PLC原理及工程應用

前言

隨著技術的發(fā)展，可編程控制器的功能越來越強大，因此原來很多由繼電器一接觸器控制系統(tǒng)（俗稱電氣控制技術）實現(xiàn)的功能可以很容易地由可編程序控制器來實現(xiàn)，正是基于這一考慮，而把電氣控制技術與可編程控制器這兩門課程合并，書中只保留了電氣控制的經典知識及基本應用?？删幊炭刂破骱喎QPLC，是以微處理器為核心的工業(yè)自動控制通用裝置。它具有控制功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于擴展、通用性強等一系列優(yōu)點，不僅可以取代繼電器控制系統(tǒng)，還可以進行復雜的生產過程控制和應用于工廠自動化網絡，被譽為現(xiàn)代工業(yè)生產自動化的三大支柱之一。因此，學習和掌握PLC應用技術已成為工程技術人員的緊迫任務。本書編寫時力求由淺人深、通俗易懂、理論聯(lián)系實際、注重應用，充分體現(xiàn)教材內容的適用性和先進性。結合編者多年的工程應用實踐和教學經驗，在書中的相關章節(jié)列舉了大量的工程實例，所列舉的例子都是可以作為教學案例來講課和學習。本書從應用的角度出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了PLC硬件組成、工作原理和性能指標，以國內使用西門子公司S7-200系列PLC為樣機，詳細介紹了其指令系統(tǒng)及應用、PLC程序設計的方法與技巧、PLC控制系統(tǒng)設計應注意的問題。為了適應新的發(fā)展需要，本書還介紹了PLC在模擬量過程控制系統(tǒng)中的應用、S7-200網絡通信的編程應用、高速計數(shù)及脈沖輸出的應用等。全書共分為9章。第1章為繼電接觸器控制基本知識，第2章為可編程控制器概述，第3章為S7-200系列PLC的硬件組成及編程軟件，第4章為S7-200 PLC的編程指令，第5章為S7-200 PLC的編程方法，第6章為S7-200 PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應用，第7章為S7-200 PLC的通信及網絡控制，第8章為S7-200 PLC控制系統(tǒng)的設計與應用，第9章為HMI及組態(tài)軟件的應用。每章后附有習題，供讀者練習與上機實踐。書中標有*號的章節(jié)可根據(jù)教學的要求和學時選用。本書由湖南工程學院劉星平任主編，湖南工程學院賴指南（第1章、第2章）和湘潭職業(yè)技術學院楊德良（第8章）任副主編，參加編寫的有湘潭大學易靈芝、湖南工程學院沈細群本書由南京工程學院郁漢琪教授擔負主審，提出了許多寶貴的意見，在此表示誠摯的謝意。全書由劉星平統(tǒng)稿。由于編者水平有限，書中難免有不足和疏漏之處，懇請讀者批評指正。

內容概要

本書為21世紀高等學校規(guī)劃教材。    本書以國內廣泛使用的西門子公司S7-200(CN)系列PLC為背景，介紹了電氣控制的基本知識、PLC的工作原理、特點、硬件結構、編程元件與指令系統(tǒng)，并從工程應用出發(fā)詳細介紹了梯形圖程序的常用設計方法、PLC系統(tǒng)設計與調試方法、PLC在實際應用中應注意的問題。本書不僅介紹了PLC在開關量、模擬量控制系統(tǒng)中的應用，同時還突出了PLC的脈沖輸出控制、網絡通信、現(xiàn)場總線等新技術。    本書可作為普通高等院校自動化、電氣工程、電子信息、機電一體化、測控技術等相關專業(yè)的教材，也可供工程技術人員自學或作為培訓教材使用。

