線路125
一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制線路125
二、籠型異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路128
三、籠型異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制線路130
四、軟起動(dòng)器起動(dòng)的控制線路簡(jiǎn)介134
習(xí)題137第二篇可編程序控制器
第三章PLC的產(chǎn)生、基本特點(diǎn)和
主要功能138
第一節(jié)PLC的產(chǎn)生、演變和發(fā)展趨勢(shì)139
一、PLC的產(chǎn)生139
二、國(guó)際上PLC的發(fā)展過(guò)程139
三、我國(guó)PLC的發(fā)展過(guò)程140
四、PLC的發(fā)展趨勢(shì)141
第二節(jié)PLC的分類145
一、按I/O點(diǎn)數(shù)分類145
二、按功能分類145
三、按結(jié)構(gòu)形式分類145
第三節(jié)PLC的基本特點(diǎn)和主要功能147
一、PLC的主要特點(diǎn)147
二、PLC的主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域148
習(xí)題149
第四章PLC的硬件組成及工作
原理150
第一節(jié)PLC的基本組成及各部分的
作用150
一、PLC的基本組成150
二、整體式和模塊式PLC的組成150
三、PLC各部分的作用151
習(xí)題152
第二節(jié)PLC的工作原理152
一、PLC的系統(tǒng)工作過(guò)程153
二、用戶程序的循環(huán)掃描過(guò)程155
三、PLC的I/O響應(yīng)滯后問(wèn)題158
四、PLC的中斷159
習(xí)題160
第三節(jié)PLC的I/O模塊和外圍設(shè)備160
一、數(shù)字量I/O模塊161
二、模擬量I/O模塊162
三、特殊I/O模塊（智能模塊）163
四、外圍設(shè)備簡(jiǎn)介164
習(xí)題166
第四節(jié)西門子S7—300 PLC的硬件組成及
硬件配置166
一、S7—300 PLC的概況167
二、硬件組成168
三、S7—300 PLC的模塊簡(jiǎn)介169
四、分布式I/O簡(jiǎn)介182
五、硬件配置184
習(xí)題189
第五節(jié)西門子PLC網(wǎng)絡(luò)通信簡(jiǎn)介190
一、西門子PLC網(wǎng)絡(luò)概述190
二、西門子全集成自動(dòng)化（TIA）
簡(jiǎn)介195
習(xí)題196
第五章PLC的編程基礎(chǔ)197
第一節(jié)PLC編程語(yǔ)言197
一、編程語(yǔ)言的種類及其特點(diǎn)197
二、梯形圖語(yǔ)言197
三、語(yǔ)句表語(yǔ)言198
四、梯形圖的繪制原則198
習(xí)題198
第二節(jié)S7—300 PLC編程基礎(chǔ)199
一、STEP7的程序結(jié)構(gòu)199
二、STEP7的編程語(yǔ)言199
三、結(jié)構(gòu)化程序中的塊201
四、STEP7的數(shù)據(jù)類型208
五、PLC中的存儲(chǔ)器與寄存器212
六、S7—300 PLC編址218
七、STEP7的指令類型與指令結(jié)構(gòu)223
習(xí)題229
第六章S7—300PLC指令系統(tǒng)及
編程231
第一節(jié)邏輯指令231
一、位邏輯指令231
二、字邏輯指令244
習(xí)題248
第二節(jié)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令249
一、定時(shí)器指令249
二、計(jì)數(shù)器指令258
習(xí)題263
第三節(jié)數(shù)據(jù)處理與算術(shù)運(yùn)算指令265
一、數(shù)據(jù)裝入與傳送指令265
二、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令271
三、數(shù)據(jù)比較指令276
四、算術(shù)運(yùn)算指令277
五、移位與循環(huán)移位指令285
六、累加器操作指令289
七、地址寄存器加指令290
第四節(jié)程序執(zhí)行控制指令291
一、跳轉(zhuǎn)指令291
二、循環(huán)指令298
三、功能塊調(diào)用指令與數(shù)據(jù)塊指令299
四、主控繼電器指令302
五、顯示和空操作指令304
第五節(jié)指令系統(tǒng)綜合應(yīng)用304
習(xí)題310
第七章STEP7結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)312
第一節(jié)結(jié)構(gòu)化編程與中斷312
一、結(jié)構(gòu)化編程312
二、PLC中斷313
第二節(jié)數(shù)據(jù)塊及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)316
一、數(shù)據(jù)塊中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類型和
