現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)

第1章　電氣控制系統(tǒng)常用器件
1.1　電器的基本知識(shí)　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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)及工作原理　12
1.2.3　接觸器的技術(shù)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(shí)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(guān)電器　24
1.4.1　刀開關(guān)　24
1.4.2　低壓斷路器　24
1.5　熔斷器27
1.5.1　熔斷器的結(jié)構(gòu)和分類　27
1.5.2　熔斷器的保護(hù)特性　28
1.5.3　熔斷器的技術(shù)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(zhuǎn)換開關(guān)　31
1.6.3　行程開關(guān)　32
1.6.4　接近開關(guān)　32
1.6.5　光電開關(guān)　33
1.7　信號(hào)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(qū)動(dòng)設(shè)備　37
1.9　常用檢測(cè)儀表　38
1.10　常用安裝附件　40
本章小結(jié)　41
思考題與練習(xí)題　42
第2章　電氣控制線路基礎(chǔ)
2.1　電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則　43
2.1.1　常用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)　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(dòng)機(jī)的基本控制線路　58
2.2.1　全壓?jiǎn)?dòng)控制線路　58
2.2.2　正反轉(zhuǎn)控制線路　59
2.2.3　點(diǎn)動(dòng)控制線路　60
2.2.4　多點(diǎn)控制系統(tǒng)　61
2.2.5　順序控制線路　61
2.2.6　自動(dòng)循環(huán)控制線路　62
2.3　三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路　63
2.3.1　星形—三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制線路　63
2.3.2　自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路　64
2.3.3　軟啟動(dòng)器及其使用　65
2.4　三相籠型異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路　71
2.4.1　反接制動(dòng)控制線路　71
2.4.2　能耗制動(dòng)控制線路　73
2.5　三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路　76
2.5.1　基本概念　76
2.5.2　變極調(diào)速控制線路　76
2.6　變頻調(diào)速與變頻器的使用　78
2.6.1　變頻調(diào)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(shù)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(yīng)用舉例　85
2.7　電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法　85
2.7.1　概　述　85
2.7.2　簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法介紹　86
2.7.3　簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)舉例　89
2.8　典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路分析　90
2.8.1　電氣控制線路分析基礎(chǔ)　90
2.8.2　C650臥式車床電氣控制線路分析　91
本章小結(jié)　95
思考題與練習(xí)題　96
第3章　可編程序控制器概述
3.1　PLC的產(chǎn)生和定義　98
3.1.1　PLC的產(chǎn)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(shì)　101
3.3　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域　104
3.4　PLC的特點(diǎn)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(jī)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(diǎn)數(shù)容量分類　111
3.6.2　按結(jié)構(gòu)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(yùn)行框圖　117
3.8.2　PLC工作過程的中心內(nèi)容　120
3.8.3　PLC對(duì)輸入/輸出的處理原則　120
3.9　PLC的編程語言　121
本章小結(jié)　123
思考題與練習(xí)題　123
第4章　S7200 PLC基礎(chǔ)知識(shí)
4.1　概　述　124
4.2　硬件系統(tǒng)　125
4.2.1　硬件系統(tǒng)基本構(gòu)成　125
4.2.2　主機(jī)結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)　126
4.2.3　I/O的擴(kuò)展及功能的擴(kuò)展　127
4.3　內(nèi)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(gè)基本概念　140
4.6　程序結(jié)構(gòu)　140
4.7　S7200 PLC的幾個(gè)特性　141
本章小結(jié)　142
思考題與練習(xí)題　143
第5章　PLC基本指令及程序設(shè)計(jì)
5.1　PLC的基本邏輯指令　144
5.1.1　邏輯取及線圈驅(qū)動(dòng)指令　144
5.1.2　觸點(diǎn)串聯(lián)指令　145
5.1.3　觸點(diǎn)并聯(lián)指令　145
5.1.4　置位、復(fù)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(shí)器　155
5.1.11　計(jì)數(shù)器　160
5.2　程序控制指令　163
5.2.1　結(jié)束及暫停指令　163
5.2.2　看門狗復(fù)位指令　163
5.2.3　跳轉(zhuǎn)及標(biāo)號(hào)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(dǎo)　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(zhuǎn)換　169
5.4　典型簡(jiǎn)單電路和環(huán)節(jié)的PLC程序設(shè)計(jì)　169
5.4.1　延時(shí)脈沖產(chǎn)生電路　169
5.4.2　瞬時(shí)接通/延時(shí)斷開電路　170
5.4.3　延時(shí)接通/延時(shí)斷開電路　170
5.4.4　脈沖寬度可調(diào)電路　172
5.4.5　計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展　172
5.4.6　長定時(shí)電路　173
5.4.7　閃爍電路　173
5.4.8　報(bào)警電路　175
5.5　PLC程序的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法及應(yīng)用舉例　177
5.5.1　PLC程序的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法　177
5.5.2　應(yīng)用舉例　178
本章小結(jié)　181
思考題與練習(xí)題　181
第6章　S7200 PLC順序控制指令及應(yīng)用
6.1　功能圖的產(chǎn)生及基本概念　184
6.1.1　功能圖的產(chǎn)生　184
6.1.2　功能圖的基本概念　184
6.1.3　功能圖的構(gòu)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(zhuǎn)和循環(huán)　191
6.4　順序控制指令應(yīng)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(zhuǎn)電路舉例　199
本章小結(jié)　 201
思考題與練習(xí)題　202
第7章　S7200 PLC功能指令及應(yīng)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(yùn)算和數(shù)學(xué)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(xué)函數(shù)指令　211
7.2.6　增/減指令　214
7.2.7　邏輯運(yùn)算指令　215
