了得網工業技術_電氣控制與PLC應用技術(西門子S7

內容簡介

本書從實際工程和教學需要出發，介紹了繼電器控制繫統及其基本控制電路與典型機床控制電路、可編程序控制器控制繫統、工控組態控制技術的工作原理、設計方法和實際應用。和其他同類的教材相比，本書主要有以下特點：除介紹了基本電氣控制技術、SIEMENS S7-200繫列可編程控制器（PLC）控制技術外，還有PLC結合工業組態軟件（MCGS）的現代控制應用。本書在編寫過程中，重點突出實用性和適用性。對電氣控制與指令繫統以及工業組態控制都以實例的方式進行講解，由淺入深、層次清楚，易於理解、掌握。每個章節後都附有相應的實驗、思考與練習題。本書適用於各類學校電氣專業、機電一體化專業、自動化專業、測控等專業的教材和學習參考。也可作為從事PLC應用開發的工程技術人員的培訓教材或技術參與書。

作者簡介

何獻忠，湖南工業大學電氣與信息工程學院，副教授。研究方向：主要從事自動控制的教學與研究。一．.教育背景 1985—1989.中南工大自動化本科，獲工學學士學位。二．著譯作品(1)何獻忠主編，《可編程控制器應用技術（西門子S7-200繫列）》，化學工業出版社，2014年(2)何獻忠參編，《電報拖動基礎—理論與實踐》，清華大學出版社，2010年（3）何獻忠參編，《常用機床電氣檢修》，中國勞動社會保障出版社，2008年三．業務成果主持完成科研課題2項，主研完成（或在研）科研課題2項。在全國性刊物上發表學術論文近30篇，均為獨著。主編、參編教材3本。

