现代电气控制及PLC应用技术 (2008 年度畅销榜NO.4764 )

本书从实际工程应用和便于教学需要出发，介绍和讲解了继电接触式控制系统和可编程序控制器控制系统的工作原理、设计方法和实际应用。和其他同类的教材相比，本书主要有以下特点：(1)介绍了一些新型器件，讲解了软启动器和变频器的使用；(2)对传统的电气控制系统的内容进行了较大幅度的删节，给出并讲解了电气控制线路和可编程序控制器程序的“简单设计法”；(3)系统介绍和讲解了最新版本的SIEMENS S7-200 CPU22*(V1．21)系列可编程序控制器的原理和应用，并给出了大量实例并讲解其基本指令的用法和功能图(SFC)的编程；(4)对S7-200 PLC的功能指令和通信功能进行了详细的讲解，并简单介绍了S7-200PLC新模块的特点；(5)附有思考题、练习题和实验指导书；(6)介绍了S7-200可编程序控制器上机编程软件的使用；(7)附有作者精心挑选并经修改过的S7-200PLC资料速查表。\r\n 本书是作者在自己最近出版的同类教材的基础上精心修订和编写而成的，相信它会是一本值得大家使用的书。\r\n 本书可作为大专院校、电大和业余大学的自动控制、电气技术、机电一体化及相关专业的“电气控制及可编程序控制器”或类似课程的教材，也可供有关工程技术人员参考使用，同时它也是广大从事和电气控制技术专业有关的电工和技术人员的一本很好的自学教材。

绪论\r\n\r\n第一章 常用低压电器\r\n\r\n1.1 电器的基本知识\r\n1.1.1 电器的定义和分类\r\n1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作原理\r\n1.2 接触器\r\n1.2.1 接触器的用途及分类\r\n1.2.2 接触器的结构及工作原理\r\n1.2.3 接触器的技术参数\r\n1.2.4 接触器的选择\r\n1.3 继电器\r\n1.3.1 电磁式继电器\r\n1.3.2 热继电器\r\n1.3.3 时间继电器\r\n1.3.4 速度继电器\r\n1.3.5 温度继电器\r\n1.3.6 液位继电器\r\n1.3.7 固态继电器\r\n1.4 开关电器\r\n1.4.1 刀开关\r\n1.4.2 低压断路器\r\n1.5 熔断器\r\n1.5.1 熔断器的结构和分类\r\n1.5.2 搭断番的保护特性\r\n1.5.3 熔断器的技术参数\r\n1.5.4 熔断器的选择\r\n1.6 主令电器\r\n1.6.1 控制按钮\r\n1.6.2 转换开关\r\n1.6.3 行程开关\r\n1.6.4 接近开关\r\n1.6.5 光电开关\r\n1.6.6 指示灯\r\n本章小结\r\n思考题与练习题\r\n\r\n第二章 电气控制线路基础\r\n\r\n2.1 电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则\r\n2.1.1 常用电气图形符号和文字符号\r\n2.1.2 电气控制线路图的绘制原则\r\n2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路\r\n2.2.1 全压启动控制线路\r\n2.2.2 正反转控制线路\r\n2.2.3 点动控制线路\r\n2.2.4 多点控制线路\r\n2.2.5 顺序控制线路\r\n2.2.6 自动循环控制线路\r\n2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路\r\n2.3.1 星形一三角形降压启动控制线路\r\n2.3.2 自耦变压器降压启动控制线路\r\n2.3.3 软启动器及其使用\r\n2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路\r\n2.4.1 反接制动控制线路\r\n2.4.2 能耗制动控制线路\r\n2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路\r\n2.5.1 基本概念\r\n2.5.2 变极调速控制线路\r\n2.5.3 