可編程控制器應(yīng)用技術(shù)

前言

　　可編程控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是以微處理器為核心，將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及通信技術(shù)融為一體的一種新型的高可靠性的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。它具有控制能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在各種控制中，迅速地改變著工廠自動(dòng)化的面貌和進(jìn)程，成為當(dāng)今及今后工業(yè)控制的主要手段和重要的自動(dòng)化控制設(shè)備。因此專(zhuān)家認(rèn)為，可編程控制器技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)／計(jì)算機(jī)輔助制造以及機(jī)器人技術(shù)，將成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱?！　榇罅ζ占翱删幊炭刂破鞯膽?yīng)用，本書(shū)從工學(xué)結(jié)合的角度出發(fā)，以我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的西門(mén)子公司的S7-200產(chǎn)品和V4.0編程軟件為例，突出應(yīng)用性和實(shí)踐性，講述了小型可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí)；以技術(shù)技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，吸收了德國(guó)高職教材的優(yōu)點(diǎn)，注重技能培養(yǎng)，打破了此類(lèi)書(shū)籍的純技術(shù)手冊(cè)或純理論的模式；結(jié)合了一些深入淺出的工程實(shí)例，讓讀者更好地開(kāi)闊眼界，了解PLC技術(shù)的綜合應(yīng)用?！　LC的應(yīng)用大體可分為三個(gè)層次：數(shù)字量控制、模擬量控制和網(wǎng)絡(luò)控制。本書(shū)第1-7章介紹了PLC基礎(chǔ)知識(shí)及與數(shù)字量控制有關(guān)的指令和梯形圖的設(shè)計(jì)方法，特別是順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)方法、大有發(fā)展前途的人機(jī)界面及高速計(jì)數(shù)器指令：第8章通過(guò)電梯控制介紹了高速計(jì)數(shù)器和中斷的應(yīng)用；第9章通過(guò)恒壓供水系統(tǒng)介紹了模擬量閉環(huán)控制與變頻器；第10章介紹了PLC的通信方式和通信程序的設(shè)計(jì)方法；第11章通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明了PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容；第12章介紹了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試步驟、提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施、節(jié)省PLC輸入／輸出點(diǎn)數(shù)的方法。全書(shū)配有11個(gè)不同層次不同方面的實(shí)訓(xùn)，各章均配有練習(xí)題。　　本書(shū)的編寫(xiě)得到了山東鋁業(yè)職業(yè)學(xué)院的大力幫助，中國(guó)鋁業(yè)山東分公司提供了大量資料和相關(guān)技術(shù)支持，魏召剛主審并提出了許多寶貴意見(jiàn)，謹(jǐn)在此表示衷心的感謝?！　”緯?shū)由張世生主編，張冬梅任副主編，曾照香、宋濤、林濤、馬飛、張旭芬、李立峰、王琨參與了編寫(xiě)。

內(nèi)容概要

本書(shū)以西門(mén)子公司的S7-200系列可編程控制器(PLC)為例，介紹了PLC
的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理，PLC的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)類(lèi)型、指令系統(tǒng)和編程軟件的使用方法，以及梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法和順序功能圖的編程方法。這些設(shè)計(jì)方法很容易被初學(xué)者掌握，用它們可以迅速地設(shè)計(jì)出任意復(fù)雜的數(shù)字量控制系統(tǒng)的梯形圖。書(shū)中提供了大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還介紹了PLC的人機(jī)界面、模擬量閉環(huán)控制、高速計(jì)數(shù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、PLC通信程序的設(shè)計(jì)方法、PLC的參數(shù)設(shè)置、節(jié)省PLC輸入／輸出點(diǎn)數(shù)的方法、PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施等。為方便教學(xué)和自學(xué)，各章均配有習(xí)題以供練習(xí)。
本書(shū)可作為大專(zhuān)院校工業(yè)自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、應(yīng)用電子、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)電一體化及其他有關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材，也可供工程技術(shù)人員自學(xué)和作為培訓(xùn)教材使用，對(duì)S7-200系列PLC的用戶亦有很大的參考價(jià)值。

