自動化綜合實(shí)訓(xùn)教程

內(nèi)容概要

《自動化綜合實(shí)訓(xùn)教程》是采用西門子SIMATIC S7- 200/300/400/1200
PLC的自動化綜合實(shí)訓(xùn)教程，不僅可以鍛煉讀者的編程技巧，更是創(chuàng)新性地安排了從簡單到復(fù)雜、從入門到實(shí)踐的項(xiàng)目，涵蓋了S7系列PLC應(yīng)用的大部分場合，包括與傳感器的綜合應(yīng)用、與變頻器的綜合應(yīng)用、在邏輯控制中的應(yīng)用、在流程控制中的應(yīng)用、與Profibus的綜合應(yīng)用、與觸摸屏的綜合應(yīng)用、在運(yùn)動控制中的應(yīng)用。這些案例經(jīng)過在OEM用戶中近幾年的使用，已經(jīng)具有可以推廣的價值，通過作者創(chuàng)造性地歸納和總結(jié)，使得用戶能完全模擬和使用本書所有項(xiàng)目。
《自動化綜合實(shí)訓(xùn)教程》深入淺出、圖文并茂，既適合高職高專院校電氣自動化、機(jī)電一體化、應(yīng)用電子技術(shù)等相關(guān)專業(yè)作為教材使用，也適合自動化技術(shù)人員作為工程應(yīng)用案例使用。