書籍目錄

前言第1章  繼電接觸器控制基本知識  1.1  繼電接觸器控制系統(tǒng)的基本單元  1.2  繼電接觸器控制系統(tǒng)常用的一些概念及基本控制方式  習題第2章  可編程控制器概述  2.1  可編程控制器的產生及定義  2.2  PLC的組成  2.3  PLC的工作原理  2.4  PLC的特點及應用領域  習題第3章  S7-200系列PLC的硬件和編程軟件  3.1  S7-200可編程控制器的組成  3.2  S7-200(CN)PLC的編程元件  3.3  S7-200PLC的數(shù)據(jù)類型及表示方法  3.4  S7-200PLC的尋址方式  3.5  S7-200編程語言及程序結構  3.6  STEP7-Micro／WINV4.0編程軟件的使用與安裝  3.7  梯形圖程序的執(zhí)行原理及編程規(guī)則  習題第4章  S7-200PLC的編程指令  4.1  基本邏輯指令  4.2  運算指令  4.3  數(shù)據(jù)處理指令  4.4  程序控制類指令  4.5  特殊指令  習題第5章  S7-200PLC的編程方法  5.1  梯形圖的基本電路  5.2  梯形圖的經驗設計法  5.3  順序控制設計法與順序功能圖  5.4  使用啟、保、停電路的順序控制梯形圖編程方法  5.5  使用置位復位指令的順序控制梯形圖編程方法  5.6  具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程方法  習題第6章  S7-200PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應用  6.1  模擬量閉環(huán)控制的基本概念  6.2  S7-200PLC的模擬量擴展模塊  6.3  數(shù)字PID控制器  6.4  S7-200PLC的PID控制及其應用  習題第7章  S7-200PLC的通信及網絡控制  7.1  計算機通信方式與串行接口  7.2  S7-200PLC的通信控制網絡  7.3  網絡讀寫  7.4  自由口通信現(xiàn)場總線技術  7.5  S7-200PLC的PROFIBUS-DP通信  習題第8章  S7-200PLC控制系統(tǒng)的設計與應用  8.1  系統(tǒng)設計  8.2  S7-200PLC應用系統(tǒng)的可靠性措施  8.3  節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法  8.4  設計實例一：3工位旋轉工作臺的PLC控制  8.5  設計實例二：移動式衛(wèi)生間PLC控制系統(tǒng)的設計與應用  8.6  設計實例三：水箱加熱系統(tǒng)的PLC位式溫度控制  習題第9章  HMI及組態(tài)軟件的應用  9.1  HMI(人機操作界面)  9.2  TD200文本顯示器  9.3  OPCServvet軟件-PCAcceSS  9.4  常用組態(tài)軟件簡介  9.5  組態(tài)軟件對S7-200PLC的監(jiān)控應用舉例  9.6  組態(tài)軟件對PLC的監(jiān)控應用舉例二  習題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 繼電接觸器控制基本知識PLC是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，所以梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱。這種用計算機程序實現(xiàn)的軟繼電器，與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上有某些相似之處。下面先介紹一下繼電接觸器控制系統(tǒng)的基本知識。1.1 繼電接觸器控制系統(tǒng)的基本單元1.1.1 繼電器繼電器用于控制電路，電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作。它由電磁線圈、鐵芯、觸點和復位彈簧組成。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成（如圖1-1所示）。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（動合觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回到原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（動斷觸點）吸合。這樣通過吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。從繼電器的工作原理可以看出，它是一種機電元件，通過機械動作來實現(xiàn)觸點的通斷，是有觸點元件。1.1.2 接觸器接觸器的結構和工作原理與繼電器的基本相同，接觸器也是利用電磁吸力的原理工作的，主要由觸頭系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、滅弧裝置、支架底座、外殼組成。它用于主電路，電流大，有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動作。電磁機構通常包括吸引線圈、鐵芯和銜鐵三部分。圖1-2為接觸器的原理結構示意圖及圖形符號。其中1、2之間是動斷觸點，3、4之間是動合觸點，7、8之間是線圈。1.1.3 熱繼電器電動機長期過載、頻繁啟動、欠電壓、斷相運行均會引起過電流。熱繼電器是具有過載保護特性的過電流繼電器，它是利用電流的熱效應來切斷電路的保護電器。

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