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第1章 电气控制基础1

1.1 电器的基本知识1

1.1.1 电器的定义及分类1

1.1.2 电磁式电器的工作原理与结构特点2

1.2 常用低压电器8

1.2.1 开关电器8

1.2.2 熔断器15

1.2.3 主令电器18

1.2.4 接触器25

1.2.5 继电器28

1.2.6 信号电器38

1.2.7 电磁执行机构39

1.3 电气控制系统图的类型及有关规定42

1.3.1 电气控制系统图的图形符号和文字符号42

1.3.2 电气控制系统图的绘制原则42

1.4 电气控制的基本电路51

1.4.1 全压起动控制电路51

1.4.2 三相交流电动机的减压起动控制电路56

1.4.3 三相笼型异步电动机的制动控制电路58

1.5 三相异步电动机速度控制电路61

1.5.1 概述61

1.5.2 变极调速控制电路62

1.5.3 变压调速63

1.6 变频调速控制电路64

1.6.1 变频调速概述64

1.6.2 变频器的类型64

1.6.3 变频器的组成67

1.6.4 变频器的额定值和技术指标68

1.6.5 变频器的选择69

1.6.6 变频器的主要功能70

1.6.7 变频器的应用举例71

1.7 电气控制电路分析基础73

1.7.1 电气控制分析的内容与要求73

1.7.2 电气原理图阅读分析的方法与步骤74

1.7.3 C650卧式车床电气控制电路分析75

1.8 思考题与练习题78

第2章 可编程序控制器概述80

2.1 PLC的产生和发展80

2.1.1 PLC的产生80

2.1.2 PLC的发展81

2.1.3 目前PLC的主流产品82

2.2 PLC的定义及特点84

2.2.1 PLC的定义84

2.2.2 PLC的特点84

2.3 PLC的主要应用86

2.4 PLC与微机及继电接触器控制系统的区别87

2.4.1 PLC与微型计算机的区别87

2.4.2 PLC与继电接触器控制系统的比较87

2.5 思考题与练习题88

第3章 PLC的结构和工作原理89

3.1 PLC的分类89

3.1.1 按I/O点数分类89

3.1.2 按结构形式分类89

3.2 PLC的基本结构和控制系统的组成90

3.2.1 PLC的基本结构90

3.2.2 PLC控制系统的组成94

3.3 PLC的主要性能指标95

3.4 PLC的工作原理95

3.5 PLC的编程语言96

3.5.1 梯形图97

3.5.2 语句表97

3.5.3 功能块图98

3.5.4 顺序功能图98

3.5.5 结构化文本98

3.6 思考题与练习题99

第4章 S7-200 PLC的硬件配置100

4.1 主机结构及特性100

4.2 I/O扩展模块和功能扩展模块102

4.3 PLC内部资源分配105

4.4 思考题与练习题108

第5章 S7-200 PLC的基本指令及应用109

5.1 数据类型和寻址方式109

5.1.1 数据类型109

5.1.2 指令格式110

5.1.3 寻址方式112

5.2 S7-200 PLC的基本指令115

5.2.1 PLC的基本逻辑指令及编程方法115

5.2.2 梯形图的编程格式与规则130

5.2.3 典型环节的编程应用132

5.3 程序结构138

5.4 程序控制指令138

5.5 顺序控制指令及编程应用144

5.6 STEP 7编程软件157

5.6.1 编程软件概述158

5.6.2 软件功能160

5.6.3 软件的编程162

5.6.4 程序的调试及运行监控167

5.6.5 状态表监控和趋势图监控168

5.6.6 运行模式下编辑程序168

5.6.7 程序监控169

5.7 思考题与练习题170

第6章 S7-200 PLC功能指令172

6.1 数据处理指令173

6.1.1 传送类指令173

6.1.2 移位与循环指令174

6.1.3 字节交换指令178

6.1.4 填充指令178

6.2 数学运算指令178

6.2.1 加法指令179