結(jié)構(gòu)316
二、數(shù)據(jù)塊的類型與建立322
三、訪問(wèn)數(shù)據(jù)塊326
四、多重背景數(shù)據(jù)塊328
第三節(jié)功能塊編程與調(diào)用329
一、功能塊的結(jié)構(gòu)330
二、功能塊的調(diào)用336
三、塊調(diào)用時(shí)參數(shù)傳遞的限制339
四、功能和功能塊編程與調(diào)用舉例340
五、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)功能塊345
六、時(shí)間標(biāo)記沖突與一致性檢查345
第四節(jié)組織塊及其應(yīng)用346
一、概述346
二、主程序循環(huán)組織塊OB1347
三、啟動(dòng)特性組織塊OB100349
四、定期執(zhí)行的組織塊OB10、OB35351
五、事件驅(qū)動(dòng)的組織塊358
第五節(jié)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)舉例379
一、控制對(duì)象及其控制要求379
二、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)380
三、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)382
習(xí)題389
第八章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)390
第一節(jié)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、
內(nèi)容與步驟390
一、設(shè)計(jì)原則390
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容391
三、設(shè)計(jì)步驟391
第二節(jié)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)393
一、PLC的選型393
二、PLC容量的估算395
三、I/O模塊選擇396
四、電源模塊選擇397
五、外部接線設(shè)計(jì)398
第三節(jié)PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)403
一、PLC軟件設(shè)計(jì)的一般步驟403
二、西門子STEP7程序設(shè)計(jì)方法405
第四節(jié)PLC控制系統(tǒng)的人機(jī)接口設(shè)計(jì)408
一、人機(jī)接口（界面）概述408
二、人機(jī)接口系統(tǒng)的選型408
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)409
第五節(jié)PLC控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾
設(shè)計(jì)410
一、PLC的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)410
二、PLC控制系統(tǒng)的冗余性設(shè)計(jì)412
三、PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)413
四、PLC控制系統(tǒng)的故障診斷416
第六節(jié)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例418
一、機(jī)械手控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介418
二、使用起、保、停電路的編程方法419
三、使用置位、復(fù)位指令的編程方法423
習(xí)題424
附錄STEP7語(yǔ)句表指令一覽表425
參考文獻(xiàn)430第一章常用低壓電器1
第一節(jié)低壓電器的作用、分類及發(fā)展
概況1
一、電器的定義及作用1
二、電器的分類1
三、電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)常用的低壓電器2
四、低壓電器的發(fā)展概況2
習(xí)題5
第二節(jié)接觸器5
一、接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理5
二、交、直流接觸器的特點(diǎn)對(duì)比11
三、接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)12
四、智能接觸器簡(jiǎn)介12
習(xí)題13
第三節(jié)繼電器13
一、繼電器的定義及與接觸器的區(qū)別13
二、繼電器的種類及其特點(diǎn)13
三、繼電器觸點(diǎn)的種類14
四、繼電器的特性14
五、繼電器的結(jié)構(gòu)及原理15
六、交流固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介18
習(xí)題19
第四節(jié)低壓熔斷器20
一、熔斷器的功能20
二、熔斷器的種類與型號(hào)20
三、熔斷器的安秒特性21
四、熔斷器的選擇21