第1章常用低壓電器

1.1 低壓電器概述 1

1.1.1 電器的定義和分類 1

1.1.2 電磁式低壓電器的基本結構 1

1.2 接觸器 5

1.2.1 接觸器的用途及分類 5

1.2.2 接觸器的結構及工作原理 5

第1章常用低壓電器

1.1 低壓電器概述 1

1.1.1 電器的定義和分類 1

1.1.2 電磁式低壓電器的基本結構 1

1.2 接觸器 5

1.2.1 接觸器的用途及分類 5

1.2.2 接觸器的結構及工作原理 5

1.2.3 接觸器的圖形符號及型號含義 6

1.2.4 接觸器的主要技術參數 6

1.2.5 接觸器的選擇與使用 7

1.3 繼電器 7

1.3.1 電壓繼電器 7

1.3.2 電流繼電器 8

1.3.3 中間繼電器 8

1.3.4 時間繼電器 9

1.3.5 熱繼電器 9

1.3.6 速度繼電器 10

1.4 熔斷器 11

1.4.1 熔斷器的結構與分類 11

1.4.2 熔斷器的技術參數 12

1.4.3 熔斷器的選擇 12

1.5 開關電器 13

1.5.1 刀開關 13

1.5.2 低壓斷路器 13

1.6 主令電器 16

1.6.1 控制按鈕 16

1.6.2 行程開關 16

1.6.3 轉換開關 17

1.6.4 電子低壓電器 18

思考與練習 22

第2章基本電氣控制電路

2.1 電氣圖的圖形符號、文字符號及繪制原則 24

2.1.1 電氣控制圖 24

2.1.2 電氣圖中的圖形符號及文字符號 24

2.1.3 電氣控制線路圖的繪制原則 25

2.2 基本控制電路 27

2.2.1 三相籠型異步電動機全電壓啟動控制線路 27

2.2.2 三相電動機降壓啟動控制電路 31

2.2.3 三相異步電動機制動控制電路 34

2.2.4 三相異步電動機調速控制電路 37

2.2.5 其他典型三相電動機控制電路 39

2.3 電氣控制線路的一般設計方法 40

2.4 典型機床控制電路 41

2.4.1 CA6140車床控制電路 41

2.4.2 M7130型平面磨床控制電路 43

思考與練習 46

第3章可編程控制器概述

3.1 PLC的產生 47

3.2 PLC的發展與分類 48

3.2.1 PLC的發展趨勢 48

3.2.2 PLC的分類 50

3.3 PLC的特點 51

3.4 PLC的應用 51

3.5 PLC的繫統組成 52

3.5.1 中央處理器(CPU)
53

3.5.2 存儲器 53

3.5.3 輸入/輸出接口 53

3.5.4 電源部分 56

3.5.5 擴展接口 56

3.5.6 通信接口 56

3.5.7 編程器 57

3.6 PLC的工作原理 57

3.6.1 PLC的工作方式和運行框圖 57

3.6.2 PLC的掃描工作過程 58

3.7 PLC的編程語言和程序結構 59

3.7.1 PLC的編程語言 59

3.7.2 PLC的程序結構 60

思考與練習 61

第4章S7-200繫列PLC繫統概述

4.1 繫統功能概述 62

4.2 S7-200 PLC的結構及擴展模塊 62

4.2.1 S7-200 PLC的結構 62

4.2.2 擴展模塊 63

4.3 S7-200 PLC的尋址 65

4.3.1 數據長度 65

4.3.2 尋址方式 65

4.3.3 各數據存儲區尋址 67

思考與練習 69

第5章S7-200 PLC的基本指令及程序設計

5.1 基本指令 70

5.1.1 輸入/輸出指令 70

5.1.2 觸點串聯指令 71

5.1.3 觸點並聯指令 71

5.1.4 電路塊的連接指令 71

5.1.5 取反指令 72

5.1.6 置位與復位指令 73

5.1.7 邊沿脈衝指令 74

5.1.8 立即指令 74

5.1.9 邏輯堆棧操作指令 76

5.1.10 定時器 79

5.1.11 計數器 82

5.1.12 比較指令 87

5.1.13 RS觸發器指令 89

5.2 程序控制類指令 90

5.2.1 結束指令 90

5.2.2 暫停指令 91

5.2.3 看門狗指令 91

5.2.4 跳轉及標號指令 92

5.2.5 循環指令 93

5.2.6 子程序 94

5.3 PLC的編程與應用 98

5.3.1 梯形圖的編程規則 98

5.3.2 基本指令的簡單應用 99

實驗 109

實驗一 S7-200編程軟件的使用 109

實驗二三相電動機控制 109

實驗三水塔水位自動控制 110

思考與練習 110

第6章S7-200 PLC順序控制指令及應用

6.1 功能圖的基本概念及構成規則 113

6.1.1 功能圖基本概念 113

6.1.2 功能圖的構成規則 114

6.2 順序控制指令 114

6.2.1 順序控制指令介紹 114

6.2.2 順序控制指令的編程 114

6.2.3 使用說明 116

6.3 功能圖多分支的分類處理 116

6.3.1 可選擇的分支與彙合 116

6.3.2 並行的分支與彙合 116

6.4 順序控制指令的應用 119

6.4.1 順序控制程序設計的基本步驟 120

6.4.2 順序控制程序應用舉例 120

實驗 137

實驗一自動送料車繫統控制 137

實驗二多種液體自動混合繫統控制 139

思考與練習 140

第7章S7-200 PLC的功能指令

7.1 傳送指令 141

7.1.1 單一數據傳送指令 141

7.1.2 數據塊傳送指令 141

7.1.3 字節立即傳送指令 142

7.1.4 字節交換指令 143

7.1.5 填充指令 144

7.2 移位與循環移位指令 144

7.2.1 移位指令 144

7.2.2 循環移位指令 145

7.2.3 移位寄存器指令 145

7.3 運算指令 148

7.3.1 算術運算指令 148

7.3.2 加1和減1指令 151

7.3.3 數學函數指令 152

7.3.4 邏輯運算指令 153

7.4 表功能指令 155

7.4.1 填表指令 155

7.4.2 表取數指令 156

7.4.3 表查找指令 157

7.5 轉換指令 158

7.5.1 數據類型轉換指令 158

7.5.2 編碼和譯碼指令 160

