電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)

目 錄
第1章 緒論 1
1．1 電氣控制技術(shù)簡(jiǎn)介 1
1．1．1 電氣控制技術(shù)概述 1
1．1．2 電氣控制技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 2
1．1．3 電氣控制技術(shù)展望 3
1．2 PLC控制技術(shù)簡(jiǎn)介 4
1．2．1 PLC控制技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 4
1．2．2 PLC控制技術(shù)概述 5
1．2．3 PLC控制技術(shù)展望 6
1．2．4 PLC的應(yīng)用 8
習(xí)題 9
第2章 常用電器及相關(guān)材料 10
2．1 電器綜述 10
2．1．1 電器分類 10
2．1．2 電器品牌簡(jiǎn)介 11
2．2 隔離開(kāi)關(guān)和低壓斷路器 11
2．2．1 隔離開(kāi)關(guān) 12
2．2．2 低壓斷路器 13
2．2．3 漏電保護(hù)器 15
2．2．4 組合開(kāi)關(guān) 15
2．2．5 隔離開(kāi)關(guān)和斷路器應(yīng)用示例 16
2．3 熔斷器 16
2．3．1 熔斷器的工作原理及保護(hù)特性 17
2．3．2 熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)及分類 17
2．3．3 熔斷器的選擇和應(yīng)用示例 17
2．4 主令電器 18
2．4．1 控制按鈕 18
2．4．2 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 20
2．4．3 行程開(kāi)關(guān) 20
2．5 接觸器 22
2．5．1 電磁式電器的組成和工作原理 22
2．5．2 交流接觸器 24
2．5．3 直流接觸器 27
2．6 繼電器 27
2．6．1 電磁式繼電器 27
2．6．2 固態(tài)繼電器 29
2．6．3 熱繼電器和電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器 29
2．6．4 時(shí)間繼電器 31
2．6．5 速度繼電器 32
2．6．6 壓力繼電器和電接點(diǎn)壓力表 33
2．6．7 液位繼電器和液位浮球開(kāi)關(guān) 33
2．6．8 溫度繼電器和溫控開(kāi)關(guān) 34
2．7 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器及調(diào)速器 35
2．7．1 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器 35
2．7．2 變頻調(diào)速器 36
2．7．3 直流調(diào)速器 40
2．8 其他常用電器 41
2．8．1 信號(hào)電器 41
2．8．2 常用電量測(cè)量與顯示儀表 41
2．8．3 時(shí)控開(kāi)關(guān) 43
2．8．4 電磁閥 43
2．8．5 控制變壓器 43
2．9 中高壓電器及防爆電器簡(jiǎn)介 44
2．10 電線電纜簡(jiǎn)介 44
2．10．1 電氣裝備用電力電纜 45
2．10．2 裸電線 45
2．11 電氣設(shè)備簡(jiǎn)介 46
2．11．1 常用低壓電氣柜簡(jiǎn)介 46
2．11．2 電氣控制柜常用輔助材料 47
2．11．3 電氣標(biāo)準(zhǔn)與電氣認(rèn)證 49
2．12 常用電氣圖形及文字符號(hào) 49
習(xí)題 50
第3章 電氣控制基本線路 52
3．1 電氣控制線路圖的繪制原則 52
3．1．1 電氣控制原理圖 52
3．1．2 電氣元件布置圖 53
3．1．3 電氣安裝接線圖 53
3．2 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和停止線路 53
3．2．1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟停和保護(hù)線路 54
3．2．2 三相異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) 控制線路 55
3．2．3 聯(lián)鎖控制 57
3．2．4 多地控制 58
3．2．5 循環(huán)控制 58
3．3 三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路 59
3．3．1 星形―三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制線路 60
3．3．2 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路 61
3．3．3 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路 62
3．3．4 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速啟動(dòng)控制線路 63
3．4 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路 64
3．4．1 反接制動(dòng)控制線路 64
3．4．2 能耗制動(dòng)控制線路 65
3．4．3 變頻器供電時(shí)的能量回饋制動(dòng)控制線路 68
3．5 三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制線路 69
3．5．1 手動(dòng)調(diào)節(jié)的變頻調(diào)速控制線路 70
3．5．2 多段速控制的變頻調(diào)速控制線路 70
3．5．3 PID調(diào)節(jié)的變頻調(diào)速控制線路 71
