电气控制与S7-300 PLC工程应用技术PDF电子书下载

前言 1

第1章 绪论 1

第2章常用低压电器 5

2.1低压电器概述 5

2.1.1定义与分类 5

2.1.2发展趋势 6

2.2低压电器基础知识 8

2.2.1电磁式电器的组成 8

2.2.2主要技术参数 14

2.2.3产品型号规定 15

2.3主令电器 16

2.3.1控制按钮 16

2.3.2行程开关 18

2.3.3接近开关 19

2.3.4万能转换开关 20

2.4接触器 22

2.4.1交流接触器 22

2.4.2直流接触器 23

2.4.3技术参数与选型 23

2.5继电器 25

2.5.1电磁式继电器 26

2.5.2时间继电器 27

2.5.3热继电器 31

2.5.4速度继电器 33

2.5.5固态继电器 34

2.6开关与断路器 36

2.6.1开关与熔断器 36

2.6.2断路器 40

2.7习题 43

第3章 电气控制基础 44

3.1电气控制电路图绘制原则与国标符号 44

3.1.1电气控制电路图绘制原则 44

3.1.2电气控制电路图国标符号 47

3.2电气控制常用技术 50

3.2.1点动控制 50

3.2.2自锁控制 51

3.2.3多地控制 52

3.2.4互锁控制 52

3.2.5联锁控制 53

3.2.6点动与连续控制 53

3.2.7限位控制 54

3.3三相异步电动机减压起动控制 55

3.3.1定子串电阻减压起动控制 55

3.3.2Y-△转换减压起动控制 55

3.3.3自耦变压器减压起动控制 56

3.4三相异步电动机制动控制 57

3.4.1反接制动控制 57

3.4.2能耗制动控制 58

3.5习题 60

第4章 电气控制电路分析与设计 62

4.1电气控制电路分析 62

4.1.1电气控制电路分析基础 62

4.1.2 C650型卧式车床电气控制电路分析 63

4.2电气控制电路设计 67

4.2.1电气控制电路设计原则 67

4.2.2电气控制电路经验设计法 70

4.2.3电气控制电路逻辑设计法 73

4.2.4电气控制电路的综合设计法 81

4.3习题 81

第5章 可编程序控制器概述 82

5.1工业自动化与全集成自动化 82

5.2 PLC的定义及特点 83

5.2.1 PLC的定义 83

5.2.2 PLC的特点 83

5.3 PLC的组成和工作原理 85

5.3.1 PLC的组成 85

5.3.2 PLC的工作原理 87

5.4 PLC在工业自动化中的地位和作用 92

5.5获取资料、软件和帮助 92

5.6习题 92

第6章SIMATIC管理器 93

6.1 SIMATIC管理器简介 93

6.1.1 SIMATIC管理器概述 93

6.1.2 STEP 7的安装 94

6.1.3 STEP 7的通信连接 96

6.2项目的管理与创建 97

6.2.1 STEP 7自动化项目解决方案 97

6.2.2 STEP 7项目的创建 98

6.3符号表与逻辑块 100

6.3.1符号表的创建与管理 100

6.3.2逻辑块的插入与编辑 102

6.4硬件组态 106

6.4.1硬件组态的任务 106

6.4.2硬件组态实例 107

6.4.3 CPU模块的参数设置 108

6.4.4数字量I/O模块的参数设置 114

6.4.5模拟量I/O模块的参数设置 116

6.5网络组态 118

6.5.1网络组态的任务 118

6.5.2网络组态工具NetPro 118

6.5.3网络组态的方法 119

6.5.4连接表 123

6.6程序调试工具PLCSIM 125

6.6.1 PLCSIM概述 125

6.6.2 PLCSIM仿真实例 126

6.7程序的下载、上传与调试 129

6.7.1程序的下载与上传 129

6.7.2程序的调试 134

6.8故障诊断 142

6.9参考数据功能 143

6.9.1参考数据的作用 143

6.9.2参考数据的生成与显示 143

6.9.3程序结构 145

6.9.4赋值表 147

6.9.5未使用的符号 148

6.9.6没有在符号表中定义的地址 148

6.9.7在程序中快速查找地址的位置 148

6.10习题 150

第7章 S7-300硬件系统 151

7.1 S7-300硬件简介 151

7.2 S7-300机架 151

7.3 S7-300电源模块 152

7.4 S7-300 CPU模块 153

7.5 S7-300接口模块 155

7.6 S7-300信号模块 155

7.6.1数字量输入模块 156

