现代电气控制及PLC应用技术 第3版PDF电子书下载

绪论 1

第1章 电气控制系统常用器件 4

1.1电器的基本知识 4

1.1.1电器的定义和分类 4

1.1.2电磁式低压电器的基本结构和工作原理 5

1.2接触器 11

1.2.1接触器的用途及分类 11

1.2.2接触器的结构及工作原理 12

1.2.3接触器的技术参数 13

1.2.4接触器的选择 14

1.3继电器 14

1.3.1电磁式继电器 15

1.3.2热继电器 16

1.3.3时间继电器 19

1.3.4速度继电器 20

1.3.5温度继电器 21

1.3.6液位继电器 22

1.3.7压力继电器 23

1.3.8固态继电器 23

1.4低压断路器 25

1.5熔断器 27

1.5.1熔断器的结构和分类 27

1.5.2熔断器的保护特性 29

1.5.3熔断器的技术参数 29

1.5.4熔断器的选择 29

1.6主令电器 30

1.6.1控制按钮 30

1.6.2转换开关 32

1.6.3行程开关 33

1.6.4接近开关 34

1.6.5光电开关 34

1.7信号电器 36

1.8常用执行器件 37

1.8.1电磁执行器件 37

1.8.2常用驱动设备 38

1.9常用检测仪表 39

1.10常用电气安装附件 41

本章小结 42

思考题与练习题 43

第2章 电气控制线路基础 44

2.1电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则 44

2.1.1常用电气图形符号和文字符号 45

2.1.2电气控制线路图的绘制原则 56

2.2三相笼型异步电动机基本控制线路 59

2.2.1全压启动控制线路 59

2.2.2正反转控制线路 60

2.2.3点动控制线路 61

2.2.4多点控制系统 62

2.2.5顺序控制线路 62

2.2.6自动循环控制线路 63

2.3三相笼型异步电动机降压启动控制线路 64

2.3.1星形—三角形降压启动控制线路 64

2.3.2软启动器及其使用 65

2.4三相笼型异步电动机制动控制线路 70

2.4.1反接制动控制线路 70

2.4.2能耗制动控制线路 73

2.5三相笼型异步电动机速度控制线路 76

2.5.1基本概念 76

2.5.2变极调速控制线路 76

2.6变频调速与变频器的使用 78

2.6.1变频调速的基本概念 78

2.6.2变频器的类型 78

2.6.3变频器的组成 80

2.6.4变频器的主要技术参数 82

2.6.5变频器的选择 82

2.6.6变频器的主要功能 83

2.6.7变频器的操作方式 84

2.6.8变频器应用举例 85

2.7电气控制线路的简单设计法 86

2.7.1概述 86

2.7.2简单设计法介绍 86

2.7.3简单设计法应用举例 88

2.8典型生产机械电气控制线路分析 90

2.8.1电气控制线路分析基础 90

2.8.2 C650卧式车床电气控制线路分析 91

本章小结 95

思考题与练习题 96

第3章 可编程序控制器概述 98

3.1 PLC的产生和定义 98

3.1.1 PLC的产生 98

3.1.2 PLC的定义 99

3.2 PLC的发展 100

3.2.1 PLC的发展历史 100

3.2.2 PLC的发展趋势 101

3.3 PLC的应用领域 104

3.4 PLC的特点 105

3.5 PLC与其他典型控制系统的区别 107

3.5.1与继电器控制系统的区别 107

3.5.2与IPC控制系统的区别 108

3.5.3与单片机控制系统的区别 108

3.5.4与DCS、FCS控制系统的区别 109

3.6 PLC的分类 110

3.6.1按I/O点数容量分类 111

3.6.2按结构形式分类 111

3.7 PLC的系统组成 112

3.8 PLC的工作原理 116

3.8.1 PLC的工作方式 116

3.8.2 PLC工作过程的中心内容 118

3.8.3 PLC对输入／输出的处理原则 119

本章小结 119

思考题与练习题 120

第4章S7-200 PLC基础知识 121

4.1概述 121

4.2硬件系统 122

4.2.1硬件系统基本构成 122

4.2.2主机结构及性能特点 123

4.2.3 I/O的扩展及功能的扩展 125

4.3内部资源 127

4.3.1软元件（软继电器） 127

4.3.2软元件介绍 128

4.4寻址方式 131

4.4.1数据类型 131

4.4.2直接寻址 132

4.4.3间接寻址 135

4.5指令系统 136

4.5.1编程语言 136

4.5.2几个基本概念 138

4.6程序结构 139

4.7 S7-200 PLC的几个特性 140

本章小结 141

思考题与练习题 141

第5章PLC基本指令及程序设计 142

5.1 PLC的基本逻辑指令 142

5.1.1逻辑取及线圈驱动指令 142

5.1.2触点串联指令 143

5.1.3触点并联指令 143

5.1.4置位、复位指令 144

5.1.5 RS触发器指令 145

5.1.6立即指令 145

5.1.7边沿脉冲指令 147

5.1.8逻辑堆栈操作指令 148

5.1.9比较指令 151

5.1.10定时器 153

5.1.11计数器 158

