可編程控制器應用技術

前言

　　可編程控制器（簡稱PLC）是以微處理器為核心，將微型計算機技術、自動化技術及通信技術融為一體的一種新型的高可靠性的工業(yè)自動化控制裝置。它具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點，被廣泛地應用在各種控制中，迅速地改變著工廠自動化的面貌和進程，成為當今及今后工業(yè)控制的主要手段和重要的自動化控制設備。因此專家認為，可編程控制器技術、計算機輔助設計／計算機輔助制造以及機器人技術，將成為工業(yè)生產自動化的三大支柱?！　榇罅ζ占翱删幊炭刂破鞯膽?，本書從工學結合的角度出發(fā)，以我國目前廣泛應用的西門子公司的S7-200產品和V4.0編程軟件為例，突出應用性和實踐性，講述了小型可編程控制器的基礎知識；以技術技能應用型人才培養(yǎng)目標為依據(jù)，吸收了德國高職教材的優(yōu)點，注重技能培養(yǎng)，打破了此類書籍的純技術手冊或純理論的模式；結合了一些深入淺出的工程實例，讓讀者更好地開闊眼界，了解PLC技術的綜合應用?！　LC的應用大體可分為三個層次：數(shù)字量控制、模擬量控制和網(wǎng)絡控制。本書第1-7章介紹了PLC基礎知識及與數(shù)字量控制有關的指令和梯形圖的設計方法，特別是順序控制梯形圖的設計方法、大有發(fā)展前途的人機界面及高速計數(shù)器指令：第8章通過電梯控制介紹了高速計數(shù)器和中斷的應用；第9章通過恒壓供水系統(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計方法；第11章通過一個工程實例詳細說明了PLC系統(tǒng)設計的內容；第12章介紹了PLC控制系統(tǒng)的設計與調試步驟、提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施、節(jié)省PLC輸入／輸出點數(shù)的方法。全書配有11個不同層次不同方面的實訓，各章均配有練習題。　　本書的編寫得到了山東鋁業(yè)職業(yè)學院的大力幫助，中國鋁業(yè)山東分公司提供了大量資料和相關技術支持，魏召剛主審并提出了許多寶貴意見，謹在此表示衷心的感謝?！　”緯蓮埵郎骶帲瑥埗啡胃敝骶?，曾照香、宋濤、林濤、馬飛、張旭芬、李立峰、王琨參與了編寫。

內容概要

本書以西門子公司的S7-200系列可編程控制器(PLC)為例，介紹了PLC
的硬件結構和工作原理，PLC的存儲器數(shù)據(jù)類型、指令系統(tǒng)和編程軟件的使用方法，以及梯形圖的經驗設計法、根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法和順序功能圖的編程方法。這些設計方法很容易被初學者掌握，用它們可以迅速地設計出任意復雜的數(shù)字量控制系統(tǒng)的梯形圖。書中提供了大量的實驗內容，還介紹了PLC的人機界面、模擬量閉環(huán)控制、高速計數(shù)器、通信網(wǎng)絡、PLC通信程序的設計方法、PLC的參數(shù)設置、節(jié)省PLC輸入／輸出點數(shù)的方法、PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施等。為方便教學和自學，各章均配有習題以供練習。
本書可作為大專院校工業(yè)自動化、電氣工程及其自動化、應用電子、計算機應用、機電一體化及其他有關專業(yè)的教材，也可供工程技術人員自學和作為培訓教材使用，對S7-200系列PLC的用戶亦有很大的參考價值。