書(shū)籍目錄

第1章 可編程控制器概述
  1.1 可編程控制器的產(chǎn)生和定義
  1.2 PLC的特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域
    1.2.1 PLC的特點(diǎn)
    1.2.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域
  1.3 PLC的分類(lèi)
  1.4 PLC與其他控制系統(tǒng)的比較
  1.5 PLC的發(fā)展趨勢(shì)
  習(xí)題
第2章 位操作指令
  2.1 實(shí)訓(xùn)1：電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制
    2.1.1 控制要求
    2.1.2 資源分配
    2.1.3 硬件接線
    2.1.4 控制程序
  2.2 位操作指令
    2.2.1 觸點(diǎn)指令
    2.2.2 線圈指令
    2.2.3 觸點(diǎn)塊及堆棧操作指令
    2.2.4 其他指令
  2.3 相關(guān)知識(shí)：PLC的工作原理
    2.3.1 PLC的硬件構(gòu)成
    2.3.2 PLC的編程元件
    2.3.3 PLC尋址方式
    2.3.4 PLC循環(huán)掃描原理
    2.3.5 PLC的性能指標(biāo)
  2.4 實(shí)訓(xùn)2：多地點(diǎn)控制
    2.4.1 控制要求
    2.4.2 資源分配
    2.4.3 硬件接線
    2.4.4 控制程序
  習(xí)題
第3章 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令
  3.1 實(shí)訓(xùn)3：交通信號(hào)燈控制
    3.1.1 控制要求
    3.1.2 資源分配
    3.1.3 控制程序
  3.2 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令
    3.2.1 定時(shí)器指令
    3.2.2 計(jì)數(shù)器指令
  3.3 相關(guān)知識(shí)：西門(mén)子PLC的硬件資源
    3.3.1 西門(mén)子PLC的發(fā)展
    3.3.2 PLC的安裝
    3.3.3 PLC的工作模式
    3.3.4 CPU模塊技術(shù)指標(biāo)
    3.3.5 擴(kuò)展模塊
  3.4 實(shí)訓(xùn)4：全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制
    3.4.1 基本原理
    3.4.2 控制要求
    3.4.3 資源分配
    3.4.4 控制程序
  習(xí)題
第4章  數(shù)據(jù)處理指令
  4.1 實(shí)訓(xùn)5：天塔之光
    4.1.1 控制要求
    4.1.2 資源分配
    4.1.3 控制程序
  4.2 數(shù)據(jù)處理類(lèi)指令
    4.2.1 數(shù)據(jù)傳送指令
    4.2.2 字節(jié)交換/填充指令
    4.2.3 移位指令
    4.2.4 比較指令
  4.3 相關(guān)知識(shí)：PLC的指令系統(tǒng)
    4.3.1 S7-200指令集
    4.3.2 邏輯分析法編程
    4.3.3 經(jīng)驗(yàn)法編程
    4.3.4 順序控制設(shè)計(jì)法
  4.4 實(shí)訓(xùn)6：臺(tái)車(chē)的呼叫控制
    4.4.1 工藝過(guò)程與控制要求
    4.4.2 PLC硬件安排及資源分配
    4.4.3 程序編制
  習(xí)題
第5章 步進(jìn)指令
  5.1 實(shí)訓(xùn)7：機(jī)械手的控制
    5.1.1 控制要求
    5.1.2 資源分配
    5.1.3 控制程序
  5.2 程序控制類(lèi)指令
    5.2.1 系統(tǒng)控制類(lèi)指令
    5.2.2 跳轉(zhuǎn)、循環(huán)指令
    5.2.3 子程序調(diào)用指令
    5.2.4 順序控制指令
  5.3 相關(guān)知識(shí)：PLC的編程軟件
    5.3.1 PLC的編程語(yǔ)言
    5.3.2 PLC的程序結(jié)構(gòu)
    5.3.3 編程軟件STEP7-Micro/Win
    5.3.4 PLC編程規(guī)約
    5.3.5 PLC仿真軟件
  5.4 實(shí)訓(xùn)8：運(yùn)料小車(chē)的控制
    5.4.1 控制要求
    5.4.2 解決方案
  習(xí)題
第6章 PLC人機(jī)界面
  6.1 實(shí)訓(xùn)9：搶答器的設(shè)計(jì)
    6.1.1 控制要求
    6.1.2 要求分析
    6.1.3 梯形圖編程
  6.2 八段數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)
    6.2.1 LED基本知識(shí)
    6.2.2 八段數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)
  6.3 文本顯示器
    6.3.1 文本顯示器概述
    6.3.2 TD200的組態(tài)
    6.3.3 文本顯示器的操作
  6.4 觸摸屏與組態(tài)軟件
  6.5 相關(guān)知識(shí)：字符串指令
  6.6 實(shí)訓(xùn)10：天塔之光的塔層顯示
  習(xí)題
第7章 PLC在機(jī)械加工中的應(yīng)用
  7.1 PLC在Z3040搖臂鉆床控制中的應(yīng)用
    7.1.1 Z3040搖臂鉆床電器設(shè)備的分布及分工
    7.1.2 Z3040搖臂鉆床繼電器原理圖解讀