習(xí)題22
第五節(jié)主令電器22
一、控制按鈕22
二、行程開(kāi)關(guān)24
三、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)25
習(xí)題27
第六節(jié)低壓斷路器27
一、低壓斷路器的工作原理27
二、低壓斷路器的種類27
三、低壓斷路器的功能28
四、低壓斷路器的選擇28
五、智能斷路器簡(jiǎn)介29
習(xí)題31
第二章電器控制線路32
第一節(jié)電器控制線路的繪制32
一、圖形和文字符號(hào)32
二、電器控制線路的表示方法36
三、控制線路的組成及分類36
四、電器控制原理圖的繪制原則36
五、閱讀和分析控制線路圖的方法36
習(xí)題37
第二節(jié)籠型電動(dòng)機(jī)的直接起?？刂?7
一、功能37
二、動(dòng)作過(guò)程37
習(xí)題38
第三節(jié)組成電器控制線路的基本規(guī)律38
一、自鎖控制39
二、聯(lián)鎖控制39
三、變化參量控制41
習(xí)題45
第四節(jié)電器控制線路的一般設(shè)計(jì)方法45
一、電器控制線路的設(shè)計(jì)方法45
二、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)原則46
三、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例49
習(xí)題52
第五節(jié)電器控制的邏輯設(shè)計(jì)法52
一、三種基本邏輯運(yùn)算52
二、邏輯代數(shù)定理53
三、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)55
四、繼電器接觸器控制線路的邏輯
函數(shù)56
五、用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)控制線路56
習(xí)題57
第六節(jié)常用典型控制線路57
一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制線路57
二、籠型異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的控制線路60
三、籠型異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制線路62
四、軟起動(dòng)器起動(dòng)的控制線路簡(jiǎn)介66
習(xí)題69目錄目錄第二篇可編程序控制器
第三章PLC的產(chǎn)生、基本特點(diǎn)和
主要功能70
第一節(jié)PLC的產(chǎn)生、演變和發(fā)展趨勢(shì)71
一、PLC的產(chǎn)生71
二、國(guó)際上PLC的發(fā)展過(guò)程71
三、我國(guó)PLC的發(fā)展過(guò)程72
四、PLC的發(fā)展趨勢(shì)73
第二節(jié)PLC的分類77
一、按I/O點(diǎn)數(shù)分類77
二、按功能分類77
三、按結(jié)構(gòu)形式分類77
第三節(jié)PLC的基本特點(diǎn)和主要功能79
一、PLC的主要特點(diǎn)79
二、PLC的主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域81
習(xí)題81
第四章PLC的硬件組成及工作原理82
第一節(jié)PLC的基本組成及各部分的作用82
一、PLC的基本組成82
二、整體式和模塊式PLC的組成82
三、PLC各部分的作用83
習(xí)題84
第二節(jié)PLC的工作原理84
一、PLC的系統(tǒng)工作過(guò)程85
二、用戶程序的循環(huán)掃描過(guò)程87
三、PLC的I/O響應(yīng)滯后問(wèn)題90
四、PLC的中斷91
習(xí)題92
第三節(jié)PLC的I/O模塊和外圍設(shè)備92
一、數(shù)字量I/O模塊93
二、模擬量I/O模塊94
三、特殊I/O模塊（智能模塊）95
四、外圍設(shè)備簡(jiǎn)介96
習(xí)題98
第四節(jié)西門子S7—300 PLC的硬件組成及
硬件配置98
一、S7—300的概況99
二、硬件組成100
三、S7—300 PLC的模塊簡(jiǎn)介101
四、分布式I/O簡(jiǎn)介114
五、硬件配置116
習(xí)題121
第五章PLC的編程基礎(chǔ)123
第一節(jié)PLC編程語(yǔ)言123
一、編程語(yǔ)言的種類及其特點(diǎn)123
二、梯形圖語(yǔ)言123
三、語(yǔ)句表語(yǔ)言124
四、梯形圖的繪制原則124
習(xí)題124
第二節(jié)S7—300 PLC編程基礎(chǔ)125
一、STEP 7的程序結(jié)構(gòu)125
二、STEP 7的編程語(yǔ)言125
三、結(jié)構(gòu)化程序中的塊127
四、STEP 7的數(shù)據(jù)類型134
五、PLC中的存儲(chǔ)器與寄存器138
六、S7—300 PLC編址144
七、STEP 7的指令類型與指令結(jié)構(gòu)149
習(xí)題155
第六章S7—300 PLC指令系統(tǒng)及
編程156
第一節(jié)邏輯指令156
一、位邏輯指令156
二、字邏輯指令169
