電氣與可編程控制器原理及應(yīng)用

前言

　　可編程序控制器（PLC）自20世紀(jì)70年代誕生以來(lái)，得到了極其高速的發(fā)展，在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，是一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置。它以功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程和適于在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。目前PLC在我國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，尤其是小型和微型PLC產(chǎn)品，使用十分方便，備受電氣工程技術(shù)人員的歡迎?！　〗陙?lái)PLC的新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為了適應(yīng)這種情況，使讀者盡快地了解并掌握這些新技術(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)踐中去，我們幾位長(zhǎng)期從事PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用的教師合作撰寫(xiě)了該書(shū)。本書(shū)系統(tǒng)地介紹了PLC的工作原理、特點(diǎn)與硬件結(jié)構(gòu)，以目前廣泛使用的西門(mén)子S7?200系列小型PLC為主，介紹PLC的編程元件與指令系統(tǒng)、分析各種PLC程序設(shè)計(jì)方法，給出大量的常用基本環(huán)節(jié)編程。對(duì)于PLC的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試、組態(tài)軟件及其應(yīng)用與SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)也作了重點(diǎn)介紹。對(duì)PLC的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)分析?！　”緯?shū)由淺入深，通俗易懂，案例豐富；從單臺(tái)PLC過(guò)渡到PLC網(wǎng)絡(luò)；從指令學(xué)習(xí)過(guò)渡到利用PLC進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)；從PLC控制到利用組態(tài)軟件和PLC開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，使讀者對(duì)于PLC的應(yīng)用從設(shè)備和裝置級(jí)過(guò)渡到系統(tǒng)級(jí)，應(yīng)用的廣度和深度逐步深入?！　榉奖憬虒W(xué)，本書(shū)配套的電子課件可免費(fèi)提供給采用本書(shū)作為教材的相關(guān)院校使用，如有需要，請(qǐng)發(fā)郵件至cipedu@163?com索取?！　”緯?shū)的第1、2、3、5、6章和附錄由郭丙君編著，第4章由郭丙君和王華忠編著，第7章由孫京誥編著，第8章由王華忠編著。全書(shū)由王華忠統(tǒng)稿。　　本書(shū)的出版得到了華東理工大學(xué)教材出版基金和教務(wù)處的支持，在此表示感謝?！　∮捎诰幷咚接邢?，加之時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在不當(dāng)之處，懇請(qǐng)有關(guān)專(zhuān)家和廣大讀者不吝賜教?！　【幷摺　?011年12月于華東理工大學(xué)

內(nèi)容概要

　　本書(shū)首先介紹了常用的低壓電器和電氣控制系統(tǒng)，然后系統(tǒng)地介紹了PLC的基本組成、工作原理及其應(yīng)用技術(shù)。以西門(mén)子S7?200系列小型PLC為主，深入介紹了其組成、指令系統(tǒng)、I/O系統(tǒng)和特殊功能I/O模塊。對(duì)S7?200的編程語(yǔ)言、編程方法和PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)也作了分析和介紹。對(duì)組態(tài)軟件、SCADA系統(tǒng)及將組態(tài)軟件與PLC用于SCADA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)也作了闡述。本書(shū)通過(guò)對(duì)應(yīng)用實(shí)例的深入分析可使讀者掌握PLC的基本原理和編程方法，熟練利用PLC和組態(tài)軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
本書(shū)可作為普通高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電子信息工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材，也可作為各類(lèi)成人教育PLC課程的教材。對(duì)于從事PLC應(yīng)用的工程技術(shù)人員也是一本實(shí)用的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