3．5．4 以開(kāi)關(guān)量輸入模擬電位器的變頻調(diào)速控制線路 72
3．6 繞線式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制線路 73
3．6．1 轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)控制線路 73
3．6．2 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)控制線路 74
3．7 設(shè)計(jì)電氣控制線路的基本原則及注意事項(xiàng) 75
3．7．1 電氣控制線路的設(shè)計(jì)規(guī)則 75
3．7．2 設(shè)計(jì)電氣控制線路時(shí)的注意事項(xiàng) 76
3．8 直流電動(dòng)機(jī)控制線路 80
3．8．1 直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)控制線路 80
3．8．2 直流調(diào)速器控制線路 81
習(xí)題 81
第4章 電氣控制線路示例 84
4．1 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路 84
4．1．1 一臺(tái)自耦變壓器啟動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī) 84
4．1．2 一臺(tái)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī) 86
4．2 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制線路 87
4．2．1 多臺(tái)小功率電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制線路 88
4．2．2 多臺(tái)大功率電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制線路 90
4．2．3 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速同步運(yùn)行控制線路 93
4．3 供水系統(tǒng)水泵電氣控制 93
4．4 采暖鍋爐電氣控制系統(tǒng) 94
4．5 鉆床電氣控制線路 97
習(xí)題 99
第5章 PLC的工作原理及硬件組成 100
5．1 PLC的工作原理 100
5．1．1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 100
5．1．2 PLC的工作過(guò)程 101
5．2 PLC的硬件組成 102
5．2．1 PLC的分類 102
5．2．2 PLC主機(jī) 104
5．2．3 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊 105
5．2．4 模擬量輸入/輸出模塊 107
5．2．5 功能模塊 107
5．2．6 通信模塊及聯(lián)網(wǎng)控制 108
5．3 PLC的硬件系統(tǒng)配置 108
習(xí)題 109
第6章 S7-200控制技術(shù)基礎(chǔ) 110
6．1 S7-200的硬件配置 110
6．1．1 S7-200主機(jī)單元 110
6．1．2 S7-200的硬件擴(kuò)展單元 110
6．2 S7-200編程語(yǔ)言及程序結(jié)構(gòu) 111
6．2．1 編程語(yǔ)言 111
6．2．2 程序結(jié)構(gòu) 113
6．3 S7-200編程元件及尋址方式 113
6．3．1 編程元件 114
6．3．2 數(shù)據(jù)類型及尋址方式 116
習(xí)題 119
第7章 S7-200基本指令及其應(yīng)用 121
7．1 邏輯指令及其應(yīng)用 121
7．1．1 邏輯取指令及線圈驅(qū)動(dòng)指令 121
7．1．2 觸點(diǎn)串聯(lián)和并聯(lián)指令 122
7．1．3 電路塊串聯(lián)和并聯(lián)指令 124
7．1．4 置位和復(fù)位指令 126
7．1．5 RS觸發(fā)器指令 127
7．1．6 立即指令 128
7．1．7 脈沖生成指令EU/ED 129
7．1．8 邏輯堆棧操作指令 130
7．1．9 NOT和NOP指令 132
7．1．10 比較指令 132
7．1．11 定時(shí)器 133
7．1．12 計(jì)數(shù)器 138
7．2 程序控制指令及其應(yīng)用 140
7．2．1 跳轉(zhuǎn)指令和標(biāo)號(hào)指令 141
7．2．2 循環(huán)指令 141
7．2．3 結(jié)束指令、停止指令和看門狗復(fù)位指令 142
7．3 PLC應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng) 143
7．3．1 硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 143
7．3．2 編程注意事項(xiàng) 146
7．4 基本指令綜合應(yīng)用示例 147
7．4．1 典型應(yīng)用示例 147
7．4．2 蓄水池水位控制 149
7．4．3 電熱采暖鍋爐控制 152
習(xí)題 155
第8章 S7-200順序控制指令及其應(yīng)用 158
8．1 順序功能圖的基本概念及構(gòu)成規(guī)則 158
8．1．1 基本概念 158
8．1．2 順序功能圖的構(gòu)成規(guī)則 159
8．2 順序控制指令 161
8．3 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 162
8．3．1 單流程 162
8．3．2 選擇流程 163
8．3．3 并列流程 163
8．3．4 跳轉(zhuǎn)與循環(huán) 164
8．4 順序控制指令應(yīng)用示例 166
8．4．1 液體的混合控制 166