習(xí)題173
第二節(jié)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令174
一、定時(shí)器指令174
二、計(jì)數(shù)器指令183
習(xí)題188
第三節(jié)數(shù)據(jù)處理與算術(shù)運(yùn)算指令190
一、數(shù)據(jù)裝入與傳送指令190
二、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令196
三、數(shù)據(jù)比較指令201
四、算術(shù)運(yùn)算指令202
五、移位與循環(huán)移位指令210
六、累加器操作指令214
七、地址寄存器加指令215
第四節(jié)程序執(zhí)行控制指令216
一、跳轉(zhuǎn)指令216
二、循環(huán)指令223
三、功能塊調(diào)用指令與數(shù)據(jù)塊指令224
四、主控繼電器指令227
五、顯示和空操作指令229
第五節(jié)指令系統(tǒng)綜合應(yīng)用229
習(xí)題235
第七章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)237
第一節(jié)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容與
步驟237
一、設(shè)計(jì)原則237
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容238
三、設(shè)計(jì)步驟238
第二節(jié)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)240
一、PLC的選型240
二、PLC容量的估算242
三、I/O模塊選擇243
四、電源模塊選擇244
五、外部接線設(shè)計(jì)245
第三節(jié)PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)250
一、PLC軟件設(shè)計(jì)的一般步驟250
二、西門子STEP 7程序設(shè)計(jì)方法252
第四節(jié)PLC控制系統(tǒng)的人機(jī)接口設(shè)計(jì)255
一、人機(jī)接口（界面）概述255
二、人機(jī)接口系統(tǒng)的選型255
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)256
第五節(jié)PLC控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾
設(shè)計(jì)257
一、PLC的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)257
二、PLC控制系統(tǒng)的冗余性設(shè)計(jì)259
三、PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)260
四、PLC控制系統(tǒng)的故障診斷263
第六節(jié)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例265
一、機(jī)械手控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介265
二、使用起、保、停電路的編程方法266
三、使用置位、復(fù)位指令的編程方法270
習(xí)題271附錄
附錄ASTEP 7語(yǔ)句表指令一覽表272
附錄BPLC實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書277
實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介及STEP 7編程軟件
編程練習(xí)277
實(shí)驗(yàn)二基本指令的編程練習(xí)Ⅰ——與、
或、非邏輯功能實(shí)驗(yàn)302
實(shí)驗(yàn)三基本指令的編程練習(xí)Ⅱ——定時(shí)
器功能實(shí)驗(yàn)304
實(shí)驗(yàn)四基本指令的編程練習(xí)Ⅲ——計(jì)數(shù)
器功能實(shí)驗(yàn)305
實(shí)驗(yàn)五移位指令練習(xí)——裝配流水線控
制的模擬306
附錄C電器控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書308
實(shí)驗(yàn)一三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)和
自鎖控制線路311
實(shí)驗(yàn)二三相籠型異步電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)
控制線路313
實(shí)驗(yàn)三三相籠型異步電動(dòng)機(jī)可逆旋轉(zhuǎn)
控制線路315
實(shí)驗(yàn)四三相籠型異步電動(dòng)機(jī)電氣制動(dòng)
控制線路318
實(shí)驗(yàn)五小車變速自往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)行程
控制線路320
參考文獻(xiàn)323