7.6.2数字量输出模块 157

7.6.3模拟量输入模块 157

7.6.4模拟量输出模块 160

7.6.5其他信号模块 164

7.7 S7-300功能模块 164

7.8 S7-300通信模块 165

7.9 ET 200分布式I/O 165

7.9.1 ET 200分布式I/O简介 165

7.9.2 ET 200分类 166

7.10 S7-300模块的安装与扩展 167

7.11习题 168

第8章 S7-300软件基础 169

8.1 IEC 61131-3国际标准简介 169

8.2 S7-300 PLC编程语言简介 171

8.3变量、数制与编码 174

8.4数据类型 177

8.4.1基本数据类型 177

8.4.2复合数据类型 178

8.4.3参数数据类型 180

8.4.4用户自定义数据类型 181

8.5 S7-300 PLC编程资源及其编址 182

8.5.1 S7-300 PLC编程资源 182

8.5.2 PLC存储区的划分 184

8.5.3 S7-300模块的编址 185

8.6 S7-300寻址方式 187

8.6.1 寻址方式简介 187

8.6.2立即寻址 188

8.6.3直接寻址 188

8.6.4存储器间接寻址 189

8.6.5寄存器间接寻址 189

8.6.6 POINTER与ANY数据类型指针 191

8.7习题 191

第9章S7-300指令系统及编程 192

9.1位逻辑指令 192

9.1.1触点与线圈 193

9.1.2基本逻辑指令 194

9.1.3取反指令 195

9.1.4 SAVE指令 196

9.1.5置位与复位指令 196

9.1.6 RS和SR触发器指令 197

9.1.7边沿检测指令 198

9.2定时器指令 200

9.2.1定时器简介 200

9.2.2定时器功能指令 202

9.2.3定时器线圈指令 209

9.2.4 IEC定时器 212

9.3计数器指令 215

9.3.1计数器简介 215

9.3.2计数器功能指令 216

9.3.3计数器线圈指令 220

9.3.4 IEC计数器 220

9.4数据处理指令 224

9.4.1装入指令和传送指令 224

9.4.2比较指令 226

9.4.3移位和循环指令 229

9.4.4字逻辑运算指令 232

9.5运算指令 234

9.5.1转换指令 234

9.5.2数学运算指令 237

9.6程序控制指令 241

9.6.1跳转指令 241

9.6.2状态位指令 244

9.6.3主控继电器指令 245

9.6.4数据块指令 247

9.7库分类及应用 247

9.7.1库的分类 247

9.7.2库的应用 248

9.7.3库的生成 249

9.7.4库中FC、 FB、 SFC及SFB的使用 250

9.8习题 250

第10章 程序结构与程序设计 251

10.1系统程序和用户程序 251

10.2用户程序结构 251

10.2.1用户程序编程方法 251

10.2.2用户程序分层调用 252

10.2.3用户程序使用的堆栈 253

10.3组织块 254

10.3.1组织块的分类及优先级 254

10.3.2组织块的变量声明表 255

10.3.3启动组织块 256

10.3.4循环执行组织块 257

10.3.5时间中断组织块 258

10.3.6事件驱动组织块 260

10.3.7背景组织块 265

10.3.8其他组织块 265

10.4功能和功能块 266

10.4.1发动机控制系统的程序结构 266

10.4.2符号表与变量声明表 267

10.4.3功能与功能块的生成 268

10.4.4功能与功能块的调用 270

10.4.5时间标记冲突与一致性检查 271

10.5数据块 272

10.5.1数据块的生成 272

10.5.2数据块的访问 274

10.6多重背景 275

10.6.1生成多重背景功能块 275

10.6.2生成多重背景数据块 277

10.6.3在OBl中调用多重背景 278

10.6.4 FC、 FB与OB的区别 278

10.7系统块 278

10.8标准库中的FC、FB 280

10.9程序设计 280

10.9.1图解法 280

10.9.2经验设计法 281

10.9.3状态表程序设计法 281

10.9.4顺序功能图设计方法 285

10.10 PLC典型常用程序 288

10.10.1位逻辑指令应用实例 288

10.10.2定时器/计数器指令应用实例 291

10.10.3移位指令应用实例 297

10.10.4跳转指令应用实例 299

