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绪论 1

第1章 常用低压控制电器 3

1.1 概述 3

1.1.1 电器的分类 3

1.1.2 电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器 4

1.1.3 我国低压控制电器的发展概况 4

1.2 接触器 6

1.2.1 结构和工作原理 6

1.2.2 交、直流接触器的特点 9

1.2.3 接触器的主要技术参数与选用原则 10

1.3 继电器 12

1.3.1 电磁式继电器 12

1.3.2 热继电器 14

1.3.3 时间继电器 17

1.3.4 速度继电器 19

1.4 熔断器 20

1.4.1 熔断器的工作原理 20

1.4.2 熔断器的选用 21

1.5 低压开关和低压断路器 23

1.5.1 低压断路器 23

1.5.2 漏电保护器 24

1.5.3 低压隔离器 26

1.6 主令电器 30

1.6.1 按钮 30

1.6.2 位置开关 30

1.6.3 凸轮控制器与主令控制器 32

1.7 低压电器的产品型号 33

1.7.1 全型号组成形式 33

1.7.2 全型号各组成部分的确定 33

习题与思考题 35

第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节 36

2.1 电气控制线路的绘制 36

2.1.1 电气控制线路常用的图形、文字符号 36

2.1.2 电气原理图 41

2.1.3 电气元件布置图 43

2.1.4 电气安装接线图 44

2.2 三相异步电动机的启动控制 45

2.2.1 三相笼型电动机直接启动控制 45

2.2.2 三相笼型电动机减压启动控制 47

2.2.3 三相绕线转子电动机的启动控制 51

2.3 三相异步电动机的正、反转控制 54

2.4 三相异步电动机的调速控制 55

2.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制 55

2.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制 56

2.4.3 电磁调速异步电动机的控制 57

2.5 三相异步电动机的制动控制 58

2.5.1 三相异步电动机反接制动控制 59

2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制 59

2.5.3 三相异步电动机电容制动控制 61

2.6 其他典型控制环节 61

2.6.1 多地点控制 62

2.6.2 多台电动机先后顺序工作的控制 62

2.6.3 自动循环控制 63

2.7 电气控制线路的设计方法 64

2.7.1 经验设计法 64

2.7.2 逻辑设计法 69

习题与思考题 74

第3章 可编程控制器基础 76

3.1 可编程控制器概述 76

3.1.1 可编程控制器的产生与发展 76

3.1.2 可编程控制器的特点 78

3.2 可编程控制器的组成 78

3.2.1 中央处理单元（CPU） 79

3.2.2 存储器单元 79

3.2.3 电源单元 80

3.2.4 输入/输出单元 80

3.2.5 接口单元 80

3.2.6 外部设备 81

3.3 可编程控制器的工作原理 82

3.3.1 可编程控制器的等效电路 82

3.3.2 可编程控制器的工作过程 83

3.4 可编程控制器的硬件基础 84

3.4.1 可编程控制器的I/O模块 84

3.4.2 可编程控制器的配置 86

3.5 可编程控制器的软件基础 87

3.5.1 系统监控程序 87

3.5.2 用户应用程序 88

3.6 可编程控制器的性能指标及分类 89

3.6.1 可编程控制器的性能指标 89

3.6.2 可编程控制器的分类 90

习题与思考题 91

第4章S7-200 PLC的系统配置 92

4.1 S7-200 PLC系统的基本组成 92

4.2 S7-200 PLC的接口模块 96

4.2.1数字量I/O模块 96

4.2.2模拟量I/O模块 99

4.2.3智能模块 100

4.3 S7-200 PLC的系统配置 101

4.3.1 S7-200 PLC的基本配置 101

4.3.2 S7-200 PLC的扩展配置 102

4.3.3 内部电源的负载能力 103

习题与思考题 103

第5章 S7-200 PLC的指令系统 104

5.1 S7-200 PLC编程基础 104

5.1.1 编程语言 104

5.1.2 数据类型 105

5.1.3 存储器区域 107

5.1.4 寻址方式 111

5.1.5 用户程序结构 113

5.1.6 编程的一般规则 114

5.2 S7-200 PLC的基本指令及编程方法 114

5.2.1 基本逻辑指令 116

5.2.2 立即操作指令 121

5.2.3 复杂逻辑指令 122

5.2.4 取非触点指令和空操作指令 125

5.2.5 定时器和计数器指令 125

5.2.6 顺序控制继电器指令 132

5.2.7 移位寄存器指令 133

5.2.8 比较操作指令 138

5.3 S7-200 PLC的功能指令及编程方法 140

5.3.1 数学运算指令 140

5.3.2 逻辑运算指令 147

5.3.3 其他数据处理指令 150

5.3.4 转换指令 152

5.3.5 表功能指令 157

5.3.6 程序控制指令 160

5.3.7 特殊指令 164

习题与思考题 169

第6章 STEP 7-Micro/WIN32编程软件 172

6.1 编程软件的安装 172

6.1.1 系统要求 172

6.1.2 软件安装 172

6.1.3 硬件连接 173

6.1.4 参数设置 173

6.1.5 在线联系 174

6.1.6 设置和修改PLC通信参数 174