書籍目錄

第1章 可編程控制器概述
  1.1 可編程控制器的產生和定義
  1.2 PLC的特點與應用領域
    1.2.1 PLC的特點
    1.2.2 PLC的應用領域
  1.3 PLC的分類
  1.4 PLC與其他控制系統(tǒng)的比較
  1.5 PLC的發(fā)展趨勢
  習題
第2章 位操作指令
  2.1 實訓1：電動機的正反轉控制
    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 觸點指令
    2.2.2 線圈指令
    2.2.3 觸點塊及堆棧操作指令
    2.2.4 其他指令
  2.3 相關知識：PLC的工作原理
    2.3.1 PLC的硬件構成
    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
  2.4 實訓2：多地點控制
    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
  習題
第3章 定時器與計數(shù)器指令
  3.1 實訓3：交通信號燈控制
    3.1.1 控制要求
    3.1.2 資源分配
    3.1.3 控制程序
  3.2 定時器與計數(shù)器指令
    3.2.1 定時器指令
    3.2.2 計數(shù)器指令
  3.3 相關知識：西門子PLC的硬件資源
    3.3.1 西門子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模塊技術指標
    3.3.5 擴展模塊
  3.4 實訓4：全自動洗衣機的控制
    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
  習題
第4章  數(shù)據(jù)處理指令
  4.1 實訓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 相關知識：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 經驗法編程
    4.3.4 順序控制設計法
  4.4 實訓6：臺車的呼叫控制
    4.4.1 工藝過程與控制要求
    4.4.2 PLC硬件安排及資源分配
    4.4.3 程序編制
  習題
第5章 步進指令
  5.1 實訓7：機械手的控制
    5.1.1 控制要求
    5.1.2 資源分配
    5.1.3 控制程序
  5.2 程序控制類指令
    5.2.1 系統(tǒng)控制類指令
    5.2.2 跳轉、循環(huán)指令
    5.2.3 子程序調用指令
    5.2.4 順序控制指令
  5.3 相關知識：PLC的編程軟件
    5.3.1 PLC的編程語言
    5.3.2 PLC的程序結構
    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 實訓8：運料小車的控制
    5.4.1 控制要求
    5.4.2 解決方案
  習題
第6章 PLC人機界面
  6.1 實訓9：搶答器的設計
    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)碼管的驅動
    6.2.1 LED基本知識
    6.2.2 八段數(shù)碼管的驅動
  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 相關知識：字符串指令
  6.6 實訓10：天塔之光的塔層顯示
  習題
第7章 PLC在機械加工中的應用
  7.1 PLC在Z3040搖臂鉆床控制中的應用
    7.1.1 Z3040搖臂鉆床電器設備的分布及分工
    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銑床控制中的應用
    7.2.1 X62W銑床的加工運動及電氣分工
    7.2.2 X62W萬能銑床繼電控制電路圖解讀
    7.2.3 X62W萬能銑床PLC控制方案
  習題
第8章 PLC在電梯控制中的應用
  8.1 電梯的構造及控制要求
    8.1.1 電梯的構造
    8.1.2 電梯控制要求
  8.2 PLC在高速計數(shù)器定位電梯控制中的應用
    8.2.1 光電編碼器與高速計數(shù)器
    8.2.2 基于高速計數(shù)器的轎廂位置
    8.2.3 內呼外喚及定向信號的獲取
    8.2.4 表功能指令
    8.2.5 停層信號的獲取
    8.2.6 采用模糊控制原理的平層控制
  8.3 相關知識：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
  習題
第9章 PLC在恒壓供水中的應用
  9.1 恒壓供水系統(tǒng)的基本構成
  9.2 變頻器及其控制
    9.2.1 變頻器的基本結構
    9.2.2 變頻器的分類及工作原理
    9.2.3 變頻器的操作方式及使用
  9.3 EM235的配置及應用
    9.3.1 EM235的性能指標
    9.3.2 EM235的配置及校準
    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例
    9.5.1 控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配
    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)程序設計
  9.6 相關知識：數(shù)據(jù)處理類指令
    9.6.1 數(shù)據(jù)轉換指令
    9.6.2 SIMATIC整數(shù)數(shù)學運算指令
