PLC原理與應(yīng)用

前言

可編程邏輯控制器（PLC）是在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛的控制設(shè)備，因此，掌握PLC的使用方法是高職院校機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的基本要求。一般本、專(zhuān)科院校的相關(guān)專(zhuān)業(yè)也有PLC的課程，高職院校原來(lái)也選用本、專(zhuān)科的PLC教材。我們發(fā)現(xiàn)，高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握PLC知識(shí)顯得很困難、學(xué)時(shí)總覺(jué)得不夠用。老師教得辛苦，學(xué)生學(xué)得吃力。其他課程的情況也相似。如何教、如何學(xué)是高職院校師生面臨的重要課題，需要盡快加以研究和解決，而高職院校師生也在不斷探索。目前，以工作過(guò)程導(dǎo)向?yàn)楹诵牡恼n程體系改革在高職院校中普遍展開(kāi)，并取得了一定的效果。本書(shū)基于工作過(guò)程導(dǎo)向，具體地說(shuō)，是以工作案例為核心展開(kāi)知識(shí)體系：首先將學(xué)生帶入工作情境，讓學(xué)生知道要做什么，明確工作任務(wù)，然后帶領(lǐng)學(xué)生解決問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，用到什么知識(shí)就教授什么知識(shí)，不作抽象的知識(shí)演繹，只作具體的知識(shí)陳述；之后有檢查評(píng)價(jià)或者拓展訓(xùn)練，讓學(xué)生自我考核，仔細(xì)想想自己是否已經(jīng)學(xué)明白，并在拓展訓(xùn)練中檢驗(yàn)自己是否會(huì)動(dòng)手做。所有工作案例都經(jīng)過(guò)細(xì)致遴選，我們努力使其覆蓋PLC的基本知識(shí)范圍。我們認(rèn)為教育的基本功能是教會(huì)學(xué)生，因此，以學(xué)生為本絕對(duì)不能是一句空話，重要的是了解學(xué)生。但是，了解學(xué)生也絕不是一件輕輕松松的事。我們不敢說(shuō)已經(jīng)了解了學(xué)生，選擇的這些案例是否能讓學(xué)生在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)學(xué)會(huì)，并能學(xué)得輕松、學(xué)得扎實(shí)，有待于實(shí)際的檢驗(yàn)。本書(shū)共分8章和3個(gè)附錄。其主要內(nèi)容說(shuō)明如下。第1章介紹電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)。包括工業(yè)控制中常用電氣設(shè)備的應(yīng)用知識(shí)及三相交流電機(jī)的基本控制線路。第2章介紹S7.2 00系列PLC的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，通過(guò)簡(jiǎn)單的燈的控制實(shí)現(xiàn)使讀者理解PLC的工作過(guò)程。第3章以$7-200系列PLC的基本指令為主線，以任務(wù)實(shí)現(xiàn)為核心，使讀者在熟悉指令的基礎(chǔ)上逐步完成任務(wù)，體會(huì)完整的控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。第4章分別以彩環(huán)控制系統(tǒng)和機(jī)械手控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)向，介紹S7-200系列PLC功能指令的移位指令、高速計(jì)數(shù)器指令和高速脈沖指令。第5章以運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)向，介紹$7-200系列：PLC的順序控制繼電器指令。第6章以材料分揀系統(tǒng)和平面?zhèn)}儲(chǔ)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)向，分別介紹工業(yè)控制中常見(jiàn)的變頻器、開(kāi)關(guān)式傳感器、電磁閥和步進(jìn)電機(jī)等設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)，并介紹了兩臺(tái)$7-200系列PLC的通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程。第7章以對(duì)PLC控制電動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控為例介紹了工業(yè)控制中常用的組態(tài)監(jiān)控軟件力控，以基于PLC的搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹MCGS組態(tài)軟件的使用過(guò)程。第8章以咖啡自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)向，介紹PLC的串行通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程及PLC與IC卡讀寫(xiě)器的自由端口通信方法。

