第1章 PLC综述 1
1.1 PLC的历史 1
1.2 PLC的定义与发展 2
1.3 PLC系统的基本结构 4
1.4 PLC的分类 5
1.5 PLC的特点 6
1.6 PLC的应用领域 7
1.7 常见的PLC 8
1.8 PLC的发展趋势 9
第2章 PLC的硬件结构 11
2.1 PLC的组成 11
2.1.1 CPU模块 11
2.1.2 存储器 12
2.1.3 底板及电源模块 12
2.1.4 I／O模块及特殊I／O模块 12
2.1.5 通信接口模块 13
2.2 PLC的工作原理 13
2.2.1 巡回扫描机制 14
2.2.2 I／O映象区 15
2.2.3 I／O响应时间 16
2.3 PLC的开关量I／O模块 17
2.3.1 开关量I／O模块及其接线方式 17
2.3.2 直流开关量输入模块 18
2.3.3 交流开关量输入模块 19
2.3.4 晶体管型开关量输出模块 20
2.3.5 继电器型开关量输出模块 21
2.3.6 本地I／O与远程I／O 21
2.4 PLC的模拟量I／O模块 22
2.4.1 模拟量I／O模块的功用与种类 22
2.4.2 模拟量输入模块 22
2.4.3 模拟量输出模块 23
2.5 PLC的扩展I／O模块 24
2.5.1 高速计数模块 24
2.5.2 中断输入模块 26
2.5.3 闭环控制模块 26
2.5.4 BCD码输入／输出模块 29
2.5.5 温度控制模块 29
2.5.6 数据通信模块 29
第3章 PLC的编程语言与指令系统 30
3.1 PLC的编程语言 30
3.1.1 常见编程语言简介 30
3.1.2 梯形图的特点与编程规则 32
3.2 PLC的指令格式与编程元素 35
3.2.1 PLC的指令与指令格式 35
3.2.2 PLC指令中的变量与常数 36
3.2.3 PLC的编程元素 38
3.3 PLC的指令系统 42
3.3.1 基本指令 43
3.3.2 步进指令 51
3.3.3 功能指令 53
3.3.4 PLC指令系统比较 55
3.4 常见功能的梯形图实现 57
3.4.1 控制器运行状态的指示 57
3.4.2 单一脉冲发生器 57
3.4.3 顺序脉冲发生器 58
3.4.4 方波和占空比可调的脉冲发生器 58
3.4.5 启动、保持和停止回路 59
3.4.6 延时接通和断开回路 59
3.4.7 长延时计时器 60
3.4.8 闪烁与单稳态回路 60
第4章 PLC的应用技术 62
4.1 PLC控制系统设计的基本原则与步骤 62
4.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 62
4.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 63
4.2 PLC的选型与硬件配置 65
4.2.1 PLC机型的选择 65
4.2.2 PLC容量的确定 67
4.2.3 I／O模块的选择 68
4.3 PLC运行方式及外部电路设计 69
4.3.1 系统运行方式的设计 69
4.3.2 PLC外部电路设计 70
4.4 PLC控制系统的可靠性设计 75
4.4.1 PLC的环境适应性设计 75
4.4.2 控制系统的冗余性设计 77
4.4.3 控制系统的抗干扰性设计 78
4.4.4 控制系统的故障诊断 82
第5章 PLC的应用程序设计 84
5.1 PLC应用程序的设计流程 84
5.1.1 熟悉被控对象 84
5.1.2 熟悉编程器和编程语言 85
5.1.3 参数表的定义 85
5.1.4 程序框图的设计 86
5.1.5 程序的编写 86
5.1.6 程序的测试 87
5.1.7 程序说明书的编写 87
5.2 逻辑控制程序设计的方法与技巧 87
5.2.1 程序中输入设备状态的表示 88
5.2.2 按钮信号的程序设计 89
5.2.3 边沿信号的检测与程序设计 90
5.2.4 时间控制逻辑的程序设计 91
5.2.5 逻辑控制信号的输出 93
5.2.6 逻辑控制程序的经验设计法 94