10.10.5运算指令应用实例 299

10.10.6模拟量采集滤波实例 302

10.11习题 303

第11章 故障诊断 304

11.1故障诊断基础知识 304

11.1.1故障分类 304

11.1.2故障诊断机理 305

11.1.3故障诊断方法 305

11.2 LED故障诊断 306

11.3 SIMATIC诊断软件 307

11.4 STEP 7故障诊断 308

11.4.1诊断符号 308

11.4.2故障诊断过程 309

11.4.3模块信息 310

11.4.4硬件诊断 311

11.4.5 Monitor/ModifyVariables 311

11.4.6参考数据 314

11.4.7其他诊断功能 315

11.5 OB和SFC故障诊断 317

11.6重新接线功能的应用 317

11.6.1重新接线功能 317

11.6.2 SIMATIC Manager重新接线 318

11.6.3地址与符号优先重新接线 319

11.6.4源程序优先程序接线 320

11.7习题 322

第12章 S7 -300 PLC模拟量闭环控制 323

12.1模拟量闭环控制基础 323

12.1.1模拟量闭环控制系统的组成 323

12.1.2闭环控制的主要性能指标 324

12.1.3闭环控制反馈极性的确定 324

12.2数字PID控制器 325

12.2.1 PID控制器的优点 325

12.2.2 PID控制器数字化 325

12.3 S7-300模拟量闭环控制功能 326

12.3.1 S7-300实现闭环控制方法 326

12.3.2使用闭环控制软件包中的功能块实现闭环控制 327

12.3.3模拟量输入及数值整定 327

12.3.4输入量软件滤波 328

12.3.5模拟量输出及整定 330

12.4连续PID控制器FB41 330

12.4.1设定值和过程变量的处理 330

12.4.2 PID控制算法 332

12.4.3控制器输出值的处理 332

12.4.4 FB41的参数 333

12.5步进PI控制器FB42 334

12.5.1步进控制器的结构 334

12.5.2 PI控制算法 335

12.5.3 FB42的参数 336

12.6脉冲发生器FB43 337

12.6.1脉冲发生器的工作原理 338

12.6.2三级控制器 340

12.6.3二级控制器 341

12.6.4 FB43的参数 341

12.7 PID参数整定 342

12.7.1 PID参数与系统性能的关系 342

12.7.2 PID参数的整定方法 343

12.8 S7-300 PLC模拟量闭环控制应用实例 344

12.9习题 355

第13章PLC控制系统设计 356

13.1 PLC控制系统的设计原则及流程 356

13.2被控对象的分析与描述 357

13.3 PLC控制系统的总体设计 358

13.4 PLC控制系统的硬件设计 359

13.4.1传感器与执行器的确定 359

13.4.2 PLC控制系统的模块的选择 360

13.4.3控制柜设计 361

13.4.4 I/O模块原理图设计 361

13.5 PLC控制系统软件设计 362

13.5.1控制软件设计 362

13.5.2监控软件设计 362

13.6 PLC控制系统的调试 363

13.6.1模拟调试 363

13.6.2现场调试 363

13.7习题 363

第14章PLC控制系统工程实例 364

14.1 MPS虚拟仿真系统——供料站 364

14.1.1被控对象分析与描述 364

14.1.2系统总体设计 365

14.1.3系统硬件设计 366

14.1.4系统软件设计 367

14.1.5系统调试 369

14.1.6技术文档整理 369

14.2电厂废水处理控制系统 369

14.2.1被控对象分析与描述 369

14.2.2系统总体设计 370

14.2.3系统硬件设计 370

14.2.4系统软件设计 383

14.2.5系统调试 393

14.2.6技术文档整理 395

14.3习题 395

附录 396

附录A实验指导书 396

A.1电气控制实验 396

A.2 S7-300 PLC基础实验 398

A.3 S7-300 PLC应用实验 404

A.4 S7-300 PLC综合实验 409

A.5 S7-300 PLC控制系统设计实验 411

附录B S7-300 STL指令速查 421

附录C软件标准库速查 427

C.1软件标准库FC、FB速查 427

C.1软件标准库SFC、SFB速查 431

参考文献 438