緒論 1
第1章  常用低壓電器 4
1.1  低壓電器的基本知識 4
1.1.1  電器的定義和分類 4
1.1.2  電磁式低壓電器的基本結構 5
1.1.3  電磁式低壓電器的工作原理 9
1.2  低壓控制電器 13
1.2.1  接觸器 13
1.2.2  電磁式繼電器 17
1.2.3  時間繼電器 19
1.2.4  速度繼電器 20
1.2.5  溫度繼電器、壓力繼電器和
液位繼電器 21
1.2.6  固態繼電器 23
1.3  低壓保護電器 24
1.3.1  熱繼電器 24
1.3.2  熔斷器 28
1.4  低壓配電電器 32
1.4.1  刀開關 32
1.4.2  低壓斷路器 33
1.5  主令電器 36
1.5.1  控制按鈕、選擇開關 37
1.5.2  萬能轉換開關 38
1.5.3  行程開關 39
1.5.4  接近開關 39
1.5.5  光電開關 40
1.6  信號電器 41
1.7  執行電器 41
1.7.1  電動機 41
1.7.2  電磁執行電器 43
1.8  常用傳感器 44
習題及思考題 48
第2章  電氣控制線路基礎 50
2.1  電氣圖紙及繪制原則 50
2.1.1  電氣制圖相關國標 50
2.1.2  電氣原理圖及繪制原則 52
2.1.3  電器布置圖及繪制原則 56
2.1.4  電氣接線圖及繪制原則 57
2.2  三相異步電動機的基本控制線路 58
2.2.1  單向全壓啟動控制線路 58
2.2.2  正反轉控制線路 63
2.2.3  點動連續控制線路 66
2.2.4  多地控制線路 67
2.2.5  順序控制線路 67
2.2.6  自動循環控制線路 71
2.3  三相異步電動機降壓啟動控制線路 72
2.3.1  三相異步電動機啟動控制
概述 72
2.3.2  星形-三角形(Y-△)降壓啟動
控制線路 73
2.3.3  自耦變壓器降壓啟動控制 74
2.3.4  串電阻(電抗器)降壓啟動
控制線路 76
2.3.5  軟啟動器 76
2.4  三相異步電動機制動控制線路 80
2.4.1  反接制動控制線路 81
2.4.2  能耗制動控制線路 83
2.5  三相異步電動機調速控制線路 85
2.5.1  雙速電機的變極調速 85
2.5.2  變頻器與變頻調速 88
習題及思考題 99
第3章  PLC及其工作原理 100
3.1  PLC概述 100
3.1.1  PLC的產生和定義 100
3.1.2  PLC的發展 102
3.1.3  PLC的應用 104
3.1.4  PLC的特點 105
3.1.5  PLC的分類 107
3.1.6  PLC知名品牌 109
3.2  PLC的硬件繫統 109
3.2.1  PLC的硬件組成 109
3.2.2  CPU(中央處理器) 109
3.2.3  存儲器 110
3.2.4  輸入輸出接口電路 111
3.2.5  電源、擴展接口、通信
接口 113
3.3  PLC的軟件繫統 114
3.3.1  PLC的軟件繫統構成 114
3.3.2  PLC的編程語言 115
3.3.3  用戶程序結構 119
3.4  PLC的工作原理 120
3.4.1  PLC控制繫統組成 120
3.4.2  PLC循環掃描的工作方式 121
3.4.3  掃描周期及中心內容 122
3.4.4  循環掃描工作方式的幾點
說明 124
3.5  PLC與其他控制繫統的區別 125
3.5.1  與繼電器控制繫統的區別 125
3.5.2  與IPC控制繫統的區別 126
3.5.3  與單片機控制繫統的區別 126
3.5.4  與DCS、FCS控制繫統的
區別 126
習題及思考題 127
第4章  S7-1200 PLC基礎 128
4.1  S7-1200 PLC概述 128
4.2  S7-1200 PLC的硬件繫統 128
4.2.1  CPU模塊 129
4.2.2  信號模塊(SM) 134
4.2.3  信號板(SB) 136
4.2.4  通信模塊(CM) 136
