可編程控制器應(yīng)用技術(shù)

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(shù)、自動化技術(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(yīng)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(shè)備。因此專家認為，可編程控制器技術(shù)、計算機輔助設(shè)計／計算機輔助制造以及機器人技術(shù)，將成為工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。　　為大力普及可編程控制器的應(yīng)用，本書從工學(xué)結(jié)合的角度出發(fā)，以我國目前廣泛應(yīng)用的西門子公司的S7-200產(chǎn)品和V4.0編程軟件為例，突出應(yīng)用性和實踐性，講述了小型可編程控制器的基礎(chǔ)知識；以技術(shù)技能應(yīng)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(shù)手冊或純理論的模式；結(jié)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(shù)的綜合應(yīng)用?！　LC的應(yīng)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(luò)控制。本書第1-7章介紹了PLC基礎(chǔ)知識及與數(shù)字量控制有關(guān)的指令和梯形圖的設(shè)計方法，特別是順序控制梯形圖的設(shè)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(yīng)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(shè)計方法；第11章通過一個工程實例詳細說明了PLC系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容；第12章介紹了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試步驟、提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施、節(jié)省PLC輸入／輸出點數(shù)的方法。全書配有11個不同層次不同方面的實訓(xùn)，各章均配有練習(xí)題。　　本書的編寫得到了山東鋁業(yè)職業(yè)學(xué)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(guān)技術(shù)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?，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。

內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jīng)驗設(shè)計法、根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計梯形圖的方法和順序功能圖的編程方法。這些設(shè)計方法很容易被初學(xué)者掌握，用它們可以迅速地設(shè)計出任意復(fù)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(nèi)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(luò)、PLC通信程序的設(shè)計方法、PLC的參數(shù)設(shè)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(xué)和自學(xué)，各章均配有習(xí)題以供練習(xí)。
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(yīng)用電子、計算機應(yīng)用、機電一體化及其他有關(guān)專業(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(chǎn)生和定義
  1.2 PLC的特點與應(yīng)用領(lǐng)域
    1.2.1 PLC的特點
    1.2.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)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(xí)題
第2章 位操作指令
  2.1 實訓(xùn)1：電動機的正反轉(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(guān)知識：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
  2.4 實訓(xùn)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(xí)題
第3章 定時器與計數(shù)器指令
  3.1 實訓(xùn)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(guān)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(shù)指標
    3.3.5 擴展模塊
  3.4 實訓(xùn)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(xí)題
第4章  數(shù)據(jù)處理指令
  4.1 實訓(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：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)驗法編程
    4.3.4 順序控制設(shè)計法
  4.4 實訓(xùn)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(xí)題
第5章 步進指令
  5.1 實訓(xùn)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(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：PLC的編程軟件
    5.3.1 PLC的編程語言
    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 實訓(xùn)8：運料小車的控制
    5.4.1 控制要求
    5.4.2 解決方案
  習(xí)題
第6章 PLC人機界面
  6.1 實訓(xùn)9：搶答器的設(shè)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(qū)動
    6.2.1 LED基本知識
    6.2.2 八段數(shù)碼管的驅(qū)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(guān)知識：字符串指令
  6.6 實訓(xùn)10：天塔之光的塔層顯示
  習(xí)題
第7章 PLC在機械加工中的應(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(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數(shù)器
    8.2.2 基于高速計數(shù)器的轎廂位置
    8.2.3 內(nèi)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(guān)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(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
    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(shè)計
  9.6 相關(guān)知識：數(shù)據(jù)處理類指令
    9.6.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令
    9.6.2 SIMATIC整數(shù)數(shù)學(xué)運算指令
    9.6.3 SIMATIC浮點數(shù)數(shù)學(xué)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(xí)題
第10章 可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)控制
  10.1 實訓(xùn)11：網(wǎng)絡(luò)讀寫控制
    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 計算機通信簡介
    10.2.1 通信方式
    10.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
    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(luò)配置
  10.3 西門子工業(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)場總線的國際標準
    10.3.3 西門于工業(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 計算機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(shè)計
    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簡介
  習(xí)題
第11章 淬火機控制系統(tǒng)設(shè)計
  11.1 液壓淬火機的構(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PLC軟件設(shè)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(xí)題
第12章 PLC系統(tǒng)設(shè)計
  12.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容
    12.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則
    12.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容
    12.1.3 程序設(shè)計的步驟
    12.1.4 系統(tǒng)調(diào)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?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(xí)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(xué)習(xí)及應(yīng)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(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)行過后，機內(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?！　∫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(yīng)關(guān)系。　　PLC指令實質(zhì)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(chǔ)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(fù)地調(diào)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(jié)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(jié)果不是唯一的，設(shè)計所用的時間、設(shè)計的質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系。得到的梯形圖邏輯嚴密、耦合性強，是程序設(shè)計的基礎(chǔ)，能完成任何程序的設(shè)計，但調(diào)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(shè)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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