    7.1.3 Z3040搖臂鉆床的PLC控制方案
  7.2 PLC在X62W銑床控制中的應(yīng)用
    7.2.1 X62W銑床的加工運(yùn)動(dòng)及電氣分工
    7.2.2 X62W萬(wàn)能銑床繼電控制電路圖解讀
    7.2.3 X62W萬(wàn)能銑床PLC控制方案
  習(xí)題
第8章 PLC在電梯控制中的應(yīng)用
  8.1 電梯的構(gòu)造及控制要求
    8.1.1 電梯的構(gòu)造
    8.1.2 電梯控制要求
  8.2 PLC在高速計(jì)數(shù)器定位電梯控制中的應(yīng)用
    8.2.1 光電編碼器與高速計(jì)數(shù)器
    8.2.2 基于高速計(jì)數(shù)器的轎廂位置
    8.2.3 內(nèi)呼外喚及定向信號(hào)的獲取
    8.2.4 表功能指令
    8.2.5 停層信號(hào)的獲取
    8.2.6 采用模糊控制原理的平層控制
  8.3 相關(guān)知識(shí)：中斷與高速處理指令
    8.3.1 中斷程序與中斷指令
    8.3.2 高速處理指令
  習(xí)題
第9章 PLC在恒壓供水中的應(yīng)用
  9.1 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成
  9.2 變頻器及其控制
    9.2.1 變頻器的基本結(jié)構(gòu)
    9.2.2 變頻器的分類(lèi)及工作原理
    9.2.3 變頻器的操作方式及使用
  9.3 EM235的配置及應(yīng)用
    9.3.1 EM235的性能指標(biāo)
    9.3.2 EM235的配置及校準(zhǔn)
    9.3.3 EM235的安裝使用
  9.4 PLC的PID控制
    9.4.1 PID參數(shù)及其整定
    9.4.2 PID指令
  9.5 PLC控制的恒壓供水泵站實(shí)例
    9.5.1 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配
    9.5.2 PLC系統(tǒng)選型
    9.5.3 電氣控制系統(tǒng)原理圖
    9.5.4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
  9.6 相關(guān)知識(shí)：數(shù)據(jù)處理類(lèi)指令
    9.6.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令
    9.6.2 SIMATIC整數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算指令
    9.6.3 SIMATIC浮點(diǎn)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算指令
    9.6.4 SIMATIC邏輯運(yùn)算指令
    9.6.5 讀、寫(xiě)實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令
  習(xí)題
第10章 可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)控制
  10.1 實(shí)訓(xùn)11：網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)控制
    10.1.1 控制要求
    10.1.2 地址設(shè)置
    10.1.3 資源分配
    10.1.4 控制程序
  10.2 計(jì)算機(jī)通信簡(jiǎn)介
    10.2.1 通信方式
    10.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
    10.2.3 開(kāi)放系統(tǒng)互連模型
    10.2.4 IEEE802通信標(biāo)準(zhǔn)
    10.2.5 網(wǎng)絡(luò)配置
  10.3 西門(mén)子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)
    10.3.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    10.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
    10.3.3 西門(mén)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)
  10.4 S7-200的通信方式與通信參數(shù)的設(shè)置
    10.4.1 S7-200的通信方式
    10.4.2 S7-200通信的硬件選擇
    10.4.3 網(wǎng)絡(luò)部件
    10.4.4 自由端口通信
    10.4.5 在編程軟件中安裝與刪除通信接口
    10.4.6 計(jì)算機(jī)使用的通信接口參數(shù)的設(shè)置
    10,4.7 網(wǎng)絡(luò)性能與優(yōu)化
  10.5 PLC的通信指令
    10.5.1 S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
    10.5.2 網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令
    10.5.3 發(fā)送指令與接收指令
  10.6 PLC與Modbus計(jì)算機(jī)通信
    10.6.1 Modbus從站協(xié)議
    10.6.2 Modbus從站協(xié)議指令
    10.6.3 使用Modbus從站協(xié)議的PLC程序設(shè)計(jì)
    10.6.4 ModbusRTU通信幀的結(jié)構(gòu)