內(nèi)容概要

本書(shū)以西門(mén)子S7-200系列PLC為對(duì)象，在系統(tǒng)介紹PLC的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、系統(tǒng)的資源配置、指令系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)組成的基礎(chǔ)上，闡述了PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法和技巧。以設(shè)計(jì)案例導(dǎo)入——基礎(chǔ)知識(shí)——案例實(shí)現(xiàn)過(guò)程——常見(jiàn)問(wèn)題解析為主線講解了PLC工業(yè)系統(tǒng)中常用的傳感器、電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、變頻器及組態(tài)軟件的監(jiān)控模擬和串行通信等應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，填補(bǔ)了高職高專(zhuān)教材在這方面的空白。    本書(shū)在結(jié)構(gòu)上摒棄以往以學(xué)科知識(shí)為系統(tǒng)、理論與實(shí)踐分離的教材結(jié)構(gòu)，以符合職業(yè)教育特點(diǎn)的、從具體到抽象、從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的“工作過(guò)程導(dǎo)向”的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)組織教材，融“教、學(xué)、做”為一體，工學(xué)結(jié)合。    本書(shū)可作為高職院校機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材，也可以作為從事有關(guān)PLC技術(shù)的工程人員的參考用書(shū)，同時(shí)還可作為職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校的培訓(xùn)教材。