变频调速与变频器的使用\r\n2.6 电气控制线路的简单设计法\r\n2.6.1 概 述\r\n2.6.2 简单设计法介绍\r\n2.6.3 简单设计法设计举例\r\n2.7 典型生产机械电气控制线路分析\r\n2.7.1 电气控制线路分析基础\r\n2.7.2 C650 卧式车床电气控制线路分析\r\n本章小结\r\n思考题与练习题\r\n\r\n第三章 可编程序控制器概述\r\n\r\n3.1 PLC的产生和定义\r\n3.1.1 PLC的产生\r\n3.1.2 PLC的定义\r\n3.2 PLC的特点\r\n3.3 PLC的应用和发展\r\n3.3.1 PLC的发展状况\r\n3.3.2 PLC的发展趋势\r\n3.3.3 PLC的应用领域\r\n3.4 PLC的分类\r\n3.5 PLC的系统组成\r\n3.6 PLC与继电器控制系统的区别\r\n3.7 PLC的工作原理\r\n3.7.1 PLC的工作方式与运行框图\r\n3.7.2 PLC工作过程的中心内容\r\n3.7.3 PLC对输入／输出的处理原则\r\n3.8 PLC的编程语言和程序结构\r\n3.8.1 PLC的编程语言\r\n3.8.2 PLC的程序结构\r\n本章小结\r\n思考题\r\n\r\n第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源\r\n\r\n4.1 概 述\r\n4.2 S7-200系列PLC的硬件系统\r\n4.2.1 硬件系统基本构成\r\n4.2.2 主机结构及性能特点\r\n4.2.3 输入／输出的扩展\r\n4.3 S7-200系列PLC的内部资源及寻址方式\r\n4.3.1 软元件\r\n4.3.2 CPU存储区域的直接寻址\r\n4.3.3 CPU存储区域的间接寻址\r\n本章小结\r\n思考题与练习题\r\n\r\n第五章 PLC的基本指令及程序设计\r\n\r\n5.1 PLC的基本逻辑指令及举例\r\n5.1.1 逻辑取及线圈驱动指令\r\n5.1.2 触点串联指令\r\n5.1.3 触点并联指令\r\n5.1.4 串联电路块的并联连接指令\r\n5.1.5 并联电路块的串联连接指令\r\n5.1.6 置位、复位指令\r\n5.1.7 RS触发器指令\r\n5.1.8 立即指令\r\n5.1.9 边沿脉冲指令\r\n5.1.10 逻辑堆栈操作指令\r\n5.1.11 定时器\r\n5.1.12 计数器\r\n5.1.13 比较指令\r\n5.1.14 NOT及NOP指令\r\n5.2 程序控制指令\r\n5.2.1 结束及暂停指令\r\n5.2.2 看门狗指令\r\n5.2.3 跳转及标号指令\r\n5.2.4 循环指令\r\n5.2.5 子程序\r\n5.2.6 与ENO指令\r\n5.3 PLC初步编程指导\r\n5.3.1 梯形图编程的基本规则\r\n5.3.2 LAD和STL编程形式的区别\r\n5.4 典型的简单电路编程\r\n5.4.1 延时脉冲产生电路\r\n5.4.2 瞬时接通／延时断开电路\r\n5.4.3 延时接通／延时断开电路\r\n5.4.4 脉冲宽度可控制电路\r\n5.4.5 计数器的扩展\r\n5.4.6 长定时电路\r\n5.4.7 闪烁电路\r\n5.4.8 报警电路\r\n5.5 PLC程序的简单设计法及应用举例\r\n5.5.1 PLC程序的简单设计法\r\n5.5.2 应用举例\r\n本章小结\r\n思考题与练习题\r\n\r\n第六章 S7-200 PLC顺序控制指令及应用\r\n\r\n6.1 功能图的产生及基本概念\r\n6.1.1 功能图的产生\r\n6.1.2 功能图的基本概念\r\n6.1.3 功能图的构成规则\r\n6.2 顺序控制指令\r\n6.2.1 顺序控制指令介绍\r\n6.2.2 举例说明\r\n6.2.3 使用说明\r\n6.3 功能图的主要类型\r\n6.3.1 单流程\r\n6.3.2 可选择的分支和联接\r\n6.3.3 并行分支和联接\r\n6.3.4 跳转和循环\r\n6.4 顺序控制指令应用举例\r\n6.4.1 选择和循环电路举例\r\n6.4.2 