可編程控制器簡明教程

前言

可編程控制器(programmable controller,  PLC)是融計算機(jī)（computer）技術(shù)、控制（controller）技術(shù)和通信（communication）技術(shù)（即3C技術(shù)）為一體,專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制裝置,具有功能強(qiáng)、可靠性高、能耗低、維護(hù)方便、使用靈活和易于學(xué)習(xí)、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)。它替代了繼電-接觸器控制成為了新一代通用的主要工業(yè)控制裝置，近年來在世界范圍內(nèi)的冶金、機(jī)械制造、化工、交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。自1969年P(guān)LC問世以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，廠家爭相生產(chǎn)PLC產(chǎn)品。目前在我國，西門子公司的S7-300/400系列PLC在大中型規(guī)模的PLC產(chǎn)品市場中占有率最高，在各行各業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛。為了使讀者，尤其是初學(xué)者，能夠盡快地學(xué)習(xí)并掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟、編程方法，我們編寫了本書。本書以西門子公司S7-300系列PLC作為樣機(jī)。作者總結(jié)了多年從事工科教育教學(xué)的經(jīng)驗，整理了有關(guān)的教學(xué)資料，并根據(jù)教學(xué)要求及人們學(xué)習(xí)的習(xí)慣和特點(diǎn)，以培養(yǎng)和提高讀者的PLC應(yīng)用能力為目標(biāo)。書中采用循序漸進(jìn)的方法，在重要的知識點(diǎn)都配合了相應(yīng)的例題，圖文并茂，深入淺出地講解了可編程控制器的工作原理、硬件的結(jié)構(gòu)、軟件的組成、指令系統(tǒng)、通信與網(wǎng)絡(luò)等，以及S7-300/400的編程軟件STEP 7的使用方法。并且介紹了S7-300系列PLC的最新的產(chǎn)品。每章還配有適當(dāng)?shù)牧?xí)題與思考題幫助讀者加深理解相關(guān)內(nèi)容。使讀者學(xué)有所得，有成就感，不斷提升學(xué)習(xí)的興趣?？删幊炭刂破魇且婚T實用性極強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程，PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用的主要內(nèi)容就是如何利用PLC來控制電機(jī)和其他執(zhí)行電器的動作，因此，書后還設(shè)有實驗與實訓(xùn)的有關(guān)內(nèi)容和訓(xùn)練項目。采用這些實驗與實訓(xùn)的訓(xùn)練項目對讀者進(jìn)行分析問題和解決問題的能力的培養(yǎng)，提高PLC的應(yīng)用能力。全書共分為8章。第1章為概述，介紹了可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展、分類和特點(diǎn)及應(yīng)用等；第2章為繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，介紹了常用低壓電器、各種接觸器和繼電器、常用的典型的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計；第3章為PLC控制系統(tǒng)，介紹了PLC控制系統(tǒng)的組成和分類、PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)、可編程控制器的工作原理、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟等；第4章為SIMATIC S7-300系列PLC，介紹了S7-300系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、各種模塊的功能和技術(shù)特性；第5章為基本指令系統(tǒng)及編程，主要介紹了S7-300的指令系統(tǒng)梯形圖指令、指令表指令的功能和用法，編程方法；第6章為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用舉例，介紹PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，并輔以實例說明；第7章為實驗與實訓(xùn)，介紹了S7-300/400的編程軟件STEP 7的使用方法、實驗與實訓(xùn)的訓(xùn)練項目。

內(nèi)容概要

　　本書采用循序漸進(jìn)的方法，深入淺出地介紹了可編程控制器的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、軟件組成、指令系統(tǒng)、通信與網(wǎng)絡(luò)，以及S7-300/400的編程軟件STEP7的使用方法。為增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，每章還配有適當(dāng)?shù)牧?xí)題與思考題幫助讀者加深理解相關(guān)內(nèi)容，書后還設(shè)有實驗與實訓(xùn)的環(huán)節(jié)的有關(guān)內(nèi)容和訓(xùn)練項目?！　”緯鴥?nèi)容注重理論與實際相結(jié)合，系統(tǒng)性和實用性較強(qiáng)，可作為自動化、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)、生產(chǎn)過程自動化、機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、數(shù)控技術(shù)、自動化生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)械制造與自動化等專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)控制技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員的培訓(xùn)教材和參考用書。