7.3　表功能指令　217
7.4　轉(zhuǎn)換指令　220
7.4.1　數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換指令　225
7.4.5　字符串轉(zhuǎn)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(diào)用　232
7.6.3　帶參數(shù)的子程序調(diào)用　233
7.7　時(shí)鐘指令　235
7.8　中斷　237
7.8.1　幾個(gè)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(jì)數(shù)器指令　242
7.9.1　高速計(jì)數(shù)器基本概念　242
7.9.2　高速計(jì)數(shù)器指令　244
7.9.3　高速計(jì)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(gè)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(jié)　265
思考題與練習(xí)題　266
第8章　S7200 PLC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用
8.1　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　267
8.2　工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)　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(dòng)方向）　270
8.2.3　數(shù)據(jù)傳輸方式　270
8.2.4　差錯(cuò)控制　271
8.2.5　傳送介質(zhì)　272
8.2.6　主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　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(luò)概述　275
8.3.1　西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　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(luò)部件　279
8.4　S7200 PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)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(luò)　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(yīng)用舉例　297
8.5.1　網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令及應(yīng)用　297
8.5.2　發(fā)送與接收指令及應(yīng)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(luò)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)　312
本章小結(jié)　314
思考題與練習(xí)題　315
第9章　PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)
9.1　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容3　16
9.1.1　分析評(píng)估控制任務(wù)　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(wù)　318
9.1.5　系統(tǒng)設(shè)計(jì)　318
9.1.6　安全電路的設(shè)計(jì)　319
9.1.7　系統(tǒng)調(diào)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(guān)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(yīng)用舉例　334
9.4　雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　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(diǎn)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(shè)計(jì)　341
9.5　薄刀式分切壓痕機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　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(diǎn)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(shè)計(jì)　348
9.6　電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　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(diǎn)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(shí)際工程應(yīng)用中的安裝技術(shù)　359
9.7.1　PLC的安裝　359
9.7.2　電源的設(shè)計(jì)　360
9.7.3　系統(tǒng)的接地　360
9.7.4　電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè)　362
9.7.5　PLC輸出端的保護(hù)　362
本章小結(jié)　363
思考題與練習(xí)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(jì)算機(jī)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(shè)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(diào)試及運(yùn)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(shì)圖監(jiān)控　380
10.4.3　運(yùn)行模式下編輯應(yīng)用程序　382
10.4.4　程序監(jiān)控　383
本章小結(jié)　383
附錄A　實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
A1　異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行實(shí)驗(yàn)　385
A2　S7200 PLC編程軟件使用實(shí)驗(yàn)　386
A3　標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)報(bào)警電路實(shí)驗(yàn)　387
A4　使用簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法編制電動(dòng)機(jī)順序啟?？刂瞥绦?qū)嶒?yàn)　387
A5　搶答器程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)　388
A6　人行道按鈕控制交通燈程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)　389
A7　使用順序功能圖編制電動(dòng)機(jī)順序啟停控制程序?qū)嶒?yàn)　391
A8　PID程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)　391
A9　S7200 PLC網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)　392
附錄B　課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)課題素材指導(dǎo)
B1　機(jī)械臂分揀裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　394
B2　PLC高速脈沖計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)　395
B3　PPI通信控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　395
B4　雙恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　396
B5　薄刀式分切壓痕機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　397
B6　電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　398
B7　S7200 PLC在小規(guī)模工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)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(chǔ)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(xiàn)