緒論
　0.1 控制裝置的發(fā)展
　0.2 課程的性質(zhì)、內(nèi)容與任務(wù)
1 常用低壓電器
　1.1 概述
　　1.1.1 電器的定義與分類(lèi)
　　1.1.2 低壓電器發(fā)展概況
　　1.1.3 低壓電器電磁機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)
　　1.1.4 觸點(diǎn)系統(tǒng)
　　1.1.5 滅弧系統(tǒng)
　1.2 接觸器
　　1.2.1 接觸器結(jié)構(gòu)和工作原理
　　1.2.2 接觸器的型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)
　1.3 繼電器
　　1.3.1 電流電壓繼電器
　　1.3.2 中間繼電器
　　1.3.3 熱繼電器
　　1.3.4 時(shí)間繼電器
　　1.3.5 速度繼電器
　　1.3.6 液位繼電器
　1.4 熔斷器
　1.5 低壓開(kāi)關(guān)和低壓斷路器
　　1.5.1 低壓斷路器
　　1.5.2 漏電保護(hù)器
　　1.5.3 低壓隔離器
　1.6 主令電器
　　1.6.1 按鈕
　　1.6.2 行程開(kāi)關(guān)
　　1.6.3 接近開(kāi)關(guān)
　　1.6.4 凸輪控制器
　　1.6.5 主令控制器
　　習(xí)題與思考題
2 電氣控制基本線路與設(shè)計(jì)
　2.1 電氣控制線路的繪制
　　2.1.1 電氣原理圖
　　2.1.2 電氣元件布置圖
　　2.1.3 電氣安裝接線圖
　2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)控制
　　2.2.1 啟動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)和停止控制環(huán)節(jié)
　　2.2.2 可逆控制和互鎖環(huán)節(jié)
　　2.2.3 順序控制環(huán)節(jié)
　2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)控制
　2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制
　　2.4.1 三相籠型電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速控制
　　2.4.2 繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速控制
　2.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制
　　2.5.1 三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制
　　2.5.2 三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制
　2.6 其他典型控制環(huán)節(jié)
　2.7 電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法
　　2.7.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法
　　2.7.2 邏輯設(shè)計(jì)法
　　2.7.3 原理圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
　　習(xí)題與思考題
3 PLC的組成與工作原理
　3.1 可編程控制器概述
　3.2 可編程控制器的組成
　3.3 可編程控制器的工作原理
　3.4 主要的可編程控制器產(chǎn)品及其分類(lèi)
　3.5 S7-200PLC系統(tǒng)的基本組成
　　3.5.1 基本單元
　　3.5.2 個(gè)人計(jì)算機(jī)或編程器
　　3.5.3 STEP7-Micro/WIN32編程軟件
　　3.5.4 通信電纜
　　3.5.5 人機(jī)界面
　3.6 S7-200PLC的接口模塊
　　3.6.1 數(shù)字量擴(kuò)展模塊
　　3.6.2 模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊
　　3.6.3 熱電偶、熱電阻擴(kuò)展模塊
　　3.6.4 PROFIBUS-DP擴(kuò)展模塊
　　3.6.5 SIMATICNETCP243-2通信處理器
　　3.6.6 智能擴(kuò)展模塊
　3.7 S7-200PLC的系統(tǒng)配置
　　3.7.1 S7-200PLC的基本配置
　　3.7.2 S7-200PLC的擴(kuò)展配置
　　習(xí)題與思考題
4 PLC基本指令
　4.1 可編程控制器的編程語(yǔ)言與IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)
　　4.1.1 傳統(tǒng)的可編程控制器編程語(yǔ)言及不足
　　4.1.2 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生
　　4.1.3 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)
　　4.1.4 IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的5種編程語(yǔ)言
　　4.1.5 基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件
　　4.1.6 SIMATIC指令集與IEC61131-3指令集
　　4.1.7 可編程控制器的程序結(jié)構(gòu)
　4.2 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類(lèi)型與尋址方式
　　4.2.1 數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中存取的方式
　　4.2.2 不同存儲(chǔ)區(qū)的尋址
　　4.2.3 直接尋址與間接尋址
　　4.2.4 絕對(duì)地址與符號(hào)地址
　4.3 S7-200PLC的基本指令及編程方法
　　4.3.1 位邏輯指令
　　4.3.2 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令
　　4.3.3 比較操作指令
　4.4 功能圖及步進(jìn)控制指令
　　4.4.1 功能圖主要類(lèi)型
　　4.4.2 功能圖及步進(jìn)控制指令應(yīng)用實(shí)例
　　習(xí)題與思考題
5 PLC功能指令
　5.1 功能指令的基本形式
　5.2 功能指令及其應(yīng)用
　　5.2.1 運(yùn)算指令
　　5.2.2 數(shù)據(jù)處理指令
　　5.2.3 表功能指令
　　5.2.4 轉(zhuǎn)換指令
　　5.2.5 程序控制類(lèi)指令
　　5.2.6 特殊指令
　　習(xí)題與思考題
6 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　6.1 PLC程序設(shè)計(jì)的常用方法