5.2程序控制指令 161

5.2.1结束及暂停指令 161

5.2.2看门狗复位指令 161

5.2.3跳转及标号指令 162

5.2.4循环指令 163

5.2.5诊断LED指令 164

5.3 PLC初步编程指导 165

5.3.1梯形图编程的基本规则 165

5.3.2 LAD和STL编程语言之间的转换 167

5.4典型简单电路和环节的PLC程序设计 167

5.4.1延时脉冲产生电路 167

5.4.2瞬时接通／延时断开电路 168

5.4.3延时接通／延时断开电路 168

5.4.4计数器的扩展 170

5.4.5长定时电路 170

5.4.6闪烁电路 171

5.4.7报警电路 172

5.5 PLC程序的简单设计法及应用举例 174

5.5.1 PLC程序的简单设计法 174

5.5.2应用举例 175

本章小结 179

思考题与练习题 179

第6章S7-200 PLC 功能指令及应用 182

6.1传送、移位和填充指令 183

6.1.1传送类指令 183

6.1.2移位与循环指令 185

6.1.3字节交换指令 187

6.1.4填充指令 188

6.2运算和数学指令 188

6.2.1加法指令 188

6.2.2减法指令 188

6.2.3乘法指令 189

6.2.4除法指令 189

6.2.5数学函数指令 190

6.2.6增／减指令 193

6.2.7逻辑运算指令 194

6.3表功能指令 196

6.4转换指令 199

6.4.1数据类型转换指令 200

6.4.2编码和译码指令 202

6.4.3段码指令 203

6.4.4 ASCII码转换指令 204

6.4.5字符串转换指令 207

6.5字符串指令 209

6.6子程序 211

6.6.1建立子程序 211

6.6.2子程序的调用 211

6.6.3带参数的子程序调用 212

6.7时钟指令 214

6.8中断 216

6.8.1几个基本概念 217

6.8.2中断指令 219

6.8.3中断程序 221

6.9高速计数器指令 221

6.9.1高速计数器基本概念 221

6.9.2高速计数器指令 223

6.9.3高速计数器的使用方法 224

6.10高速脉冲输出指令 229

6.10.1几个基本概念 229

6.10.2高速脉冲指令及特殊寄存器 230

6.10.3 PTO的使用 231

6.10.4 PWM的使用 235

6.11 PID回路指令 238

6.11.1 PID算法 238

6.11.2 PID回路指令及使用 240

本章小结 244

思考题与练习题 245

第7章S7-200 PLC 顺序控制指令及应用 246

7.1功能图的产生及基本概念 246

7.1.1功能图的产生 246

7.1.2功能图的基本概念 246

7.1.3功能图的构成规则 247

7.2顺序控制指令 248

7.2.1顺序控制指令介绍 248

7.2.2举例说明 249

7.2.3使用说明 250

7.3功能图的主要类型 250

7.3.1单流程 250

7.3.2可选择的分支和连接 251

7.3.3并行分支和连接 251

7.3.4跳转和循环 253

7.4顺序控制指令应用举例 255

7.4.1选择和循环电路举例 255

7.4.2并行分支和连接电路举例 258

7.4.3选择和跳转电路举例 261

本章小结 264

思考题与练习题 264

第8章 S7-200 PLC网络通信技术及应用 265

8.1工业网络结构 265

8.2工业通信网络基础知识 266

8.2.1数据编码 267

8.2.2数据通信方式（数据流动方向） 267

8.2.3数据传输方式 268

8.2.4差错控制 269

8.2.5传送介质 270

8.2.6主要拓扑结构 271

8.2.7串行通信接口 271

8.2.8通信协议 272

8.3 S7 -200 PLC通信网络概述 273

8.3.1西门子工业网络结构 273

8.3.2 S7-200 PLC支持的通信协议 274

8.3.3 S7-200 PLC的通信接口及网络部件 277

8.4 S7-200 PLC的通信与网络配置 280

8.4.1 PPI通信 280

8.4.2自由口模式通信 282

8.4.3 MPI通信 283

8.4.4 PROFIBUS总线 284

8.4.5 AS-i总线 285

8.4.6工业以太网 285

8.4.7 Modbus网络 287

8.4.8电话线通信 287

8.4.9 USS协议 288

8.4.10 OPC 290

8.4.11 SINAUT MICRO无线通信 291

8.5 S7-200 PLC的通信指令及应用举例 292

8.5.1网络读／网络写指令及应用 293

8.5.2发送与接收指令及应用 294

8.5.3 USS通信指令 307

8.5.4 Modbus指令及应用 308

8.6通信网络设计注意事项 312

本章小结 314

思考题与练习题 314

第9章PLC控制系统综合设计 316

9.1 PLC控制系统设计步骤及内容 316

9.1.1分析评估控制任务 316

9.1.2 PLC的选型 317

9.1.3 I/O地址分配 318

9.1.4分解控制任务 318

9.1.5系统设计 318

9.1.6安全电路设计 319

9.1.7系统调试 319

