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第1章 电气控制与PLC基础1

1.1 常用低压电器1

1.1.1 低压电器概述1

1.1.2 常用低压电器2

1.2 基本电气控制电路13

1.2.1 电气控制系统图及绘制原则13

1.2.2 常用电气控制电路的设计步骤14

1.2.3 继电器控制系统的组成15

1.2.4 电气控制基本电路15

1.3 PLC概述19

1.3.1 PLC的产生19

1.3.2 PLC的特点20

1.3.3 PLC的分类21

1.3.4 PLC的应用领域23

1.3.5 PLC的发展趋势23

1.3.6 PLC控制和继电器控制的区别24

1.4 PLC的工作原理25

1.4.1 PLC扫描工作方式25

1.4.2 PLC工作流程图26

1.4.3 PLC与普通计算机工作方式的区别27

1.5 PLC系统基本结构27

1.5.1 硬件结构27

1.5.2 软件组成32

1.6 PLC的编程语言33

1.6.1 PLC的编程语言33

1.6.2 PLC的程序结构35

1.6.3 从简单实例看PLC应用开发过程35

1.7 实验1 PLC应用及简单实例37

1.8 思考与练习38

第2章 S7-200 PLC硬件系统及编程资源39

2.1 S7-200 PLC硬件系统配置39

2.1.1 S7-200 PLC的硬件构成和性能特点39

2.1.2 S7-200 CPU模块结构和技术指标41

2.1.3 数字量输入／输出（L/O）扩展模块46

2.1.4 模拟量输入／输出扩展模块47

2.1.5 热电偶、热电阻输入扩展模块50

2.1.6 网络通信及其他控制模块52

2.2 I/O编址及外部端口接线52

2.2.1 模块I/O端口编址52

2.2.2 S7-200 PLC模块外部接线及注意事项54

2.3 S7-200 PLC内部编程资源63

2.3.1 S7-200 PLC编程软元件63

2.3.2 软元件类型和功能64

2.4 S7-200寻址方式67

2.4.1 数据类型67

2.4.2 直接寻址与间接寻址68

2.5 实验2 PLC硬件连接及简单程序72

2.6 思考与练习74

第3章 S7-200系列PLC的基本指令及应用76

3.1 概述76

3.1.1 S7-200编程软件简介76

3.1.2 S7-200指令基本格式76

3.2 基本逻辑指令77

3.2.1 触点输入／线圈驱动输出指令77

3.2.2 逻辑与指令79

3.2.3 逻辑或指令80

3.2.4 逻辑块与指令82

3.2.5 逻辑块或指令83

3.2.6 置位／复位指令84

3.2.7 立即指令84

3.2.8 边沿触发指令85

3.2.9 堆栈操作指令87

3.2.10 取反指令／空操作指令88

3.3 定时器指令89

3.3.1 基本概念及定时器编号89

3.3.2 通电延时定时器TON（On-Delay Timer）89

3.3.3 断电延时定时器TOF（Off-Delay Timer）91

3.3.4 保持型通电延时定时器TONR（Retentive On-Delay Timer）92

3.3.5 定时器当前值刷新方式93

3.4 计数器指令95

3.4.1 基本概念及计数器编号95

3.4.2 递增计数器CTU（Count Up）96

3.4.3 递减计数器CTD（Count Down）97

3.4.4 增减计数器CTUD（Count UP/Down）98

3.5 比较指令101

3.5.1 比较指令运算符101

3.5.2 比较数据类型101

3.5.3 比较指令格式102

3.6 程序控制指令103

3.6.1 跳转指令103

3.6.2 循环指令104

3.6.3 停止、结束及看门狗复位指令106

3.6.4 子程序107

3.6.5 “与”ENO指令113

3.7 实验3常用基本逻辑指令编程练习114

3.8 思考与练习116

第4章 S7-200顺序控制程序设计及应用118

4.1 PLC功能图概述118

4.1.1 功能图基本概念118

4.1.2 功能图结构119

4.1.3 功能图转换成梯形图120

4.2 顺序控制设计方法122

4.2.1 基于起保停电路的顺序控制设计方法122

4.2.2 基于置位、复位指令的顺序控制设计方法126

4.3 顺序控制指令及应用127

4.3.1 顺序控制指令127

4.3.2 顺序控制指令示例128

4.3.3 顺序控制指令使用说明131

4.4 实验4 顺序控制指令编程练习131