并行分支和联接电路举例\r\n6.4.3 选择和跳转电路举例\r\n本章小结\r\n思考题与练习题\r\n\r\n第七章 S7-200 PLC的功能指令\r\n\r\n7.1 传送、移位和填充指令\r\n7.1.1 传送类指令\r\n7.1.2 移位与循环指令\r\n7.1.3 字节交换指令\r\n7.1.4 填充指令\r\n7.2 运算和数学指令\r\n7.2.1 加法指令\r\n7.2.2 减法指令\r\n7.2.3 乘法指令\r\n7.2.4 除法指令\r\n7.2.5 数学函数指令\r\n7.2.6 增／减指令\r\n7.2.7 逻辑运算指令\r\n7.3 表功能指令\r\n7.4 转换指令\r\n7.4.1 数据类型转换指令\r\n7.4.2 编码和译码指令\r\n7.4.3 段码指令\r\n7.4.4 ASCII码转换指令\r\n7.4.5 字符串转换指令\r\n7.5 字符串指令\r\n7.6 时钟指令\r\n7.7 中 断\r\n7.7.1 几个基本概念\r\n7.7.2 中断指令\r\n7.7.3 中断程序\r\n7.8 高速计数器指令\r\n7.8.1 高速计数器介绍\r\n7.8.2 高速计数器指令\r\n7.8.3 高速计数器的使用方法\r\n7.9 高速脉冲输出指令\r\n7.9.1 几个基本概念\r\n7.9.2 高速脉冲指令及特殊寄存器\r\n7.9.3 PTO的使用\r\n7.9.4 PWM的使用\r\n7.10 PID回路指令\r\n7.10.1 PID算法\r\n7.10.2 PID回路指令及使用\r\n本章小结\r\n练习题\r\n\r\n第八章 PLC的网络通信技术及应用\r\n\r\n8.1 通信网络的基础知识\r\n8.1.1 数据通信方式\r\n8.1.2 网络概述\r\n8.2 S7-200的通信与网络\r\n8.2.1 S7系列PLC网络层次的结构\r\n8.2.2 S7-200 PLC网络的通信协议\r\n8.2.3 网络配置实例\r\n8.2.4 网络部件\r\n8.3 S7-200通信指令\r\n8.3.1 网络读／网络写指令\r\n8.3.2 发送与接收指令\r\n8.3.3 USS通信指令\r\n8.4 S7-200的通信扩展模块\r\n8.4.1 EM241调制解调器模块\r\n8.4.2 CP243-1工业以太网通信处理器模块\r\n本章小结\r\n思考题与练习题\r\n\r\n第九章 现代PLC控制系统综合设计实例\r\n\r\n9.1 PLC控制系统设计步骤及内容\r\n9.1.1 分析评估及控制任务\r\n9.1.2 PLC的选型\r\n9.1.3 I／O地址分配\r\n9.1.4 系统设计\r\n9.1.5 系统调试\r\n9.2 双恒压无塔供水控制系统设计\r\n9.2.1 工艺过程\r\n9.2.2 系统控制要求\r\n9.2.3 控制系统的I／O点及地址分配\r\n9.2.4 PLC系统选型\r\n9.2.5 电气控制系统原理图\r\n9.2.6 系统程序设计\r\n9.3 薄刀式分切压痕机控制系统\r\n9.3.1 工艺过程\r\n9.3.2 系统控制要求\r\n9.3.3 控制系统的I／O点及地址分配\r\n9.3.4 PLC系统选型\r\n9.3.5 电气控制系统原理图\r\n9.3.6 系统程序设计\r\n9.4 PLC在工程应用中要注意的一些实际问题\r\n9.4.1 PLC的安装\r\n9.4.2 电源的设计\r\n9.4.3 系统的接地\r\n9.4.4 电缆设计与铺设\r\n9.4.5 PLC输出端的保护\r\n本章小结\r\n思考题与练习题\r\n\r\n第十章 编程软件的使用\r\n\r\n10.1 编程软件安装\r\n10.1.1 系统要求\r\n10.1.2 软件安装\r\n10.1.3 硬件连接\r\n10.1.4 参数设置\r\n10.1.5 在线联系\r\n10.1.6 建立、修改PLC通信参数\r\n10.2 软件功能\r\n10.2.1 基本功能\r\n10.2.2 界 面\r\n10.2.3 各部分功能\r\n10.2.4 系统组态\r\n10.3 编 程\r\n10.3.1 程序文件操作\r\n10.3.2 