5.2.7 逻辑控制程序设计中的状态分析法 97
5.3 基于功能表图的顺序控制过程描述 99
5.3.1 功能表图的由来 99
5.3.2 功能表图中的基本元素 100
5.3.3 功能表图的基本结构 102
5.3.4 功能表图中转换实现的基本规则 103
5.3.5 功能表图绘制时的注意事项 104
5.4 基于功能表图的顺序控制梯形图设计 105
5.4.1 利用功能表图实现顺序控制的基本思想 105
5.4.2 用启保停回路设计顺序控制梯形图 106
5.4.3 用置位／复位指令设计顺序控制梯形图 107
5.4.4 用移位寄存器设计顺序控制梯形图 108
5.4.5 用步进指令设计顺序梯形图 109
5.4.6 几种编程方法的比较 110
5.5 程序设计中如何节省扫描时间 110
第6章 电气控制类应用 112
6.1 实例1——PLC在三相异步电动机控制中的应用 112
6.1.1 应用背景与需求 112
6.1.2 电动机的顺序启动控制 113
6.1.3 电动机的正转、反转和停止控制 113
6.1.4 电动机的星-三角降压启动控制 114
6.1.5 总结与评价 115
6.2 实例2——PLC在自耦变压器控制多台电动机中的应用 115
6.2.1 应用背景与需求 115
6.2.2 PLC控制系统分析与设计 116
6.2.3 PLC控制梯形图设计 118
6.2.4 总结与评价 119
6.3 实例3——PLC在步进电机控制中的应用 119
6.3.1 应用背景与需求 119
6.3.2 PLC控制步进电机的方式 120
6.3.3 PLC控制步进电机的实现 121
6.3.4 总结与评价 125
6.4 实例4——PLC在输电线路自动重合闸控制中的应用 125
6.4.1 应用背景与需求 125
6.4.2 自动重合闸PLC控制系统设计 126
6.4.3 自动重合闸PLC控制程序设计 127
6.4.4 总结与评价 128
6.5 实例5——PLC在电镀专用行车控制中的应用 128
6.5.1 应用背景与需求 128
6.5.2 电镀专用行车PLC控制系统设计 128
6.5.3 电镀专用行车PLC控制程序设计 131
6.5.4 总结与评价 132
6.6 实例6——PLC在交流双速电梯控制中的应用 132
6.6.1 应用背景与需求 132
6.6.2 交流双速电梯PLC控制系统设计 133
6.6.3 交流双速电梯PLC控制程序设计 135
6.6.4 总结与评价 141
第7章 工业生产控制类应用 143
7.1 实例7——PLC在多工步机床控制中的应用 144
7.1.1 应用背景与需求 144
7.1.2 多工步机床PLC控制系统的设计 144
7.1.3 多工步机床PLC控制梯形图的设计 146
7.1.4 总结与评价 149
7.2 实例8——PLC在光源机械上泡机械手控制中的应用 149
7.2.1 应用背景与需求 149
7.2.2 控制过程分析与PLC选型 149
7.2.3 采用移位寄存器控制法的控制梯形图设计 150
7.2.4 总结与评价 153
7.3 实例9——PLC在砂处理生产线上的应用 153
7.3.1 应用背景与需求 153
7.3.2 砂处理生产线PLC控制系统分析 153
7.3.3 采用计时器设计型砂输送控制梯形图 154
7.3.4 采用鼓形控制器设计旧砂输送控制梯形图 155
7.3.5 采用移位寄存器设计碾混系统控制梯形图 157
7.3.6 总结与评价 158
7.4 实例10——PLC在机器人施釉生产线控制中的应用 158
7.4.1 应用背景与需求 158
7.4.2 施釉生产线PLC控制系统设计 159
7.4.3 施釉生产线PLC控制梯形图设计 161
7.4.4 总结与评价 162
7.5 实例11——PLC在储丝生产线系统控制中的应用 163
7.5.1 应用背景与需求 163
7.5.2 储丝生产线PLC控制系统的设计 163
7.5.3 储丝生产线PLC控制梯形图设计 165
7.5.4 总结与评价 168