9.1.8文档编制 320

9.2 HMI及其使用 320

9.2.1 HMI概述 320

9.2.2 HMI在S7-200 PLC控制系统中的使用 322

9.2.3文本显示单元TD400C的使用 324

9.2.4 TP177系列触摸屏的使用 326

9.3变频器和PLC之间的配合 330

9.3.1变频器和PLC的关系 330

9.3.2 MM440变频器 330

9.3.3 MM440变频器的功能方框图 331

9.3.4变频器和PLC典型应用举例 333

9.4工业自动化监控系统及应用 335

9.4.1概述 335

9.4.2 WinCC和PC Access的应用举例 336

9.5双恒压无塔供水控制系统设计 340

9.5.1工艺过程 340

9.5.2系统控制要求 340

9.5.3控制系统的I/O点及地址分配 341

9.5.4 PLC系统选型 341

9.5.5电气控制系统原理图 342

9.5.6系统程序设计 345

9.6薄刀式分切压痕机控制系统设计 351

9.6.1工艺过程 351

9.6.2系统控制要求 351

9.6.3控制系统的I/O点及地址分配 352

9.6.4 PLC系统选型 352

9.6.5电气控制系统原理图 352

9.6.6系统程序设计 352

9.7电热锅炉供热控制系统设计 358

9.7.1工艺过程 358

9.7.2系统控制要求 359

9.7.3 PLC选型 360

9.7.4控制系统的I/O点及地址分配 360

9.7.5电气控制系统原理图 360

9.8 PLC在实际工程应用中的安装技术 363

9.8.1 PLC的安装 363

9.8.2电源的设计 364

9.8.3系统的接地 365

9.8.4电缆设计与铺设 366

9.8.5 PLC输入信号的处理 366

9.8.6 PLC输出端的处理 368

本章小结 369

思考题与练习题 369

第10章 编程软件及其使用 370

10.1编程软件的初步使用 370

10.1.1软件安装注意事项 370

10.1.2连接S7-200 CPU 371

10.2编程软件功能 372

10.2.1基本功能 372

10.2.2界面及各部分的功能 372

10.2.3工具栏 374

10.2.4浏览条中各部分的功能 377

10.3编程 379

10.3.1程序编辑器中使用的惯例 380

10.3.2建立程序 380

10.4调试及运行监控 383

10.4.1 S7-200 PLC操作模式的选择 384

10.4.2选择扫描次数 384

10.4.3状态表监控和趋势图监控 384

10.4.4运行模式下编辑应用程序 386

10.4.5程序监控 386

第11章 标准工业控制编程语言IEC61131-3 388

11.1 IEC61131-3概述 388

11.1.1 IEC61131产生的原因和发展历程 388

11.1.2 IEC61131-3简介 391

11.1.3 IEC61131-3的突出特点 392

11.2 IEC61131-3基础 393

11.2.1程序组织单元POU 393

11.2.2简单语言元素 394

11.2.3数据类型 396

11.2.4变量 400

11.2.5系统配置 403

11.3标准函数及功能块 405

11.3.1标准函数 406

11.3.2标准功能块 410

11.4编程语言及使用举例 412

11.4.1梯形图（LD） 412

11.4.2结构化文本（ST） 415

11.4.3指令表IL 422

11.4.4顺序功能图SFC 425

11.4.5 SFC程序设计举例 434

本章小结 435

思考题与练习题 436

附录A实验指导书 438

A-1异步电动机可逆运行实验 438

A-2 S7-200 PLC编程软件使用实验 439

A-3标准工业报警电路实验 440

A-4使用简单设计法编制电动机顺序启停控制程序实验 440

A-5抢答器程序设计实验 441

A-6人行道按钮控制交通灯程序设计实验 442

A-7使用顺序功能图编制电动机顺序启停控制程序实验 444

A-8 PID程序设计实验 444

A-9 S7-200 PLC网络通信实验 445

A-10 HMI简单应用实验 446

A-11 IEC61131-3编程实验1 447

A-12 IEC61131-3编程实验2 447

附录B课程设计和毕业设计课题素材指导 449

B-1机械臂分拣装置控制系统设计 449

B-2 PLC高速脉冲计数系统设计 450

B-3 PPI通信控制系统设计 450

B-4双恒压供水控制系统设计 451

B-5薄刀式分切压痕机控制系统设计 452

B-6电热锅炉供热控制系统设计 453

B-7 S7-200 PLC在小规模工业控制网络中的应用 453

附录C S7-200 PLC快速参考信息 455

C-1 S7-200 PLC的CPU规范 455

C-2 S7-200 PLC的CPU输入规范 456

C-3 S7-200 PLC的CPU输出规范 457

C-4 S7-200 PLC的CPU存储器范围和特性总汇 458

C-5 S7-200 PLC指令系统速查表 460

C-6 CPU224外围典型接线图 462

C-7 S7-200PLC应用软件与操作系统版本的兼容性 464

参考文献 465