    9.6.3 SIMATIC浮點數(shù)數(shù)學運算指令
    9.6.4 SIMATIC邏輯運算指令
    9.6.5 讀、寫實時時鐘指令
  習題
第10章 可編程控制器的網(wǎng)絡控制
  10.1 實訓11：網(wǎng)絡讀寫控制
    10.1.1 控制要求
    10.1.2 地址設置
    10.1.3 資源分配
    10.1.4 控制程序
  10.2 計算機通信簡介
    10.2.1 通信方式
    10.2.2 網(wǎng)絡結構
    10.2.3 開放系統(tǒng)互連模型
    10.2.4 IEEE802通信標準
    10.2.5 網(wǎng)絡配置
  10.3 西門子工業(yè)網(wǎng)絡
    10.3.1 工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)結構
    10.3.2 現(xiàn)場總線的國際標準
    10.3.3 西門于工業(yè)網(wǎng)絡
  10.4 S7-200的通信方式與通信參數(shù)的設置
    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 計算機使用的通信接口參數(shù)的設置
    10,4.7 網(wǎng)絡性能與優(yōu)化
  10.5 PLC的通信指令
    10.5.1 S7-200的網(wǎng)絡通信協(xié)議
    10.5.2 網(wǎng)絡讀寫指令
    10.5.3 發(fā)送指令與接收指令
  10.6 PLC與Modbus計算機通信
    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程序設計
    10.6.4 ModbusRTU通信幀的結構
  10.7 S7-200與變頻器的通信
    10.7.1 MM440/420變頻器簡介
    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)設置
    10.8 調制解調器模塊EM241簡介
  習題
第11章 淬火機控制系統(tǒng)設計
  11.1 液壓淬火機的構造及控制要求
    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PLC軟件設計
    11.2.1 PLC資源分配
    11.2.2 系統(tǒng)控制流程圖
    11.2.3 自動控制時序圖
    11.2.4 梯形圖
    11.2.5 系統(tǒng)改進措施
  習題
第12章 PLC系統(tǒng)設計
  12.1 PLC系統(tǒng)設計的主要內容
    12.1.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則
    12.1.2 PLC控制系統(tǒng)設計的主要內容
    12.1.3 程序設計的步驟
    12.1.4 系統(tǒng)調試
  12.2 節(jié)省I/O點數(shù)的方法
    12.2.1 節(jié)省輸入點數(shù)的方法
    12.2.2 節(jié)省輸出點數(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 用配方向導生成配方集
    12.4.3 在用戶程序中讀出和修改配方
  12.5 PLC的測試及維護
    12.5.1 可編程控制器的測試
    12.5.2 可編程控制器的日常維護
  習題
附錄
  附錄A S7-200的特殊存儲器（SM）標志位
  附錄B S7-200的SIMATIC指令集見表
  附錄C S7-200的錯誤代碼
  附錄D PLC常用縮略語
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　指令的學習及應用要注意三個方面的問題。其一是指令的表達形式，每條指令都有梯形圖與指令表兩種表達形式，也就是說每條指令都有圖形符號和文字符號，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。如定時器是用來計時的，計時自然離不開計時的起點及計時時間的長短，指令中一定要表現(xiàn)這兩個方面的內容，這也就是指令的要素。其三是指令的功能，一條指令執(zhí)行過后，機內哪些數(shù)據(jù)出現(xiàn)了哪些變化是編程者特別要把握的?！　∫话銇碚f，編寫一段程序時，單獨使用梯形圖或單獨使用指令表都是可行的。但它們也是一個整體，在某種類型PLC程序中的梯形圖與指令表有著嚴格的對應關系?！　LC指令實質上是計算機指令，是數(shù)據(jù)處理的說明，指令所涉及數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)的長短、數(shù)據(jù)存儲器的范圍等對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上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需要多次反復地調試和修改梯形圖，增加一些中間編程元件和觸點，最后才能得到一個較為滿意的結果。　　邏輯分析法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結果不是唯一的，設計所用的時間、設計的質量與設計者的經驗有很大的關系。得到的梯形圖邏輯嚴密、耦合性強，是程序設計的基礎，能完成任何程序的設計，但調試、修改和閱讀都很困難，可以用于較簡單的梯形圖（如手動程序）的設計。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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