现代电气控制及PLC.pdf

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1、现代电气控制及PLC 应用技术 现代电气控制及PLC 应用技术 作者:王永华 价格:27 元 书号:7-81077-346-1 出版社:北京航空航天大学出版社 出版日期:2003 年 9 月 -内容简介内容简介 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

2、S7200 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 S7200 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 S7200 PLC 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 S7200 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 S7200 PLC 资料速查表。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。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

3、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。-目录目录 第一章 常用低压电器 1.1 电器的基本知识3 1.1.1 电器的定义和分类3 1.1.2 电磁式低压电器的基本结构和工作原理4 1.2 接触器10 1.2.1 接触器的用途及分类10 1.2.2 接触器的结构及工作原理10 1.2.3 接触器的技术参数11 1.2.4 接触器的选择12 1.3 继电器13 1.3.1 电磁式继电器13 1.3.2 热继电器15 1.3.3 时间继电器18 1.3.4 速度继电器19 1.3.5 温度继电

4、器20 目录 1.3.6 液位继电器21 1.3.7 固态继电器21 1.4 开关电器23 1.4.1 刀开关23 1.4.2 低压断路器23 1.5 熔断器26 1.5.1 熔断器的结构和分类26 1.5.2 熔断器的保护特性27 1.5.3 熔断器的技术参数28 1.5.4 熔断器的选择28 1.6 主令电器29 1.6.1 控制按钮29 1.6.2 转换开关31 1.6.3 行程开关32 1.6.4 接近开关32 1.6.5 光电开关33 1.6.6 指示灯34 本章小结35 思考题与练习题35 第二章 电气控制线路基础 2.1 电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则37 2.1.1

5、常用电气图形符号和文字符号37 2.1.2 电气控制线路图的绘制原则41 2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路43 2.2.1 全压启动控制线路43 2.2.2 正反转控制线路44 2.2.3 点动控制线路45 2.2.4 多点控制线路46 2.2.5 顺序控制线路46 2.2.6 自动循环控制线路47 2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路48 2.3.1 星形三角形降压启动控制线路48 2.3.2 自耦变压器降压启动控制线路49 2.3.3 软启动器及其使用50 2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路56 2.4.1 反接制动控制线路56 2.4.2 能耗制动控制线路58 2.5

6、三相笼型异步电动机速度控制线路61 2.5.1 基本概念61 2.5.2 变极调速控制线路61 2.5.3 变频调速与变频器的使用63 2.6 电气控制线路的简单设计法68 2.6.1 概述68 2.6.2 简单设计法介绍68 2.6.3 简单设计法设计举例71 2.7 典型生产机械电气控制线路分析72 2.7.1 电气控制线路分析基础72 2.7.2 C650 卧式车床电气控制线路分析73 本章小结78 思考题与练习题78 第三章 可编程序控制器概述 3.1 PLC 的产生和定义80 3.1.1 PLC 的产生80 3.1.2 PLC 的定义81 3.2 PLC 的特点82 3.3 PLC

7、的应用和发展83 3.3.1 PLC 的发展状况83 3.3.2 PLC 的发展趋势83 3.3.3 PLC 的应用领域85 3.4 PLC 的分类86 3.5 PLC 的系统组成87 3.6 PLC 与继电器控制系统的区别90 3.7 PLC 的工作原理91 3.7.1 PLC 的工作方式与运行框图91 3.7.2 PLC 工作过程的中心内容93 3.7.3 PLC 对输入/输出的处理原则94 3.8 PLC 的编程语言和程序结构94 3.8.1 PLC 的编程语言94 3.8.2 PLC 的程序结构96 本章小结96 思考题97 第四章 S7200 系列PLC 的硬件系统及内部资源 4.1

8、 概述98 4.2 S7200 系列PLC 的硬件系统98 4.2.1 硬件系统基本构成99 4.2.2 主机结构及性能特点99 4.2.3 输入/输出的扩展100 4.3 S7200 系列PLC 的内部资源及寻址方式102 4.3.1 软元件102 4.3.2 CPU 存储区域的直接寻址105 4.3.3 CPU 存储区域的间接寻址108 本章小结109 思考题与练习题109 第五章 PLC 的基本指令及程序设计 5.1 PLC 的基本逻辑指令及举例110 5.1.1 逻辑取及线圈驱动指令110 5.1.2 触点串联指令111 5.1.3 触点并联指令111 5.1.4 串联电路块的并联连接

9、指令112 5.1.5 并联电路块的串联连接指令112 5.1.6 置位、复位指令113 5.1.7 RS 触发器指令114 5.1.8 立即指令115 5.1.9 边沿脉冲指令116 5.1.10 逻辑堆栈操作指令117 5.1.11 定时器119 5.1.12 计数器123 5.1.13 比较指令126 5.1.14 NOT 及NOP 指令128 5.2 程序控制指令128 5.2.1 结束及暂停指令128 5.2.2 看门狗指令129 5.2.3 跳转及标号指令130 5.2.4 循环指令131 5.2.5 子程序132 5.2.6 与ENO 指令135 5.3 PLC 初步编程指导13

10、6 5.3.1 梯形图编程的基本规则136 5.3.2 LAD 和STL 编程形式的区别137 5.4 典型的简单电路编程138 5.4.1 延时脉冲产生电路138 5.4.2 瞬时接通/延时断开电路139 5.4.3 延时接通/延时断开电路139 5.4.4 脉冲宽度可控制电路140 5.4.5 计数器的扩展141 5.4.6 长定时电路141 5.4.7 闪烁电路142 5.4.8 报警电路143 5.5 PLC 程序的简单设计法及应用举例145 5.5.1 PLC 程序的简单设计法145 5.5.2 应用举例146 本章小结150 思考题与练习题150 第六章 S7200 PLC 顺序控