4.5 思考与练习132

第5章 S7-200系列PLC功能指令及应用133

5.1 数据传送指令133

5.1.1 单个数据传送指令133

5.1.2 块传送指令136

5.1.3 字节交换与填充指令136

5.2 算术和逻辑运算指令137

5.2.1 算术运算指令137

5.2.2 增减指令143

5.2.3 数学函数指令143

5.2.4 逻辑运算指令145

5.3 移位指令147

5.3.1 左移和右移指令147

5.3.2 循环左移和循环右移指令148

5.3.3 移位寄存器指令149

5.4 表功能指令152

5.4.1 填表指令152

5.4.2 查表指令153

5.4.3 表中取数指令154

5.5 转换指令155

5.5.1 数据类型转换指令155

5.5.2 编码和译码指令158

5.5.3 七段显示码指令159

5.5.4 字符串转换指令160

5.6 中断指令162

5.6.1 中断源、中断事件号及中断优先级162

5.6.2 中断指令164

5.6.3 中断设计步骤165

5.7 高速处理指令168

5.7.1 高速计数指令168

5.7.2 高速脉冲输出172

5.8 时钟指令175

5.8.1 读实时时钟指令TODR175

5.8.2 写实时时钟指令TODW176

5.9 实验5 中断等功能指令编程练习176

5.10 思考与练习178

第6章 PLC模拟量采集及闭环控制系统179

6.1 模拟量闭环控制系统179

6.1.1 模拟信号获取及变换179

6.1.2 计算机闭环控制系统181

6.1.3 PID控制算法及应用特点182

6.2 S7-200 PLC对模拟信号的处理184

6.2.1 模拟量输入／输出模块184

6.2.2 模拟量／数字量与物理量的标度变换186

6.3 PID操作指令188

6.3.1 PID回路输入转换及标准化数据188

6.3.2 回路输出值转换成标定数据188

6.3.3 正作用和反作用回路189

6.3.4 回路输出变量范围、控制方式及特殊操作189

6.3.5 PID回路表190

6.3.6 PID回路指令190

6.3.7 PID编程步骤及应用191

6.4 实验6 PID闭环控制系统193

6.5 思考与练习195

第7章 S7-200 PLC网络通信及应用196

7.1 网络基础及PLC通信196

7.1.1 网络通信协议基础196

7.1.2 PLC通信方式198

7.1.3 PLC常用通信接口200

7.2 S7-200网络通信实现204

7.2.1 S7-200网络通信概述204

7.2.2 S7-200网络通信协议209

7.2.3 网络通信配置实例211

7.3 S7-200通信指令和应用213

7.3.1 网络读与写指令214

7.3.2 发送与接收指令221

7.3.3 获取／设定口地址指令227

7.4 实验7 S7-200 PLC网络通信实验227

7.5 思考与练习229

第8章 PLC控制系统简介230

8.1 PLC控制系统结构类型230

8.1.1 单机控制系统230

8.1.2 集中控制系统230

8.1.3 远程I/O控制系统230

8.1.4 分布式控制系统231

8.2 PLC控制系统设计步骤231

8.3 PLC硬件配置选择与外围电路232

8.3.1 PLC硬件配置232

8.3.2 PLC外围电路233

8.4 PLC软件设计234

8.4.1 PLC软件设计的基本原则234

8.4.2 PLC软件设计的内容和步骤234

8.5 PLC控制系统的运行方式及可靠性235

8.5.1 PLC控制系统的运行方式235

8.5.2 PLC控制系统的可靠性236

8.6 PLC控制系统的安装与调试237

8.6.1 PLC控制系统的安装237

8.6.2 PLC控制系统的调试237

8.7 PLC控制系统应用实例238

8.7.1 原理介绍238

8.7.2 系统控制要求238

8.7.3 控制系统L/O资源分配239

8.7.4 选定PLC型号239

8.7.5 控制系统原理图239

8.7.6 控制系统软件设计240

8.8 实验8步进电动机运动控制241

8.9 思考与练习242

第9章 PLC控制系统设计实例243

9.1 三相异步电动机带延时的正反转控制设计243

9.1.1 工作原理243

9.1.2 系统控制要求243

9.1.3 控制系统I/O资源分配243

9.1.4 选定PLC型号244

9.1.5 控制系统接线图244

9.1.6 控制系统软件设计244