　　6.1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法
　　6.1.2 邏輯設(shè)計(jì)法
　　6.1.3 狀態(tài)分析法
　　6.1.4 利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)法
　6.2 PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
　　6.2.1 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)步驟
　　6.2.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)流程
　6.3 常用基本環(huán)節(jié)編程
　6.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟
　　6.4.1 控制設(shè)計(jì)原則
　　6.4.2 控制設(shè)計(jì)內(nèi)容
　　6.4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的主要步驟
　6.5 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　6.5.1 PLC的選型
　　6.5.2 PLC容量估算
　　6.5.3 I/O模塊的選擇
　　6.5.4 分配輸入/輸出點(diǎn)
　6.6 PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　6.6.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求
　　6.6.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置
　　6.6.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)和調(diào)試
　　6.6.4 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序
　6.7 自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)
　　6.7.1 自動(dòng)生產(chǎn)線穿銷(xiāo)釘單元
　　6.7.2 自動(dòng)生產(chǎn)線檢測(cè)單元
　　6.7.3 自動(dòng)生產(chǎn)線加蓋單元
　　習(xí)題與思考題
7 PLC通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　7.1 PLC通信的基本概念
　　7.1.1 基本概念和術(shù)語(yǔ)
　　7.1.2 差錯(cuò)控制
　　7.1.3 通信介質(zhì)
　　7.1.4 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)
　7.2 工業(yè)局域網(wǎng)基礎(chǔ)
　　7.2.1 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　7.2.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)
　　7.2.3 IEEE802通信標(biāo)準(zhǔn)
　　7.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線
　7.3 S7-200CPU所支持的通信協(xié)議
　　7.3.1 PPI協(xié)議
　　7.3.2 MPI協(xié)議
　　7.3.3 PROFIBUS協(xié)議
　　7.3.4 TCP/IP協(xié)議
　7.4 S7-200通信部件介紹
　　7.4.1 通信端口
　　7.4.2 PC／PPI電纜
　　7.4.3 網(wǎng)絡(luò)連接器
　　7.4.4 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜
　　7.4.5 網(wǎng)絡(luò)中繼器
　　7.4.6 EM277PROFIBUS-DP模塊
　　7.4.7 S7-200通信的硬件選擇
　7.5 S7-200PLC的通信
　　7.5.1 概述
　　7.5.2 利用PPI協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信
　　7.5.3 利用MPI協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信
　　7.5.4 利用PROFIBUS協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信
　　7.5.5 利用ModBus協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信
　　7.5.6 工業(yè)以太網(wǎng)
　　習(xí)題與思考題
　8 組態(tài)軟件及其在SCADA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用
　8.1 SCADA系統(tǒng)概述
　　8.1.1 什么是SCADA系統(tǒng)
　　8.1.2 SCADA系統(tǒng)組成
　　8.1.3 SCADA系統(tǒng)的發(fā)展
　　8.1.4 SCADA系統(tǒng)應(yīng)用
　8.2 組態(tài)軟件技術(shù)
　　8.2.1 組態(tài)軟件概述
　　8.2.2 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)與功能部件
　　8.2.3 用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)SCADA系統(tǒng)上位機(jī)人機(jī)界面
　8.3 組態(tài)王及其應(yīng)用
　　8.3.1 組態(tài)王軟件介紹
　　8.3.2 組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)
　　8.3.3 用組態(tài)王開(kāi)發(fā)上位機(jī)人機(jī)界面一般過(guò)程
　8.4 組態(tài)王與外部設(shè)備通信及配置
　　8.4.1 組態(tài)王與外部設(shè)備通信概述
　　8.4.2 組態(tài)王與S7-200的通信方式
　　8.4.3 組態(tài)王與外部設(shè)備通信配置舉例
　8.5 組態(tài)王人機(jī)界面開(kāi)發(fā)實(shí)例分析
　　8.5.1 人機(jī)界面開(kāi)發(fā)概述
　　8.5.2 人機(jī)界面開(kāi)發(fā)實(shí)例分析
　　習(xí)題與思考題
附錄A 特殊寄存器（SM）標(biāo)志位
附錄B STEP7-Micro/WIN32編程軟件使用
附錄C S7-200仿真軟件的使用
附錄D 課程設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)

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