8．4．2 小車運(yùn)動(dòng)控制 167
8．4．3 機(jī)械手的控制 168
習(xí)題 171
第9章 S7-200功能指令及其應(yīng)用 174
9．1 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令及其應(yīng)用 174
9．1．1 算術(shù)運(yùn)算指令及其應(yīng)用 174
9．1．2 邏輯運(yùn)算指令及其應(yīng)用 178
9．2 數(shù)據(jù)處理指令及其應(yīng)用 179
9．2．1 數(shù)據(jù)傳送指令 179
9．2．2 字節(jié)交換指令和填充指令 180
9．2．3 移位指令與循環(huán)指令 181
9．2．4 表功能指令 183
9．2．5 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令 184
9．3 子程序和中斷程序控制指令 188
9．3．1 子程序指令 188
9．3．2 中斷程序控制指令 190
9．4 特殊功能指令及其應(yīng)用 193
9．4．1 高速計(jì)數(shù)器指令 193
9．4．2 高速脈沖輸出指令 198
9．4．3 時(shí)鐘功能指令 199
9．4．4 PID回路指令 199
習(xí)題 204
第10章 S7-200通信及網(wǎng)絡(luò) 206
10．1 通信數(shù)據(jù)傳輸方式及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 206
10．1．1 通信數(shù)據(jù)傳輸方式 206
10．1．2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 207
10．2 S7-200通信接口及網(wǎng)絡(luò)部件 208
10．2．1 通信接口及連接器 208
10．2．2 通信介質(zhì) 209
10．2．3 網(wǎng)絡(luò)中繼器和調(diào)制解調(diào)器 210
10．2．4 通信模塊 210
10．3 S7-200網(wǎng)絡(luò)配置及通信 212
10．3．1 PPI通信 212
10．3．2 MPI通信 213
10．3．3 自由口通信 214
10．3．4 PROFIBUS總線 214
10．3．5 其他網(wǎng)絡(luò)及通信 214
10．4 S7-200網(wǎng)絡(luò)通信指令 216
習(xí)題 216
第11章 S7-200編程軟件 217
11．1 編程軟件安裝 217
11．1．1 系統(tǒng)要求 217
11．1．2 硬件連接 217
11．1．3 軟件安裝 217
11．1．4 參數(shù)設(shè)置及在線聯(lián)系 218
11．1．5 設(shè)置和修改PLC通信參數(shù) 218
11．2 編程軟件功能 219
11．2．1 基本功能 219
11．2．2 軟件界面及功能 219
11．2．3 系統(tǒng)組態(tài) 221
11．3 編程軟件使用 223
11．3．1 文件操作 223
11．3．2 編輯程序 224
11．3．3 下載、運(yùn)行和停止程序 228
11．4 程序調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控 229
11．4．1 選擇掃描次數(shù) 229
11．4．2 狀態(tài)圖及趨勢(shì)圖顯示 229
11．4．3 運(yùn)行模式下編輯程序 230
11．4．4 程序狀態(tài)顯示 230
第12章 S7-300控制技術(shù) 231
12．1 S7-300的硬件 231
12．1．1 S7-300系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 231
12．1．2 CPU模塊 232
12．1．3 信號(hào)模塊（SM） 233
12．1．4 電源模塊（PS） 236
12．1．5 接口模塊（IM） 236
12．1．6 其他模塊（CP和FM） 236
12．1．7 ET200分布式I/O簡(jiǎn)介 237
12．1．8 SIMATIC S7-300系統(tǒng)的硬件配置 237
12．1．9 硬件組態(tài)示例 239
12．2 STEP 7軟件的安裝和使用 239
12．2．1 S7-300的用戶程序結(jié)構(gòu) 239
12．2．2 STEP 7軟件概述及安裝 241
12．2．3 使用STEP 7的基本步驟 242
12．2．4 SIMATIC管理器 242
12．2．5 使用符號(hào)編程 243
12．2．6 在OB1中創(chuàng)建程序 244
12．2．7 創(chuàng)建帶有功能塊和數(shù)據(jù)塊的程序 244
12．2．8 配置中央機(jī)架 245
12．2．9 下載和調(diào)試程序 245
12．3 S7-300編程語(yǔ)言和指令系統(tǒng) 247
12．3．1 STEP 7編程語(yǔ)言和數(shù)據(jù)類型 247
12．3．2 S7-300指令基礎(chǔ) 248
12．3．3 位邏輯指令 251
12．3．4 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令 255
12．3．5 數(shù)字操作指令 260
12．3．6 程序控制指令 265
12．4 S7-300的用戶程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 267
12．4．1 組織塊OB 267
12．4．2 功能FC和功能塊FB的生成與調(diào)用 267
12．4．3 分部式程序與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)示例 269
習(xí)題 276
附錄A 常用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào) 278
參考文獻(xiàn) 285