書(shū)籍目錄

第1章  電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  1  1.1  電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)電氣控制設(shè)計(jì)  1    1.1.1  電動(dòng)機(jī)與開(kāi)關(guān)、按鈕、接觸器  2    1.1.2  電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制線路實(shí)現(xiàn)過(guò)程  15  1.2  電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行電氣控制設(shè)計(jì)  17    1.2.1  自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)和接觸器的自鎖  19    1.2.2  自鎖控制  21    1.2.3  電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行電氣控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程  22  1.3  電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電氣控制設(shè)計(jì)  24    1.3.1  繼電器  25    1.3.2  聯(lián)鎖控制  30    1.3.3  電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電氣控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程  31    1.3.4  拓展實(shí)訓(xùn)--工作臺(tái)自動(dòng)往返電氣控制設(shè)計(jì)  34  1.4  電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)電氣控制設(shè)計(jì)  39    1.4.1  時(shí)間繼電器  40    1.4.2  電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)電氣控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程  44  1.5  實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題解析  46  本章小結(jié)  47  思考與練習(xí)  47第2章  燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)--S7-200系列PLC的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)  49  2.1  燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  49  2.2  PLC基礎(chǔ)知識(shí)  50    2.2.1  認(rèn)識(shí)PLC  50    2.2.2  S7-200系列PLC的端子接線  50    2.2.3  S7-200系列PLC編程軟件STEP 7-Micro/WIN  53  2.3  燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程  54    2.3.1  工作計(jì)劃  54    2.3.2  操作分析  57  2.4  拓展實(shí)訓(xùn)--電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行PLC控制系統(tǒng)  62    2.4.1  電氣原理圖設(shè)計(jì)  63    2.4.2  程序編寫(xiě)  64    2.4.3  系統(tǒng)運(yùn)行  64  2.5  實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題解析  66  本章小結(jié)  67  思考與練習(xí)  67第3章  西門(mén)子S7-200系列PLC基本指令和程序設(shè)計(jì)  69  3.1  燈的兩地控制設(shè)計(jì)  69    3.1.1  指令基礎(chǔ)--位邏輯指令（一）  75    3.1.2  兩地?zé)艨刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程  87    3.1.3  拓展實(shí)訓(xùn)  90  3.2  自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  96    3.2.1  指令基礎(chǔ)--位邏輯指令（二）  96    3.2.2  自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程  98    3.2.3  拓展實(shí)訓(xùn)  101  3.3  交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  106    3.3.1  定時(shí)器指令  106    3.3.2  交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  110    3.3.3  拓展實(shí)訓(xùn)  113  3.4  啤酒灌裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)  114    3.4.1  計(jì)數(shù)器指令  115    3.4.2  啤酒灌裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)過(guò)程  118    3.4.3  拓展實(shí)訓(xùn)  120  3.5  兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)和手動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  123    3.5.1  程序控制指令  123    3.5.2  兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)和手動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程  129    3.5.3  拓展實(shí)訓(xùn)  131  3.6  實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題解析  134  本章小結(jié)  135  思考與練習(xí)  135第4章  彩環(huán)控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)  137  4.1  彩環(huán)控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)  137  4.2  基本功能指令  138    4.2.1  傳送指令介紹  138    4.2.2  移位指令  141  4.3  彩環(huán)控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)過(guò)程  146    4.3.1  工作過(guò)程  146    4.3.2  操作分析  147    4.3.3  檢查與評(píng)估  150  4.4  機(jī)械手控制系統(tǒng)  151  4.5  高速計(jì)數(shù)器指令和高速脈沖指令  153    4.5.1  高速計(jì)數(shù)器指令  153    4.5.2  拓展實(shí)訓(xùn)--控制機(jī)械手底盤(pán)旋轉(zhuǎn)30°  163    4.5.3  高速脈沖指令  168    4.5.4  拓展實(shí)訓(xùn)--驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂沿Y軸上升10cm  183  4.6  機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程  186    4.6.1  工作過(guò)程  186    4.6.2  操作分析  187    4.6.3  檢查與評(píng)估  195  4.7  實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題解析  196  本章小結(jié)  197  思考與練習(xí)  197第5章  運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  199  5.1  運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  199  5.2  S7-200系列PLC的順序控制繼電器指令  202    5.2.1  順序控制繼電器指令  202    5.2.2  順序控制指令的使用方法  203  5.3  運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程  211    5.3.1  工作過(guò)程  211    5.3.2  操作分析  211  5.4  拓展實(shí)訓(xùn)  216    5.4.1  運(yùn)料小車(chē)的擴(kuò)展  216    5.4.2  三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)  218  5.5  實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題解析  221  本章小結(jié)  222  思考與練習(xí)  223第6章  材料分揀和平面?zhèn)}儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)  225  6.1  傳送帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)  225    6.1.1  材料分揀與平面?zhèn)}儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹  226    6.1.2  松下VF0變頻器基礎(chǔ)  228    6.1.3  拓展實(shí)訓(xùn)  232    6.1.4  S7-200控制變頻器及其傳送帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程  236  6.2  基于S7-200系列PLC的貨物分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)  239    6.2.1  常用傳感器介紹  240    6.2.2  基于S7-200系列PLC的貨物分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程  246  6.3  S7-200系列PLC的氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)  251    6.3.1  電磁閥介紹  253    6.3.2  S7-200系列PLC的氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程  255  6.4  兩臺(tái)PLC的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)  261    6.4.1  網(wǎng)絡(luò)通信指令  262    6.4.2  兩個(gè)S7-200系列PLC通信實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程  266  6.5  拓展實(shí)訓(xùn)--材料分揀和平面?zhèn)}儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)  272    6.5.1  工作過(guò)程  272    6.5.2  操作分析  273  6.6  實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題解析  281  本章小結(jié)  282  思考與練習(xí)  283第7章  PLC和工業(yè)組態(tài)軟件  284  7.1  三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)  284    7.1.1  PLC控制電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)  284    7.1.2  PLC與組態(tài)軟件控制電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)  288    7.1.3  檢查與評(píng)估  302  7.2  基于PLC和MCGS組態(tài)軟件的搶答系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)  302    7.2.1  用PLC實(shí)現(xiàn)搶答器  304    7.2.2  用MCGS組態(tài)軟件構(gòu)建搶答器上位系統(tǒng)  308    7.2.3  檢查與評(píng)估  322  7.3  拓展實(shí)訓(xùn)--電動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)  323  7.4  常見(jiàn)問(wèn)題解析  325  本章小結(jié)  325  思考與練習(xí)  326第8章  PLC的串行通信  327  8.1  咖啡自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)  327  8.2  PC與兩臺(tái)PLC組成的串行通信網(wǎng)絡(luò)  334  8.3  兩臺(tái)S7-200系列PLC通信  336  8.4  S7-200系列PLC與IC卡讀寫(xiě)器自由端口通信  339  8.5  拓展實(shí)訓(xùn)--基于S7-200的門(mén)禁系統(tǒng)  366    8.5.1  電動(dòng)門(mén)部分  367    8.5.2  PLC部分  368    8.5.3  力控組態(tài)軟件部分  370  8.6  實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題解析  370  本章小結(jié)  371  思考與練習(xí)  371附錄A  S7-200系列PLC接線端子  372附錄B  S7-200特殊存儲(chǔ)器SM標(biāo)志位  375附錄C  松下VF0變頻器功能參數(shù)一覽  379參考文獻(xiàn)  380