6.2.2 减法指令179

6.2.3 乘法指令179

6.2.4 除法指令180

6.2.5 增／减指令180

6.2.6 数学功能指令181

6.3 逻辑运算指令184

6.4 转换指令184

6.4.1 数据类型转换指令185

6.4.2 编码和译码指令187

6.4.3 段码指令187

6.4.4 ASCII码转换指令188

6.4.5 字符串转换指令192

6.5 字符串指令194

6.6 表功能指令196

6.7 特殊指令200

6.7.1 时钟指令200

6.7.2 中断202

6.7.3 高速计数器指令207

6.7.4 高速脉冲输出指令212

6.7.5 PID回路指令220

6.8 思考题与练习题225

第7章 S7-200 PLC的通信与网络227

7.1 通信及网络的基础知识227

7.1.1 串行通信的基本概念227

7.1.2 串行通信的接口标准230

7.1.3 网络概述231

7.2 S7-200 PLC的通信协议与典型网络配置231

7.2.1 西门子工业网络结构232

7.2.2 S7-200 PLC支持的通信协议233

7.2.3 S7-200 PLC的几种典型网络配置236

7.3 S7-200 PLC通信接口及网络部件239

7.3.1 S7-200 PLC通信接口239

7.3.2 网络连接器240

7.3.3 通信电缆240

7.3.4 中继器242

7.4 S7-200 PLC的通信指令及应用242

7.4.1 网络读／写指令及PPI通信实例243

7.4.2 发送／接收指令及自由口通信实例246

7.4.3 USS通信指令254

7.4.4 Modbus指令255

7.5 思考题与练习题256

第8章 PLC控制系统设计实例257

8.1 三相异步电动机的PLC控制257

8.1.1 三相异步电动机的正、反转控制257

8.1.2 三相异步电动机的星形—三角形减压起动控制259

8.2 十字路口交通信号灯的PLC控制261

8.2.1 控制要求261

8.2.2 PLC的选型及外部接线262

8.2.3 控制程序设计262

8.3 液体混合装置的PLC控制263

8.3.1 控制要求263

8.3.2 PLC的选型及外部接线264

8.3.3 PLC控制程序设计264

8.4 货物传输带及机械手臂控制系统268

8.4.1 控制要求268

8.4.2 PLC的选型及外部接线268

8.4.3 顺序功能图设计269

8.4.4 梯形图设计271

8.5 电镀专用行车PLC控制系统273

8.5.1 控制要求273

8.5.2 电镀行车电动机的主电路设计274

8.5.3 PLC的选型及外部接线274

8.5.4 电镀行车PLC控制程序设计276

8.6 温、湿度监测与数据处理278

8.6.1 控制要求及系统构成278

8.6.2 PLC的选型及外部接线279

8.6.3 PLC程序设计280

8.6.4 文本显示界面设计284

8.7 思考题与练习题286

第9章 PLC控制系统的设计287

9.1 PLC控制系统的设计内容及步骤287

9.1.1 PLC控制系统的设计内容287

9.1.2 PLC控制系统的设计步骤288

9.2 PLC控制系统的硬件设计289

9.3 PLC控制系统的软件设计296

9.3.1 PLC软件设计过程296

9.3.2 PLC软件设计方法299

9.4 人机界面设计300

9.4.1 人机界面的功能及分类300

9.4.2 人机界面设计的有关注意事项301

9.4.3 人机界面的设计步骤和原则303

9.5 PLC在工程应用中的注意事项304

9.5.1 PLC的安装304

9.5.2 PLC的抗干扰措施305

9.5.3 PLC的故障诊断与维护309

9.6 思考题与练习题312

附录313

附录A S7-200 PLC的CPU规范和特性速查313

附录B S7-200 PLC指令集简表316

附录C S7-200 PLC的特殊存储器（SM）标志位319

附录D S7-200 PLC CPU224外围典型接线321

参考文献323