编辑程序\r\n10.4 调试及运行监控\r\n10.4.1 选择扫描次数\r\n10.4.2 状态图表监控\r\n10.4.3 运行模式下的编辑\r\n10.4.4 程序监视\r\n本章小结\r\n\r\n附录A 实验指导书\r\n\r\n实验一 异步电动机可逆运行实验\r\n实验二 S7-200 PLC编程软件使用实验\r\n实验三 抢答器程序设计实验\r\n实验四 人行道按钮控制交通灯程序设计实验\r\n实验五 水位控制程序设计实验\r\n\r\n附录B S7-200PLC快速参考信息\r\n\r\n表B-1 S7-200 PLC的CPU规范\r\n表B-2 S7-200 PLC的CPU输入规范\r\n表B-3 S7-200 PLC的CPU输出规范\r\n表B-4 S7-200 PLC的CPU存储器范围和特性总汇\r\n表B-5 S7-200PLC[CPU(V1.21)]指令系统速查表\r\n表B-6 常用特殊继电器SM0和SMl的位信息\r\n图B-1 CPU 224 外围典型接线图\r\n\r\n参考文献

    目前高等院校已普遍将“工厂电气控制技术”和“可编程序控制器原理及应用”两门课程合并为“电气控制及可编程序控制器”一门课程。针对这种教学安排和电气控制技术及可编程序控制器的最新发展，我们组织编写了这本教材。
    在编写过程中，编者力求做到语言通畅、叙述清楚、讲解细致，所有的内容都为了便于实际应用和教学，尽可能多地融进自己的经验和成果。本书还结合电气控制技术的最新发展，对一些传统的教学内容进行了较大篇幅的删节，增加了许多新的内容，重要的是本书在讲解可编程序控制器(PLC，全书简称)时，以现在最流行的、有较高性能价格比的SIEMENS S7-200 CPU22*(V1．21)系列小型PLC为对象，使大家接触到最新的PLC产品。
    全书共分十章。第一章主要介绍低压电器的原理、用途和选用，其中增加了许多新型器件的内容。第二章讲解常用控制线路基本环节的设计和工作原理，并用较大篇幅，结合实例讲解了软启动器和新型变频器的应用，还特别讲解了电气控制线路的“简单设计法”，最后简单介绍了传统的电气控制线路分析基础。第三章叙述了可编程序控制器的基本概念和概况。第四章介绍了S7-200 PLC的内部元器件和寻址方式。第五章结合例子详细介绍了S7-200 CPU22*系列PLC的基本指令，讲解了常用典型电路的程序设计和PLC程序的“简单设计法”。第六章重点讲解PLC的功能图编程方法和S7-200 PLC顺序控制指令的使用，其中对使用S7-200 PLC顺序控制指令时的注意事项作了特别说明。第七章以简洁流畅的方法介绍了S7-200 PLC的功能指令，并给出了许多例子。第八章详细讲解了PLC的网络通信原理，介绍了S7-200 PLC的通信功能和通信指令的使用，另外还对最新的通信模块作了介绍。第九章讲解了PLC在实际应用中的设计步骤，并给出了两个大型的较全面的实例供大家参考，最后从诸多方面讲解了PLC在实际应用中应注意的问题。第十章是S7-200PLC编程软件的使用简介。本书的附录还提供了实验指导书和作者精心挑选并修订过的S7-200 PLC的参考资料。
    本书既可以供少学时(如40学时)使用，也可以供多学时(如65学时)使用。两者的区别在于是对第七章、第八章和第九章作简单介绍，还是详细讲解。另外实验的多少也有不同。
    本书由王永华任主编，负责全书的组织、统稿和改稿。前言、绪论、第二章的2．6节、第四章、第五章、第六章、第七章、第九章的前两节及附录B由王永华编写；其余部分由宋寅卯、陈玉国、郑安平、杨存祥、张东初、刘慧琴和户刚共同编写。
    特别感谢北航出版社的金友泉老师、西门子(中国)有限公司的王东滨先生以及杨涟老师和作者指导毕业设计的学生们，他们为本书的出版、编写和校对等提供了许多帮助，另外本书部分章节的编写参考了有关资料(见参考文献)，在此我们对这些同志和参考文献的作者表示衷心的感谢!
    由于本书编者水平有限，编写时间仓促，虽已尽心尽力，多次修改，但书中难免仍有错误和不足之处，敬请读者批评指正。作者电子信箱地址：wyh@zzuli．edu．cn。
编者
2003年5月