書籍目錄

第1章 概述11.1 可編程序控制器概述11.1.1 可編程序控制器的誕生與發(fā)展11.1.2 可編程序控制器的發(fā)展21.2 可編程序控制器的定義及特點(diǎn)31.2.1 可編程序控制器的定義31.2.2 可編程序控制器的特點(diǎn)41.3 可編程序控制器的分類和功能51.3.1 可編程序控制器的分類51.3.2 可編程序控制器的功能81.4 可編程序控制器的技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用91.4.1 可編程序控制器的技術(shù)指標(biāo)91.4.2 可編程序控制器的應(yīng)用10思考與練習(xí)題11第2章 繼電器、接觸器控制系統(tǒng)122.1 常用低壓電器122.1.1 接觸器122.1.2 繼電器152.1.3 常用的開關(guān)電器202.1.4 熔斷器222.1.5 主令電器242.1.6 常用低壓電器故障的排除272.2 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則292.2.1 常用電氣設(shè)備圖形符號及文字符號302.2.2 電氣原理圖302.2.3 電氣元件布置圖322.2.4 電氣安裝接線圖322.3 三相異步電動機(jī)電氣控制線路332.3.1 三相異步電動機(jī)的基本控制電路342.3.2 三相異步電動機(jī)的啟動控制電路392.3.3 異步電動機(jī)的制動控制電路41思考與練習(xí)題43可編程控制器簡明教程目錄第3章 PLC控制系統(tǒng)453.1 控制系統(tǒng)概述453.2 PLC控制系統(tǒng)的分類453.3 PLC控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)463.3.1 可編程控制器463.3.2 輸入/輸出設(shè)備473.3.3 外部設(shè)備473.3.4 擴(kuò)展模塊483.4 PLC控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)493.4.1 系統(tǒng)程序493.4.2 用戶程序493.5 可編程序控制器（主機(jī)）的工作原理503.5.1 可編程控制器的基本概念503.5.2 可編程控制器的工作過程513.5.3 可編程序控制器PLC控制系統(tǒng)的工作原理533.5.4 PLC控制系統(tǒng)的中斷處理553.6 可編程序控制器的編程語言563.6.1 梯形圖563.6.2 指令表593.6.3 功能塊圖593.6.4 順序功能流程圖603.7 可編程序控制器的程序603.7.1 邏輯塊603.7.2 數(shù)據(jù)塊623.7.3 參數(shù)塊623.8 可編程序控制器的程序結(jié)構(gòu)633.8.1 線性化程序633.8.2 結(jié)構(gòu)化程序633.9 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計63思考與練習(xí)題65第4章 SIMATIC S7-300系列PLC664.1 概述664.2 SIMATIC S7-300系列PLC的基本構(gòu)成674.2.1 SIMATIC S7-300 PLC的主要功能674.2.2 SIMATIC S7-300 PLC的基本構(gòu)成684.2.3 S7-300 PLC的硬件配置694.2.4 S7-300 PLC模塊的地址714.2.5 S7-300 PLC的存儲器754.3 S7-300 系列PLC模塊774.3.1 電源模塊774.3.2 CPU模塊804.3.3 接口模塊894.3.4 數(shù)字量模塊（DI/DO） 904.3.5 模擬量模塊（AI/AO） 974.3.6 功能模塊1084.3.7 通信模塊1104.3.8 特殊模塊及其他1114.4 S7-300模塊的電流耗量和功率損耗113思考與練習(xí)題115第5章 基本指令系統(tǒng)及編程1175.1 指令結(jié)構(gòu)1175.1.1 指令1175.1.2 操作數(shù)的存儲1185.1.3 狀態(tài)字結(jié)構(gòu)及其含義1195.2 位邏輯指令1215.2.1 位邏輯運(yùn)算指令1215.2.2 位操作指令1255.2.3 位測試指令1315.2.4 位邏輯指令編程舉例1345.2.5 觸點(diǎn)的串并聯(lián)組合1395.3 尋址方式1415.3.1 立即尋址1415.3.2 直接尋址1415.3.3 存儲器間接尋址1425.3.4 寄存器間接尋址1435.4 定時器1445.4.1 定時器概述1445.4.2 定時器的種類和定時特點(diǎn)1465.4.3 定時器啟動指令1475.4.4 定時器指令的使用1495.4.5 定時器編程舉例1535.5 計數(shù)器1555.5.1 計數(shù)器概述1555.5.2 計數(shù)器種類和計數(shù)特點(diǎn)1565.5.3 計數(shù)器指令1565.5.4 計數(shù)器指令的使用1575.5.5 計數(shù)器編程舉例1605.6 數(shù)據(jù)處理指令1615.6.1 裝入和傳送指令1615.6.2 方塊傳送指令1635.6.3 比較指令1645.6.4 移位和循環(huán)移位指令1685.7 轉(zhuǎn)換指令1765.7.1 BCD與整數(shù)間的轉(zhuǎn)換1765.7.2 整數(shù)轉(zhuǎn)換為長整數(shù)1785.7.3 實數(shù)和長整數(shù)間的轉(zhuǎn)換1795.7.4 數(shù)的取反和求補(bǔ)1825.7.5 累加器和地址寄存器操作指令1845.8 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令1875.8.1 加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算指令1875.8.2 實數(shù)算術(shù)運(yùn)算1915.8.3 字邏輯運(yùn)算指令1935.9 控制指令1955.9.1 邏輯控制指令1955.9.2 程序控制指令2005.9.3 主控繼電器指令202思考與練習(xí)題203第6章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用舉例2076.