6.2 编程软件的功能 174

6.2.1 基本功能 174

6.2.2 主界面各部分的功能 175

6.2.3 系统组态 177

6.3 编程软件的使用 178

6.3.1 程序来源 178

6.3.2 编辑程序 179

6.4 程序的调试及运行监控 181

6.4.1 选择扫描次数 181

6.4.2 用状态表监控程序 182

6.4.3 运行模式下编辑程序 183

6.4.4 梯形图程序的状态监视 184

6.4.5 S7-200的出错处理 185

习题与思考题 186

第7章 S7-300和S7-400 PLC系统配置与编程 187

7.1 S7-300 PLC和S7-400 PLC的系统配置 187

7.1.1 S7-300 PLC的基本组成 187

7.1.2 S7-300 PLC的结构及功能特点 188

7.1.3 S7-300的系统配置 189

7.1.4 S7-300的CPU模块 189

7.1.5 S7-300的数字量模块 192

7.1.6 S7-300的模拟量模块 193

7.1.7 S7-300的电源模块（PS） 194

7.1.8 S7-300的I/O编址 194

7.1.9 S7-400系统简介 196

7.2 S7-300和S7-400的指令系统 197

7.2.1 基本概念 197

7.2.2 基本指令 199

7.3 S7-300和S7-400应用系统的编程 204

7.3.1 STEP 7软件包 204

7.3.2 应用系统的程序结构 204

7.3.3 组织块功能 205

7.3.4 循环程序的处理过程 206

7.3.5 编程的基本方法和步骤 206

习题与思考题 213

第8章 可编程控制器系统设计与应用 214

8.1 PLC控制系统设计 214

8.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 214

8.1.2 PLC控制系统设计的内容 214

8.1.3 PLC控制系统设计的一般步骤 216

8.2 PLC控制系统硬件配置 216

8.2.1 PLC的选型 217

8.2.2 I/O地址分配 218

8.2.3响应时间 218

8.3 PLC控制系统软件设计 219

8.3.1经验设计法 219

8.3.2 逻辑设计法 219

8.3.3 顺序功能图法 219

8.4 PLC应用程序的典型环节及设计技巧 221

8.4.1 应用程序的典型环节 221

8.4.2 PLC控制程序及设计技巧 228

8.5 PLC在工业控制中的应用 230

8.5.1 4台电动机的顺序启、停控制 230

8.5.2 电动机Y-△减压启动控制 234

8.5.3 节日彩灯的PLC控制 235

8.5.4 十字路口交通信号灯的PLC控制 238

8.5.5 造纸厂碱回收蒸发工段PLC控制 242

8.6 提高PLC控制系统可靠性的措施 244

8.6.1 PLC安装的环境条件 244

8.6.2 抗干扰措施 245

8.6.3 PLC系统的故障检查 247

8.6.4 PLC系统的试运行与维护 248

习题与思考题 249

第9章 S7-200可编程控制器的通信与网络 250

9.1 通信及网络基础 250

9.1.1 数据通信方式 250

9.1.2 网络概述 254

9.2 S7-200系列PLC的网络类型及配置 257

9.2.1 PLC网络类型 257

9.2.2 通信协议 257

9.2.3 通信设备 259

9.2.4 S7-200系列PLC组建的几种典型网络 263

9.2.5 通信参数的设置 265

9.2.6 S7-200的参数设置 266

9.3 S7-200网络及应用 267

9.3.1 网络指令及应用 267

9.3.2 自由口指令及应用 271

9.4 自由口模式下PLC与计算机的通信 278

9.4.1 自由口模式下PLC串行通信编程要点 278

9.4.2 自由口模式下PLC与计算机通信应用实例 281

9.5 使用USS协议库的S7-200与变频器的通信 293

9.5.1 USS通信协议简介 293

9.5.2 USS通信协议应用要点 297

习题与思考题 301

第10章 基于S7-300/400的工业网络 303

10.1概述 303

10.2 MPI网络 305

10.2.1 全局数据通信 305

10.2.2 S7基本通信 310

10.2.3 MPI网络实现S7通信 311

10.2.4 MPI网络的其他通信功能 313

10.3 Profibus网络 314

10.3.1 Profibus网络简介 314

10.3.2 Profibus光缆通信网络 314

10.3.3 Profibus的总线存取技术 315

10.3.4 Profibus-DP 总线的设备分类 315

10.3.5 Profibus-DP 网络组态 316

10.3.6 Profibus网络中的其他通信 320

10.4 工业以太网 321

10.4.1 SIMATIC NET工业以太网网络方案 321

10.4.2 网络部件 321

10.4.3 SIMATIC工业以太网网卡和通信处理器 322

10.4.4 工业以太网的STEP 7组态 322

10.4.5 PROFINET简介 324

习题与思考题 324

附录A 特殊寄存器（SM）标志位 325

附录B 错误代码信息 329

附录C S7-200可编程控制器指令集 332

附录D 实验指导书 337

实验1 熟悉S7-200 PLC编程软件 337

实验2 基本指令练习 338

实验3 直流电机正、反转控制 339

实验4 抢答器程序设计 340

实验5 运料小车的程序控制 341

实验6 彩灯的程序控制 342

实验7 十字路口交通灯程序控制 342

实验8 PLC的通信编程 343

附录E 课程设计指导书 344

附录F 课程设计任务书 345

参考文献 348