  10.7 S7-200與變頻器的通信
    10.7.1 MM440/420變頻器簡(jiǎn)介
    10.7.2 USS通信協(xié)議
    10.7.3 USS協(xié)議指令
    10.7.4 MM420變頻器的參數(shù)設(shè)置
    10.8 調(diào)制解調(diào)器模塊EM241簡(jiǎn)介
  習(xí)題
第11章 淬火機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  11.1 液壓淬火機(jī)的構(gòu)造及控制要求
    11.1.1 液壓系統(tǒng)的組成及功能
    11.1.2 電氣控制系統(tǒng)的組成
    11.1.3系統(tǒng)控制要求
  11.2 淬火機(jī)PLC軟件設(shè)計(jì)
    11.2.1 PLC資源分配
    11.2.2 系統(tǒng)控制流程圖
    11.2.3 自動(dòng)控制時(shí)序圖
    11.2.4 梯形圖
    11.2.5 系統(tǒng)改進(jìn)措施
  習(xí)題
第12章 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  12.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
    12.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則
    12.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
    12.1.3 程序設(shè)計(jì)的步驟
    12.1.4 系統(tǒng)調(diào)試
  12.2 節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)的方法
    12.2.1 節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)的方法
    12.2.2 節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)的方法
  12.3 PLC系統(tǒng)的抗干擾措施.、
    12.3.1 抑制電源系統(tǒng)引入的干擾
    12.3.2 抑制I/O電路引入的干擾
    12.3.3 PLC的接地
  12.4 配方
    12.4.1 配方的基本概念
    12.4.2 用配方向?qū)膳浞郊?br />    12.4.3 在用戶程序中讀出和修改配方
  12.5 PLC的測(cè)試及維護(hù)
    12.5.1 可編程控制器的測(cè)試
    12.5.2 可編程控制器的日常維護(hù)
  習(xí)題
附錄
  附錄A S7-200的特殊存儲(chǔ)器（SM）標(biāo)志位
  附錄B S7-200的SIMATIC指令集見(jiàn)表
  附錄C S7-200的錯(cuò)誤代碼
  附錄D PLC常用縮略語(yǔ)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　指令的學(xué)習(xí)及應(yīng)用要注意三個(gè)方面的問(wèn)題。其一是指令的表達(dá)形式，每條指令都有梯形圖與指令表兩種表達(dá)形式，也就是說(shuō)每條指令都有圖形符號(hào)和文字符號(hào)，這是使用者要記住的。其二是每條指令都有各自的使用要素。如定時(shí)器是用來(lái)計(jì)時(shí)的，計(jì)時(shí)自然離不開(kāi)計(jì)時(shí)的起點(diǎn)及計(jì)時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短，指令中一定要表現(xiàn)這兩個(gè)方面的內(nèi)容，這也就是指令的要素。其三是指令的功能，一條指令執(zhí)行過(guò)后，機(jī)內(nèi)哪些數(shù)據(jù)出現(xiàn)了哪些變化是編程者特別要把握的。　　一般來(lái)說(shuō)，編寫(xiě)一段程序時(shí)，單獨(dú)使用梯形圖或單獨(dú)使用指令表都是可行的。但它們也是一個(gè)整體，在某種類(lèi)型PLC程序中的梯形圖與指令表有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。　　PLC指令實(shí)質(zhì)上是計(jì)算機(jī)指令，是數(shù)據(jù)處理的說(shuō)明，指令所涉及數(shù)據(jù)的類(lèi)型、數(shù)據(jù)的長(zhǎng)短、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的范圍等對(duì)正確使用指令有著很重要的意義.　　4.3.2 邏輯分析法編程　　邏輯分析法編程是在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，增加一些中間編程元件和觸點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果?！　∵壿嫹治龇](méi)有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是唯一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系。得到的梯形圖邏輯嚴(yán)密、耦合性強(qiáng)，是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，能完成任何程序的設(shè)計(jì)，但調(diào)試、修改和閱讀都很困難，可以用于較簡(jiǎn)單的梯形圖（如手動(dòng)程序）的設(shè)計(jì)。下面介紹邏輯分析法中一些常用的基本電路?！　?.啟保停電路Z

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