7.5.3 段碼指令 162

7.5.4 ASCII碼轉換指令 162

7.6 中斷指令 165

7.6.1 中斷事件 165

7.6.2 中斷指令類型與說明 167

7.6.3 中斷程序示例 167

7.7 高速計數器指令 169

7.7.1 高速計數器指令類型與說明 169

7.7.2 高速計數器的工作模式 169

7.7.3 高速計數器的控制 170

7.7.4 高速計數器的使用 171

7.8 高速脈衝輸出指令 174

7.8.1 脈衝輸出指令及輸出方式 174

7.8.2 高速脈衝的控制 175

7.8.3 PTO的使用 176

7.8.4 PWM的使用 181

7.9 PID回路指令 184

7.9.1 PID回路指令及轉換 184

7.9.2 PID指令的操作 186

7.10 時鐘指令 188

7.10.1 時鐘指令類型與說明 188

7.10.2 時鐘指令應用 189

實驗 189

實驗一五星彩燈 189

實驗二八段數碼管顯示實驗 190

實驗三模擬量控制 191

思考與練習 192

第8章S7-200 PLC的網絡通信技術及應用

8.1 S7-200 通信與網絡 193

8.1.1 S7-200繫列網絡層次結構 193

8.1.2 S7-200 PLC網絡通信協議 195

8.1.3 網絡部件 199

8.1.4 網絡配置實例 201

8.2 S7-200通信指令 202

8.2.1 網絡讀/寫指令 203

8.2.2 配置PPI網絡通信舉例 204

8.2.3 發送與接收指令 207

8.2.4 USS通信指令 210

8.3 中文TD-200組態簡介 211

實驗 214

實驗 S7-200通信配置 214

思考與練習 215

第9章PLC控制繫統設計

9.1 PLC控制繫統設計步驟 217

9.2 PLC控制繫統設計實例 219

9.2.1 呼車控制 219

9.2.2 窯溫模糊控制設計 222

9.2.3 步進電機的定位控制 224

9.2.4 讀取條形碼閱讀器信息的控制 233

思考與練習 235

第10章STEP7-Micro/WIN32編程軟件的使用

10.1 硬件連接及軟件安裝 236

10.1.1 硬件連接 236

10.1.2 軟件安裝 236

10.1.3 參數設置 236

10.2 編程軟件的主要功能 237

10.2.1 基本功能 237

10.2.2 主界面 237

10.2.3 繫統組態 240

10.3 編程軟件的使用 240

10.3.1 程序文件操作 240

10.3.2 程序的編輯 241

10.4 調試及運行監控 244

10.4.1 選擇掃描次數 244

10.4.2 狀態圖表監控 244

10.4.3 運行模式下的編輯 245

10.4.4 程序監視 246

10.5 S7-200仿真軟件的使用 246

第11章PLC工業組態控制及其應用

11.1 S7-200 PLC控制機械手運行的組態過程 249

11.1.1 制作工程畫面 249

11.1.2 根據控制要求編寫PLC程序 253

11.1.3 組態畫面 255

11.1.4 與PLC設備連接 257

11.1.5 PLC設備通信調試 260

11.1.6 利用腳本程序實現機械手的控制 260

11.2 S7-200 PLC控制的立體車庫模型MCGS組態監控 268

11.2.1 立體車庫模型監控繫統的主要組成部分 268

11.2.2 策略與腳本程序的解析 271

實驗 273

實驗一利用MCGS組態軟件監控PLC實現對交通信號燈的控制 273

實驗二利用MCGS組態軟件監控PLC實現自動打包控制 274

附錄1常用電氣圖形符號與文字符號

附錄2S7-200 PLC快速參考信息

參考文獻

前言

PLC技術經過三十多年的發展,已形成了完整的工業控制器產品繫列,其功能從初期的主要用於替代繼電-接觸器控制的簡單功能,發展到目前具有接近於計算機的強有力的軟/硬件功能。PLC用於包括邏輯運算、數值運算、數據傳送、過程控制、位置控制、高速計數、中斷控制、人機對話、網絡通信等功能的控制領域。PLC源於替代繼電-接觸器控制,它與傳統的電氣控制技術有著密不可分的聯繫。因而,要學習PLC技術,必須先了解傳統的電氣控制技術。本書在版的基礎上,修改了一些不足之處,並從培養工程應用能力考慮新增加一些應用實例及設計方法。第1 章簡要介紹常用低壓電器的結構、原理及使用方法;第2章介紹基本電氣控制電路、控制原理等電氣控制基礎知識,使讀者對傳統的電氣控制技術有個粗略的了解,為進一步學習PLC奠定必要的基礎;第3章介紹PLC基礎知識和基本原理;第4章概述西門子公司S7-200 PLC的繫統結構、功能、模塊和尋址方式;第5章詳細介紹S7-200 PLC的基本指令繫統及程序設計實例;第6章介紹S7-200 PLC的順序控制指令及應用實例;第7章詳細講解S7-200 PLC的功能指令,並以實例的方式介紹其應用方法;第8章介紹S7-200 PLC的網絡通信技術及應用;第9章介紹現代PLC控制繫統綜合設計步驟、方法,並給出設計實例以供參考;第10章簡單介紹S7-200編程軟件的使用; 第11 章講解S7-200 PLC 結合工業控制組態軟件(MCGS)的綜合應用。部分章節後附有相應的實驗指導,書後附錄列出了常用電氣圖形符號與文字符號,以及S7-200 PLC快速參考信息。本書全面介紹了電氣控制技術及PLC的配置、編程和控制方面的知識。在編寫過程中,編者力求語言通暢、敘述清楚、講解細致,所有的內容都以便於實際應用為原則來選擇,並盡可能采用實例對指令知識及應用進行講解, 力爭做到通俗、簡明、易懂。本書有配套課件,供教學使用。本書由湖南工業大學的何獻忠主編,湖南工業大學李衛萍、劉穎慧、彭華廈、黃浪塵、王玨、陳煒傑和河南化工技師學院張麗參編。全書共分11章,其中第1～4、7、9～11章由何獻忠編寫,第5章由張麗編寫,第6章由李衛萍編寫,第8章由劉穎慧編寫,彭華廈、黃浪塵與王玨參與了程序的編寫與圖形的繪制,陳煒傑參與了課件的制作。由於編者水平有限,加上編寫時間倉促,書中難免有不妥之處,敬請讀者批評指正。編者2018年4月

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