4.2.5  其他模塊 136
4.2.6  繫統擴展及功率預算 136
4.3  S7-1200 PLC的編程基礎 138
4.3.1  S7-1200 PLC的存儲區 138
4.3.2  S7-1200 PLC的尋址方式 141
4.3.3  S7-1200 PLC的數據類型 145
4.3.4  S7-1200 PLC的程序結構 156
習題及思考題 160
第5章  S7-1200 PLC指令繫統 161
5.1  位邏輯指令 161
5.1.1  觸點與線圈指令 161
5.1.2  置位和復位指令 169
5.1.3  置位優先和復位優先
觸發器 170
5.1.4  上升沿和下降沿指令 172
5.2  定時器指令 177
5.2.1  定時器指令介紹 177
5.2.2  定時器運行解釋 179
5.2.3  定時器應用實例 182
5.3  計數器指令 185
5.3.1  計數器指令介紹 185
5.3.2  計數器運行解釋 186
5.3.3  計數器應用實例 188
5.4  比較運算指令 190
5.4.1  比較運算指令介紹 190
5.4.2  比較運算應用實例 191
5.5  數學函數指令 193
5.5.1  CALCULATE(計算)指令 194
5.5.2  四則運算指令 194
5.5.3  指數、對數及三角函數
指令 195
5.5.4  其他數學函數指令 196
5.5.5  數學函數指令應用實例 198
5.6  移動操作指令 199
5.6.1  MOVE(移動值)、MOVE_BLK
(移動塊)、UMOVE_BLK(無
中斷移動塊)和MOVE_BLK_
VARIANT(移動塊)指令 199
5.6.2  FILL_BLK(填充塊)和UFILL_
BLK(無中斷填充塊)指令 200
5.6.3  SWAP(交換字節)指令 201
5.7  轉換操作指令 202
5.7.1  CONV(轉換值)指令 202
5.7.2  ROUND(取整)和 TRUNC
(截尾取整)指令 202
5.7.3  SCALE_X(標定)和 NORM_X
(標準化)指令 203
5.8  程序控制操作指令 205
5.8.1  JMP(RLO=1時跳轉)、JMPN(RLO=0時跳轉)和Label(跳轉標簽)指令 205
5.8.2  JMP_LIST(定義跳轉列表)
指令 206
5.8.3  SWITCH(跳轉分配器)指令 206
5.8.4  RET(返回)指令 207
5.9  字邏輯指令 207
5.9.1  AND、OR和XOR邏輯運算
指令 207
5.9.2  INV(求反碼)指令 208
5.10  移位與循環移位指令 208
習題及思考題 210
第6章  PLC與過程控制 212
6.1  S7-1200模擬量控制 212
6.1.1  S7-1200模擬量輸入、輸出
6.1.2  模擬量繫統配置和簡單控制
實現 217
6.2  S7-1200 PLC的模擬量PID控制 220
6.2.1  PLC模擬量的PID控制 220
6.2.2  PID控制參數整定 223
6.2.3  S7-1200 PLC的PID控制 224
6.3  PID控制案例：恆液位PID控制 228
習題及思考題 232
第7章  PLC與運動控制 233
7.1  交流伺服控制繫統簡介 233
7.1.1  交流伺服電機 233
7.1.2  交流伺服驅動器 239
7.1.3  交流伺服控制繫統 243
7.2  S7-1200 PLC的運動控制功能 244
7.2.1  S7-1200高速脈衝輸出 244
7.2.2  工藝對像“軸” 249
7.2.3  S7-1200運動控制指令 257
7.2.4  基於S7-1200 PLC的運動控制
實例 260
7.3  S7-1200 PLC的高速計數器 271
7.3.1  高速計數器 271
7.3.2  高速計數器應用實例 276
7.4  PWM和PTO脈衝輸出 280
7.4.1  PWM/PTO指令 280
7.4.2  PWM/PTO控制應用實例 281