章節(jié)摘錄

插圖：1）按用途和控制對(duì)象可分為配電電器和控制電器·低壓配電電器。這類(lèi)電器主要用于低壓供電系統(tǒng)，包括刀開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、空氣斷路器和熔斷器等。對(duì)配電電器的主要技術(shù)要求是斷流能力強(qiáng)、限流效果好；在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確、工作可靠；有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性?！さ蛪嚎刂齐娖?。這類(lèi)電器主要用于電力拖動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括接觸器、控制按鈕和各種控制繼電器等。對(duì)控制電器的主要技術(shù)要求是操作頻率高、電器和機(jī)械壽命長(zhǎng)、有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換能力。2）按操作方式可分為自動(dòng)電器和手動(dòng)電器·自動(dòng)電器。通過(guò)電磁（或壓縮空氣）做功來(lái)完成接通、分?jǐn)?、啟?dòng)、反向和停止等動(dòng)作的電器稱(chēng)為自動(dòng)電器。常用的自動(dòng)電器有接觸器、繼電器等?！な謩?dòng)電器。通過(guò)人力做功來(lái)完成接通、分?jǐn)唷?dòng)、反向和停止等動(dòng)作的電器稱(chēng)為手動(dòng)電器。常用的手動(dòng)電器有刀開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和控制按鈕等。3）按工作原理可分為電磁式電器和非電量控制電器·電磁式電器。這類(lèi)電器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的，它包括交直流接觸器、電磁式繼電器等?！し请娏靠刂齐娖鳌＿@類(lèi)電器是以非電物理量作為控制量進(jìn)行工作的，它包括按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、刀開(kāi)關(guān)、熱繼電器、速度繼電器等。另外，低壓電器按工作條件還可劃分為一般工業(yè)電器、船用電器、化工電器、礦用電器、牽引電器及航空電器等幾類(lèi)，對(duì)不同類(lèi)型低壓電器的防護(hù)形式、耐潮濕、耐腐蝕、抗沖擊等性能的要求不同。3.刀開(kāi)關(guān)刀開(kāi)關(guān)又稱(chēng)刀閘，屬于控制電器，是手動(dòng)電器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，廣泛用于各種供電線路和配電設(shè)備中，也用于不頻繁地接通、分?jǐn)嗳萘枯^小的低壓供電線路或啟動(dòng)小容量的三相異步電動(dòng)機(jī)中作為電源隔離開(kāi)關(guān)，其熔體可起到短路保護(hù)作用。

編輯推薦

《PLC原理與應(yīng)用》特色：圍繞注重對(duì)學(xué)生新技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和學(xué)校的無(wú)縫對(duì)接。針對(duì)每一工作過(guò)程組織相關(guān)的知識(shí)要點(diǎn)，將工作環(huán)境與學(xué)習(xí)環(huán)境有機(jī)結(jié)合。以設(shè)計(jì)案例導(dǎo)入——基礎(chǔ)知識(shí)——案例實(shí)現(xiàn)過(guò)程——常見(jiàn)問(wèn)題解析為主線，講解了PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域的常用應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。依據(jù)職業(yè)崗位的需要，選擇并組織教材內(nèi)容。以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位。突出實(shí)踐性，以提高學(xué)生的職業(yè)能力。項(xiàng)目案例豐富，且源于實(shí)際。

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