書籍目錄

項(xiàng)目1 S7-200與傳感器的綜合應(yīng)用
  項(xiàng)目導(dǎo)讀
  1.1 知識鏈接：S7-200與傳感器概述
    1.1.1 PLC概述
    1.1.2 PLC實(shí)現(xiàn)控制的原理
    1.1.3 西門子S7-200 PLC
    1.1.4 相關(guān)傳感器的工作原理及與PLC的接線
  1.2 綜合訓(xùn)練一：S7-200編程軟件的安裝與使用
    1.2.1 安裝S7-200編程軟件
    1.2.2 對簡單電氣控制線路進(jìn)行編程并運(yùn)行
    1.2.3 利用位邏輯指令進(jìn)行編程
    1.2.4 利用定時器指令進(jìn)行控制
  1.3 綜合訓(xùn)練二：LAD程序編輯、編譯與傳感器的應(yīng)用
    1.3.1 熟練運(yùn)用梯形圖進(jìn)行程序編輯與編譯
    1.3.2 掌握計(jì)數(shù)器指令并編程
    1.3.3 掌握數(shù)據(jù)傳送指令并編程
    1.3.4 熟悉SCR指令并編程
    1.3.5 計(jì)數(shù)用光電開關(guān)的安裝、接線與測試
  1.4 工程案例：機(jī)械手自動分揀裝置
    1.4.1 案例介紹
    1.4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路
    1.4.3 機(jī)械手自動分揀裝置的硬件部分
    1.4.4 機(jī)械手自動分揀裝置的程序編制
  項(xiàng)目小結(jié)
  思考與練習(xí)
項(xiàng)目2 S7-200與變頻器的綜合應(yīng)用
  項(xiàng)目導(dǎo)讀
  2.1 知識鏈接：S7-200的PID控制與變頻器
    2.1.1 PLC模擬量控制
    2.1.2 西門子模擬量輸入/輸出模塊
    2.1.3 PID基本概念
    2.1.4 溫度傳感器及S7-200的溫度模塊
    2.1.5 變頻器的控制原理、頻率給定方式
  2.2 綜合訓(xùn)練一：數(shù)據(jù)塊與PID控制
    2.2.1 整數(shù)計(jì)算指令
    2.2.2 浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算指令
    2.2.3 復(fù)雜數(shù)據(jù)指令
    2.2.4 運(yùn)用數(shù)據(jù)指令解決模擬量輸出案例
    2.2.5 熱電偶與PLC的硬件接線及其數(shù)據(jù)測試
    2.2.6 PID標(biāo)準(zhǔn)指令的應(yīng)用
    2.2.7 PID向?qū)У氖褂?br />  2.3 綜合訓(xùn)練二：S7-200中斷的編程與變頻器應(yīng)用
    2.3.1 中斷概述
    2.3.2 I/0中斷的處理
    2.3.3 用T32中斷控制LED燈
    2.3.4 MM440變頻器的應(yīng)用
  2.4 工程案例：封口包裝機(jī)控制系統(tǒng)
    2.4.1 案例介紹
    2.4.2 封口包裝機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
    2.4.3 封口包裝機(jī)的硬件部分
    2.4.4 封口包裝機(jī)的軟件部分
  項(xiàng)目小結(jié)
  思考與練習(xí)
項(xiàng)目3 S7-300/400在邏輯控制中的應(yīng)用
  項(xiàng)目導(dǎo)讀
  3.1 知識鏈接：S7-300/400硬件結(jié)構(gòu)與軟件基礎(chǔ)
    3.1.1 S7-300/400模塊化結(jié)構(gòu)
    3.1.2 西門子S7-300 PLC
    3.1.3 西門子S7-400 PLC
    3.1.4 STEP 7程序結(jié)構(gòu)的基本原理
    3.1.5 組織塊
    3.1.6 功能塊、功能和數(shù)據(jù)塊
    3.1.7 用戶程序中的調(diào)用體系
    3.1.8 STEP 7基本指令
  3.2 綜合訓(xùn)練一：STEP 7編程軟件的安裝
    3.2.1 STEP 7編程軟件概述
    3.2.2 安裝STEP 7
  3.3 綜合訓(xùn)練二：S7-300安裝與STEP 7的硬件配置
    3.3.1 S7-300 PLC的電氣安裝
    3.3.2 STEP 7硬件配置介紹
    3.4 綜合訓(xùn)練三：簡單開關(guān)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.4.1 送料機(jī)的交流電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制
    3.4.2 鍋爐風(fēng)機(jī)的控制
  3.5 工程案例：灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    3.5.1 案例介紹
    3.5.2 硬件設(shè)計(jì)
    3.5.3 軟件流程設(shè)計(jì)
  項(xiàng)目小結(jié)
  思考與練習(xí)
項(xiàng)目4 S7-300/400在流程控制中的應(yīng)用
  項(xiàng)目導(dǎo)讀
    4.1 知識鏈接：模擬量輸入與輸出基礎(chǔ)
    4.1.1 概況
    4.1.2 S7-300模擬量輸入/輸出
    4.1.3 S7-300溫度模塊
  4.2 綜合訓(xùn)練：模擬量輸入/輸出及規(guī)范化
    4.2.1 液位傳感器的接線及其硬件組態(tài)
    4.2.2 實(shí)際液位值的工程轉(zhuǎn)換與FC105功能
    4.2.3 模擬量輸出轉(zhuǎn)換的數(shù)字表達(dá)方式
    4.2.4 FC106程序塊功能
    4.2.5 模擬量控制中常用的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令介紹
  4.3 工程案例：恒液位PID控制
    4.3.1 控制要求
    4.3.2 PID控制
    4.3.3 軟件編程
  項(xiàng)目小結(jié)
  思考與練習(xí)
項(xiàng)目5 S7-200/300/400與Profibus的綜合應(yīng)用
  項(xiàng)目導(dǎo)讀
  5.1 知識鏈接：Profibus通信控制基礎(chǔ)
    5.1.1 工廠自動化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
    5.1.2 Profibus通信概述
    5.1.3 Profibus硬件
    5.1.4 Profibus-DP與分布式I/O
    5.1.5 應(yīng)用Profibus的優(yōu)點(diǎn)
    5.1.6 設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件GSD
  5.2 綜合訓(xùn)練：S7-200基于EM277的Profibus控制
    5.2.1 EM 277模塊概述
    5.2.2 EM 277作為從站的硬件組態(tài)與軟件編程
    5.2.3 EM 277模塊的軟件編程
  5.3 工程案例：化工廠現(xiàn)場儀表的通信控制
    5.3.1 化工廠現(xiàn)場儀表概況
    5.3.2 某化工廠現(xiàn)場儀表工程
  項(xiàng)目小結(jié)
  思考與練習(xí)
項(xiàng)目6 S7-1200與觸摸屏的綜合應(yīng)用
  項(xiàng)目導(dǎo)讀
  6.1 知識鏈接：S7-1200與KTP觸摸屏
    6.1.1 S7-1200概述
    6.1.2 工業(yè)觸摸屏概述
  6.2 綜合訓(xùn)練一：STEP 7 Basic軟件的安裝
    6.2.1 STEP 7 Basic：V10.5軟件的安裝
    6.2.2 TIA軟件的界面特點(diǎn)
  6.3 綜合訓(xùn)練二：電動機(jī)啟停PLC控制程序的創(chuàng)建
    6.3.1 三相電動機(jī)的直接啟動控制
    6.3.2 電動機(jī)正/反轉(zhuǎn)PLC控制
    6.3.3 三相電動機(jī)的星一三角啟動PLC控制
  6.4 綜合訓(xùn)練三：KTP 600觸摸屏的使用
    6.4.1 任務(wù)說明
    6.4.2 電氣接線
    6.4.3 軟件編程
  6.5 工程案例：全自動定時噴淋系統(tǒng)
    6.5.1 案例介紹
    6.5.2 時鐘和日歷指令
    6.5.3 變量定義與軟件編程
  項(xiàng)目小結(jié)
  思考與練習(xí)
項(xiàng)目7 S7-200/1200 PLC在運(yùn)動控制中的應(yīng)用
  項(xiàng)目導(dǎo)讀
  7.1 知識鏈接：運(yùn)動控制與步進(jìn)電動機(jī)
    7.1.1 運(yùn)動控制的基本架構(gòu)
    7.1.2 S7-200實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制的基礎(chǔ)
    7.1.3 S7-1200實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制的基礎(chǔ)
    7.1.4 驅(qū)動器HB-4020M的特點(diǎn)及其與PLC接線
    7.1.5 步進(jìn)電動機(jī)的基本工作原理及選型
  7.2 綜合訓(xùn)練一：S7-200對步進(jìn)電動機(jī)的控制
    7.2.1 案例介紹
    7.2.2 軟件編程
  7.3 綜合訓(xùn)練二：工藝對象“軸”的組態(tài)與調(diào)試
    7.3.1  S7-1200 PTO的硬件組態(tài)
    7.3.2 組態(tài)工藝“軸”
    7.3.3 通過控制面板調(diào)試工藝“軸”
    7.3.4 診斷工藝“軸”
  7.4 工程案例：通過觸摸屏控制工作臺滑動座電動機(jī)
    7.4.1 案例介紹
    7.4.2 S7-1200的硬件設(shè)計(jì)
    7.4.3 硬件組態(tài)與軟件編程
  項(xiàng)目小結(jié)
  思考與練習(xí)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱為PID控制或調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近80年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其他技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。（1）比例（P）控制比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時，系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項(xiàng)會增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。（3）微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以，對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。

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《自動化綜合實(shí)訓(xùn)教程(西門子S7_PLC)》是高等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材,高職高專自動化類專業(yè)系列教材之一。項(xiàng)目導(dǎo)向物料分揀、恒液位控制等典型項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動硬件設(shè)計(jì)，軟件編程、綜合解決側(cè)重技能簡單到復(fù)雜，入門到實(shí)踐面向就業(yè)西門子S7系列主流PLC。

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