習題及思考題 284
第8章  PLC通信及應用 285
8.1  S7-1200 PLC通信概述 285
8.1.1  S7-1200 PLC通信接口與通信
模塊 285
8.1.2  S7-1200 PLC通信選項 286
8.1.3  S7-1200 PLC通信典型應用 289
8.2  S7-1200 PLC以太網通信 291
8.2.1  以太網開放式用戶通信 291
8.2.2  S7通信 302
8.3  S7-1200 PLC的串口通信 308
8.3.1  自由口協議通信 308
8.3.2  USS協議通信 312
8.4  S7-1200 PLC的Modbus通信 319
8.4.1  Modbus RTU和Modbus TCP
概述 320
8.4.2  S7-1200 PLC的Modbus
通信 325
8.4.3  S7-1200 PLC的Modbus通信
應用 329
習題及思考題 336
第9章  電氣控制繫統分析和設計 337
9.1  電氣控制線路分析 337
9.1.1  電氣控制線路分析基礎 337
9.1.2  電氣控制原理圖分析示例 338
9.2  電氣控制線路設計 340
9.2.1  電氣控制線路設計基礎 340
9.2.2  電氣控制線路設計示例 344
9.3  PLC控制繫統設計 347
9.3.1  PLC控制繫統設計基礎 347
9.3.2  PLC控制繫統設計示例 350
附錄A  項目種類的字母代碼(文字
 ?  符號) 361
附錄B  電氣圖形符號表 365
參考文獻 370

“電氣控制與PLC應用”是高等院校電氣類專業最重要的專業基礎課程之一。在新工科背景和工程專業認證OBE(成果導向教育)理念的指導下，一些課程正在不同程度地整合和改革，本課程整合了過去“工廠電氣控制技術”和“可編程控制器原理及應用”兩門課程的內容，著眼於以培養學生的分析能力和設計能力為主要目的，充分體現了課程大綱和培養目標。結合我國的電氣控制技術的現狀和發展方向，本課程在內容上弱化甚至剔除了已經或即將被淘汰的技術，而強化了目前或將來主流的控制技術，如基於PLC的軟啟動器、變頻器和伺服電機控制以及PID控制、通信與網絡等。
本書以西門子主流新產品S7-1200 PLC為對像講述PLC的原理、組成、資源、指令及應用。以大量工程實例為載體，理論結合實際，實例結構完整、短小精悍、圖文並茂，以圖為主，實例講述中滲透了分析和設計理念，潛移默化中使學生掌握電氣控制繫統分析和設計方法。從全書內容、結構和形式上看，本書是理論教材、PLC繫統手冊和實驗教材的結合體。
本書共分為9章，第1、2章為繼電器接觸器控制技術部分，該部分以交流電動機為被控對像，講述常用低壓電器和典型控制線路；第3～5章為可編程控制器基礎部分，講述可編程控制及其工作原理、西門子S7-1200繫列PLC的硬件和軟件基礎、指令繫統及其應用；第6～8章為PLC應用的提升部分，分別講述基於PLC控制繫統的模擬量控制及PID控制技術、高速脈衝處理及伺服電機運動控制技術、通信及網絡控制技術；第9章為電氣控制繫統分析和設計部分，講述電氣控制與PLC繫統的一般分析方法和設計方法。
本書注重實際，強調應用，是一種工程性較強的應用類教材，可作為高等院校電氣工程及其自動化、工業自動化、機電一體化等相關專業的教材，也可供相關技術人員作為參考資料使用，同時也可作為電氣控制技術專業相關技術人員的自學用書。
本書第1章由吳延明、郭永吉編寫，第2～5章由吳延明編寫，第6～9章由劉仲民、吳延明編寫，全書由吳延明統稿。在本書編寫過程中，得到喬平原老師和蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院電氣工程繫課程組全體老師的大力幫助，在此表示衷心的感謝。
由於編者水平有限，書中難免存在疏漏和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。


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