11、制指令及应用 6.1 功能图的产生及基本概念153 6.1.1 功能图的产生153 6.1.2 功能图的基本概念153 6.1.3 功能图的构成规则154 6.2 顺序控制指令155 6.2.1 顺序控制指令介绍155 6.2.2 举例说明155 6.2.3 使用说明156 6.3 功能图的主要类型157 6.3.1 单流程157 6.3.2 可选择的分支和联接157 6.3.3 并行分支和联接158 6.3.4 跳转和循环160 6.4 顺序控制指令应用举例161 6.4.1 选择和循环电路举例161 6.4.2 并行分支和联接电路举例165 6.4.3 选择和跳转电路举例168 本章小结1

12、71 思考题与练习题171 第七章 S7200 PLC 的功能指令 7.1 传送、移位和填充指令173 7.1.1 传送类指令173 7.1.2 移位与循环指令174 7.1.3 字节交换指令177 7.1.4 填充指令177 7.2 运算和数学指令178 7.2.1 加法指令178 7.2.2 减法指令178 7.2.3 乘法指令178 7.2.4 除法指令179 7.2.5 数学函数指令181 7.2.6 增/减指令183 7.2.7 逻辑运算指令184 7.3 表功能指令186 7.4 转换指令189 7.4.1 数据类型转换指令189 7.4.2 编码和译码指令192 7.4.3 段码

13、指令192 7.4.4 ASCII 码转换指令193 7.4.5 字符串转换指令196 7.5 字符串指令197 7.6 时钟指令200 7.7 中断201 7.7.1 几个基本概念202 7.7.2 中断指令204 7.7.3 中断程序205 7.8 高速计数器指令206 7.8.1 高速计数器介绍206 7.8.2 高速计数器指令208 7.8.3 高速计数器的使用方法208 7.9 高速脉冲输出指令212 7.9.1 几个基本概念212 7.9.2 高速脉冲指令及特殊寄存器212 7.9.3 PTO 的使用214 7.9.4 PWM 的使用218 7.10 PID 回路指令221 7.1

14、0.1 PID 算法221 7.10.2 PID 回路指令及使用221 本章小结225 练习题226 第八章 PLC 的网络通信技术及应用 8.1 通信网络的基础知识227 8.1.1 数据通信方式227 8.1.2 网络概述230 8.2 S7200 的通信与网络231 8.2.1 S7 系列PLC 网络层次的结构231 8.2.2 S7200 PLC 网络的通信协议232 8.2.3 网络配置实例236 8.2.4 网络部件238 8.3 S7200 通信指令239 8.3.1 网络读/网络写指令239 8.3.2 发送与接收指令242 8.3.3 USS 通信指令247 8.4 S720

15、0 的通信扩展模块248 8.4.1 EM241 调制解调器模块248 8.4.2 CP2431 工业以太网通信处理器模块248 本章小结249 思考题与练习题249 第九章 现代PLC 控制系统综合设计实例 9.1 PLC 控制系统设计步骤及内容250 9.1.1 分析评估及控制任务251 9.1.2 PLC 的选型251 9.1.3 I/O 地址分配252 9.1.4 系统设计252 9.1.5 系统调试252 9.2 双恒压无塔供水控制系统设计253 9.2.1 工艺过程253 9.2.2 系统控制要求254 9.2.3 控制系统的I/O 点及地址分配254 9.2.4 PLC 系统选型

16、255 9.2.5 电气控制系统原理图255 9.2.6 系统程序设计258 9.3 薄刀式分切压痕机控制系统264 9.3.1 工艺过程264 9.3.2 系统控制要求264 9.3.3 控制系统的I/O 点及地址分配265 9.3.4 PLC 系统选型265 9.3.5 电气控制系统原理图265 9.3.6 系统程序设计267 9.4 PLC 在工程应用中要注意的一些实际问题272 9.4.1 PLC 的安装272 9.4.2 电源的设计272 9.4.3 系统的接地273 9.4.4 电缆设计与铺设274 9.4.5 PLC 输出端的保护274 本章小结275 思考题与练习题275 第十

17、章 编程软件的使用 10.1 编程软件安装276 10.1.1 系统要求276 10.1.2 软件安装276 10.1.3 硬件连接277 10.1.4 参数设置277 10.1.5 在线联系278 10.1.6 建立、修改PLC 通信参数278 10.2 软件功能278 10.2.1 基本功能278 10.2.2 界面279 10.2.3 各部分功能279 10.2.4 系统组态281 10.3 编程281 10.3.1 程序文件操作281 10.3.2 编辑程序282 10.4 调试及运行监控286 10.4.1 选择扫描次数286 10.4.2 状态图表监控286 10.4.3 运行模式

18、下的编辑287 10.4.4 程序监视288 本章小结289 -附录附录 附录A 实验指导书 实验一异步电动机可逆运行实验290 实验二S7200 PLC 编程软件使用实验291 实验三抢答器程序设计实验291 实验四人行道按钮控制交通灯程序设计实验292 实验五水位控制程序设计实验294 附录BS7200 PLC 快速参考信息表B1S7200 PLC 的CPU 规范295 表B2S7200 PLC 的CPU 输入规范296 表B3S7200 PLC 的CPU 输出规范297 表B4S7200 PLC 的CPU 存储器范围和特性总汇298 表B5S7200PLCCPU（V1.21）指令系统速查表299 表B6 常用特殊继电器SM0 和SM1 的位信息301 图B1CPU 224 外围典型接线图302