9.2 水塔水位实时检测控制系统设计247

9.2.1 工艺过程247

9.2.2 系统控制要求248

9.2.3 控制系统I/O资源分配249

9.2.4 选定PLC型号249

9.2.5 控制系统接线图249

9.2.6 控制系统软件设计250

9.3 散装物料输送系统设计251

9.3.1 工艺过程251

9.3.2 系统控制要求252

9.3.3 控制系统I/O资源分配252

9.3.4 选定PLC型号253

9.3.5 控制系统接线图253

9.3.6 控制系统软件设计253

9.4 叶片式混料机控制系统设计255

9.4.1 工艺过程255

9.4.2 系统控制要求256

9.4.3 控制系统I/O资源分配256

9.4.4 选定PLC型号257

9.4.5 控制系统接线图257

9.4.6 控制系统软件设计257

9.5 自动搬运车控制系统设计259

9.5.1 工艺过程259

9.5.2 系统控制要求260

9.5.3 控制系统I/O资源分配260

9.5.4 选定PLC型号261

9.5.5 控制系统接线图261

9.5.6 控制系统软件设计262

9.6 交通灯控制系统设计268

9.6.1 工作过程268

9.6.2 系统控制要求268

9.6.3 控制系统L/O资源分配268

9.6.4 选定PLC型号269

9.6.5 控制系统接线图269

9.6.6 控制系统软件设计269

9.7 五人抢答器系统设计270

9.7.1 工作过程270

9.7.2 系统控制要求271

9.7.3 控制系统I/O分配271

9.7.4 选择PLC型号271

9.7.5 控制系统接线图271

9.7.6 控制系统软件设计272

9.8 全自动洗衣机控制系统设计274

9.8.1 工作过程274

9.8.2 系统控制要求275

9.8.3 控制系统I/O资源分配275

9.8.4 控制系统接线图276

9.8.5 全自动洗衣机程序设计276

9.9 三层电梯控制系统277

9.9.1 工作过程277

9.9.2 控制系统I/O资源分配277

9.9.3 选择PLC型号278

9.9.4 控制系统梯形图程序278

9.10 实验9 PLC控制系统设计278

9.11 思考与练习279

第10章 STEP7-Micro/WIN编程软件及应用282

10.1 STEP7-Micro/WINV4.0安装282

10.1.1 PC机配置要求282

10.1.2 硬件连接282

10.1.3 软件安装283

10.1.4 在线连接285

10.2 STEP7-Micro/WINV4.0功能简介285

10.2.1 编程软件基本功能285

10.2.2 窗口组件及功能286

10.3 程序编辑288

10.3.1 建立项目288

10.3.2 编辑程序290

10.3.3 创建逻辑网络的规则293

10.4 编译下载293

10.4.1 程序编译293

10.4.2 程序下载294

10.5 调试监控296

10.5.1 PLC工作模式296

10.5.2 选择扫描次数297

10.5.3 状态监控297

10.6 实验10 STEP7-Micro/WIN编程软件练习299

10.7 思考与练习302

第11章 基于MCGS的PLC组态监控系统设计304

11.1 PLC组态监控系统的组成304

11.2 MCGS组态软件的系统构成305

11.2.1 MCGS组态环境305

11.2.2 MCGS运行环境305

11.3 MCGS组态软件的工作方式306

11.3.1 MCGS设备通信306

11.3.2 MCGS动态画面306

11.3.3 远程多机监控306

11.3.4 系统运行流程控制306

11.4 MCGS组态过程306

11.4.1 工程整体规划307

11.4.2 工程建立307

11.4.3 构造实时数据库308

11.4.4 组态用户窗口309

11.4.5 构造主控窗口311

11.4.6 组态设备窗口311

11.4.7 组态运行策略312

11.4.8 组态结果检查312

11.4.9 工程测试313

11.5 S7-200PLC与MCGS组态实例314

11.5.1 实例一电动机控制系统组态314

11.5.2 实例二十字路口交通灯系统组态320

11.6 实验11 S7-200与MCGS组态系统设计326

11.7 思考与练习326

附录327

附录A 电气控制线路基本图形和文字符号327

附录B S7-200 PLC基本指令集330

参考文献334