7.6 实例12——PLC用于生产过程的联锁报警控制 169
7.6.1 应用背景与需求 169
7.6.2 生产过程联锁报警控制功能分析 169
7.6.3 联锁报警控制功能的实现 170
7.6.4 总结与评价 171
第8章 机电设备控制类应用 172
8.1 实例13——PLC在液压实验台控制中的应用 172
8.1.1 应用背景与需求 172
8.1.2 实验台PLC控制系统设计与控制实例 173
8.1.3 总结与评价 175
8.2 实例14——PLC在液体混合装置控制中的应用 175
8.2.1 应用背景与需求 175
8.2.2 液体混合装置PLC控制系统设计 175
8.2.3 液体混合装置PLC控制梯形图设计 176
8.2.4 总结与评价 178
8.3 实例15——PLC在谷物烘干机自动控制中应用 178
8.3.1 应用背景与需求 178
8.3.2 谷物烘干机PLC控制系统设计 179
8.3.3 谷物烘干机PLC控制梯形图设计 180
8.3.4 总结与评价 181
8.4 实例16——PLC在交通信号灯自动控制中的应用 181
8.4.1 应用背景与需求 181
8.4.2 交通信号灯PLC控制系统分析与设计 181
8.4.3 交通信号灯PLC控制梯形图设计 183
8.4.4 总结与评价 184
8.5 实例17——PLC在桥式起重机检测控制中的应用 185
8.5.1 应用背景与需求 185
8.5.2 桥式起重机检测的PLC控制系统设计 185
8.5.3 桥式起重机检测的PLC控制梯形图设计 186
8.5.4 总结与评价 187
8.6 实例18——PLC在高压离心风机控制中的应用 188
8.6.1 应用背景与需求 188
8.6.2 高压离心风机PLC控制系统的分析与设计 188
8.6.3 高压离心风机PLC控制梯形图设计 190
8.6.4 总结与评价 190
8.7 实例19——PLC在多机系统自动切换控制中的应用 190
8.7.1 应用背景与需求 190
8.7.2 双机系统自动切换的PLC控制 191
8.7.3 双机系统自动切换的PLC控制 192
8.7.4 总结与评价 193
第9章 模拟量检测与控制类应用 194
9.1 实例20——PLC实现模拟量检测与控制的基本方法 194
9.1.1 应用背景与需求 194
9.1.2 F1／F2系列PLC的模拟量输入输出单元简介 195
9.1.3 实现模拟量信号输入、运算与输出功能的编程实例 197
9.1.4 总结与评价 197
9.2 实例21——PLC实现模拟量输入信号滤波的程序设计 198
9.2.1 应用背景与需求 198
9.2.2 输入信号的惯性滤波法及其梯形图设计 199
9.2.3 输入信号的平均值滤波法及其梯形图设计 199
9.2.4 总结与评价 202
9.3 实例22——PLC模拟量信号的数值整定 202
9.3.1 应用背景与需求 202
9.3.2 模拟量输入信号的数值整定 203
9.3.3 模拟量输出信号的数值整定 204
9.3.4 总结与评价 205
9.4 实例23——PLC闭环控制系统中PID控制器的实现 206
9.4.1 应用背景与需求 206
9.4.2 PLC实现PID控制的方式 206
9.4.3 PLCPID控制器的实现 207
9.4.4 总结与评价 210
9.5 实例24——PLC在温度监测与控制系统中的应用 211
9.5.1 应用背景与需求 211
9.5.2 PLC温度监测与控制系统的设计 211
9.5.3 PLC温度监测与控制梯形图的设计 212
9.5.4 总结与评价 215
9.6 实例25——PLC在双参量随动控制系统中的应用 216
9.6.1 应用背景与需求 216
9.6.2 PLC双参量随动控制系统设计 216
9.6.3 双参量随动控制梯形图设计 217
9.6.4 总结与评价 220
9.7 实例26——PLC在轴承滚针分选机控制中的应用 220
9.7.1 应用背景与需求 220
9.7.2 轴承滚针分选机PLC控制系统设计 220