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計概述2076.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計原則2076.1.2 系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的主要步驟2086.1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容2086.2 PLC的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求2166.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例2166.3.1 十字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計2166.3.2 PLC控制起重機(jī)動作機(jī)構(gòu)設(shè)計220思考與練習(xí)題228第7章 實驗與實訓(xùn)2317.1 S7-300PLC編程軟件STEP 72317.1.1 安裝STEP 72327.1.2 SIMATIC Manager（管理器）窗口2337.1.3 啟動和退出SIMATIC Manager2347.1.4 建立項目2347.1.5 設(shè)置參數(shù)2407.1.6 硬件組態(tài)的保存、下載和上傳2427.1.7 編輯程序2447.1.8 保存、下載程序2497.1.9 測試程序2507.1.10 編輯器的設(shè)置2557.1.11 結(jié)構(gòu)化編程2587.1.12 中斷組織塊2607.2 實驗項目2637.2.1 STEP 7的使用環(huán)境及S7-300的組態(tài)2637.2.2 簡單位邏輯控制2647.2.3 定時器指令2657.2.4 計數(shù)器指令2667.2.5 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令2677.2.6 數(shù)據(jù)處理指令2687.2.7 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計2697.3 實訓(xùn)項目2707.3.1 雙門通道控制2707.3.2 化學(xué)反應(yīng)器的PLC控制2717.3.3 傳送帶控制2727.3.4 裝卸料小車多方式運(yùn)行的PLC控制2737.3.5 水泵控制2747.3.6 水箱水位控制2747.3.7 自動藥片裝瓶機(jī)控制2757.3.8 全自動洗衣機(jī)的PLC控制2767.3.9 某電動單梁起重機(jī)質(zhì)量檢測系統(tǒng)的PLC控制2777.3.10 三層電梯的PLC控制278參考文獻(xiàn)280

章節(jié)摘錄

插圖：在短短的20多年中，PLC得到了飛速發(fā)展，并在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，已成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主導(dǎo)通用控制器。PLC能如此迅速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，其還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。其主要特點(diǎn)如下。1.編程方法簡單易學(xué)可編程序控制器使用最多的編程語言是梯形圖，梯形圖語言實際上是一種面向用戶的高級語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序?？删幊绦蚩刂破髟趫?zhí)行梯形圖程序時，應(yīng)先用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后再去執(zhí)行。2.功能強(qiáng)，性能價格比高一臺小型可編程序控制器內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，它具有很高的性能價格比?？删幊绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制與集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。可編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線?？删幊绦蚩刂破饔休^強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。

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《可編程控制器簡明教程》由清華大學(xué)出版社出版。

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