9.7.3 PLC控制梯形图的设计 221
9.7.4 总结与评价 223
9.8 实例27——PLC在污水处理模糊控制中的应用 224
9.8.1 应用背景与需求 224
9.8.2 SBR法污水处理过程分析 224
9.8.3 PLC模糊控制器的设计 225
9.8.4 总结与评价 227
第10章 网络通信类应用 228
10.1 网络通信中的基本概念 228
10.1.1 并行通信与串行通信 228
10.1.2 异步传输和同步传输 229
10.1.3 单工通信与双工通信 230
10.1.4 基带传输与频带传输 230
10.1.5 数据传输速率 232
10.1.6 数据传输中的差错控制与检错码 232
10.1.7 串行通信接口标准 234
10.2 工业局域网及其组网技术 236
10.2.1 局域网基础 236
10.2.2 工业局域网的组网技术 242
10.2.3 现场总线技术 244
10.3 实例28——西门子S7系列PLC的网络通信技术 249
10.3.1 应用背景与需求 249
10.3.2 S7系列PLC的网络结构与协议 250
10.3.3 S7-200PLC的通信方式与硬件选择 252
10.3.4 编程软件中S7-200PLC的通信参数设置 254
10.3.5 S7-200PLC的通信指令 256
10.3.6 S7-200通信应用实例 259
10.3.7 S7-300／S7-400的通信与组网 260
10.4 实例29——Windows下计算机与PLC串行通信的实现 262
10.4.1 应用背景与需求 262
10.4.2 Delphi下用WindowsAPI函数实现计算机串行通信 263
10.4.3 Windows串行通信控件MSComm介绍 264
10.4.4 VisualBasic下用MSComm实现计算机与PLC的串行通信 265
10.4.5 总结与评价 267
10.5 实例30——自由端口模式下PLC串行通信的实现 267
10.5.1 应用背景与需求 267
10.5.2 自由端口初始化与参数设置 268
10.5.3 程序设计要考虑的几个问题 270
10.5.4 编程实例 272
10.5.5 总结与评价 273
10.6 实例31——OMRON系列PLC与计算机的通信技术 274
10.6.1 应用背景 274
10.6.2 OMRONPLC与上位机的硬件连接 274
10.6.3 OMRONPLC与上位机的通信协议 275
10.6.4 用VisualBasic实现OMRONPLC与计算机的串行通信 278
10.6.5 用VisualC＋＋实现OMRONPLC与计算机的串行通信 280
10.6.6 总结与评价 282
10.7 实例32——FX系列PLC与计算机串行通信的实现 282
10.7.1 应用背景与需求 282
10.7.2 FX2PLC与计算机的硬件连接 283
10.7.3 FX2系列PLC与计算机的通信协议 284
10.7.4 VisualC＋＋语言下串行通信程序的设计 284
10.7.5 总结与评价 290
10.8 实例33——基于USS协议实现PLC对变频器的控制 290
10.8.1 应用背景与需求 290
10.8.2 变频器的USS控制协议 291
10.8.3 PLC控制变频器的程序设计 292
10.8.4 总结与评价 294
10.9 实例34——PLC在以太网中与上位计算机通信的实现 295
10.9.1 应用背景与需求 295
10.9.2 局域网技术与以太网 295
10.9.3 PLC与以太网的结合 298
10.9.4 用组态王实现PLC在以太网中的通信 298
10.9.5 总结与评价 301
10.10 实例35——利用电话网实现PLC与计算机的远程通信 302
10.10.1 应用背景与需求 302
10.10.2 PLC与计算机远程通信系统的设计 302
10.10.3 上位计算机远程通信功能的设计 303
10.10.4 MODBUS协议下PLC的通信程序 304
10.10.5 总结与评价 306