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绪论1

0.1　概述1

0.2　电气控制技术发展1

0.3　本课程的性质与任务2

第1章　常用低压电器4

1.1　低压电器的基本知识4

1.1.1　低压电器的分类4

1.1.2　低压电器的基本结构4

1.1.3　低压电器的主要技术参数8

1.2　接触器9

1.2.1　结构和工作原理9

1.2.2　接触器的主要技术参数和常用型号10

1.2.3　接触器的选择12

1.2.4　接触器的维护13

1.3　继电器13

1.3.1 电流继电器、电压继电器和中间继电器13

1.3.2　时间继电器16

1.3.3 热继电器17

1.3.4　其他继电器20

1.4　主令电器23

1.4.1　刀开关23

1.4.2　组合开关24

1.4.3　转换开关25

1.4.4　控制按钮27

1.4.5　行程开关和接近开关27

1.5　熔断器30

1.5.1　熔断器的工作原理和特性30

1.5.2　主要技术参数30

1.5.3　常用的熔断器31

1.5.4　熔断器的选择33

1.6　自动空气开关34

1.6.1 自动开关的结构和工作原理34

1.6.2 自动开关技术数据及型号35

1.6.3 自动开关的选择35

1.6.4　漏电保护开关36

1.7　本章小结36

复习思考题37

第2章　电气控制线路基础38

2.1　电气控制线路图38

2.1.1 电气图的图形符号、文字符号及接线端子标记38

2.1.2 电气图39

2.2　三相笼型感应电动机全压启动控制电路42

2.2.1　单向旋转控制电路42

2.2.2　点动控制电路44

2.2.3　可逆旋转控制电路44

2.2.4　联锁控制及远动控制46

2.3　三相笼型感应电动机减压启动控制电路47

2.3.1 自耦变压器减压启动控制47

2.3.2　星三角（Y-D）减压启动控制电路49

2.4　三相绕线转子感应电动机启动控制电路50

2.4.1 转子绕组串电阻启动电路50

2.4.2　转子绕组串接频敏变阻器启动电路51

2.5　三相感应电动机的制动控制电路53

2.5.1　能耗制动控制线路53

2.5.2　反接制动控制线路54

2.6　三相感应电动机调速控制电路56

2.6.1 变更磁极对数调速的控制电路56

2.7　典型机床电气控制线路分析57

2.7.1 电气控制线路分析基础58

2.7.2　X62W卧式万能铣床的电气控制59

2.7.3　控制电路的联锁与保护64

2.7.4　X62W铣床电气控制常见故障分析64

2.8　电液控制65

2.8.1 液压传动系统的图形符号65

2.8.2　液压动力滑台液压系统分析66

2.8.3　液压动力滑台电液配合的控制电路67

2.9　本章小结69

复习思考题70

第3章　可编程序控制器概述72

3.1　可编程序控制器的产生和定义72

3.1.1 PLC的由来72

3.1.2　PLC的定义73

3.2　PLC的特点73

3.3　PLC的应用和发展75

3.3.1　PLC的应用领域75

3.3.2　PLC的发展概况76

3.4　PLC的分类78

3.5　PLC的系统组成79

3.6　PLC的工作原理83

3.6.1　PLC的工作方式83

3.6.2　PLC执行程序的过程84

3.6.3　输入／输出的滞后现象85

3.7　PLC的编程语言和程序结构85

3.7.1　PLC的编程语言85

3.7.2　PLC的程序结构87

3.8　本章小结87

复习思考题87

第4章　S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源88

4.1　S7-200新一代产品简介88

4.2　S7-200系列PLC的硬件系统89

4.2.1　主机结构及性能特点89

4.2.2　CPU的主要特点和技术规范89

4.2.3　输入／输出单元90

4.3　输入／输出扩展模块91

4.3.1　I/O扩展模块91

4.3.2　模拟量模块94

4.3.3　特殊功能模块97

4.3.4　I/O点数扩展和编址97

4.4　S7-200的外部接线与电源的选择98

4.5　S7-200系列PLC的内部资源及寻址方式100

4.5.1　软元件100

4.5.2　CPU存储区域的直接寻址103

4.5.3　CPU存储区域的间接寻址106

4.6　本章小结107

复习思考题108

第5章　PLC的基本逻辑指令及程序设计109

5.1　PLC的基本逻辑指令及举例109

5.1.1　逻辑取及线圈驱动指令109

5.1.2　触点串联指令110

5.1.3　触点并联指令110

5.1.4　串联电路块的并联连接指令110

5.1.5　并联电路块的串联连接指令111

5.1.6　置位、复位指令111

5.1.7　RS触发器指令111

5.1.8　立即指令112

5.1.9　边沿脉冲指令113

5.1.10　逻辑堆栈操作指令114

5.1.11　定时器115

5.1.12　计数器指令119

5.1.13　比较指令122

5.1.14 NOT及NOP指令124

5.2　程序控制指令124

5.2.1　结束及暂停指令124

5.2.2　看门狗指令125

5.2.3　跳转及标号指令125

5.2.4　循环指令126

5.2.5　子程序128

5.2.6 与ENO指令132

5.3　PLC初步编程指导133

5.3.1　梯形图编程的基本原则133

5.3.2 LAD和STL编程形式的区别135

5.4　典型的简单电路编程137

5.4.1　延时脉冲产生电路137

5.4.2　瞬时接通／延时断开电路137

5.4.3　延时接通／延时断开电路138

5.4.4　脉冲宽度可控制电路138

5.4.5　计数器的扩展139

5.4.6　长定时电路139

5.5　PLC程序的简单设计法及应用举例140

5.5.1　PLC程序的简单设计法140

5.5.2　应用举例140

5.6　本章小结143

复习思考题144

第6章　S7-200 PLC顺序控制指令及应用146

6.1　功能图的基本概念及顺序控制指令146

6.1.1　状态转移图146

6.1.2　S7-200顺序控制指令147

6.2　功能图的基本类型147

6.2.1　单流程147

6.2.2　多分支状态转移图的处理148

6.2.3　并行分支和联接149

6.3　顺序控制指令应用举例150

6.3.1　机械手运动控制150

6.3.2　十字路口交通灯控制153

6.4　本章小结156

复习思考题157

第7章　S7-200 PLC的功能指令159

7.1　传送、移位和填充指令159

7.1.1　传送类指令159

7.1.2　移位与循环指令161

7.1.3　字节交换指令164

7.1.4　填充指令164

7.2　运算和数学指令165

7.2.1　加法指令165

7.2.2　减法指令165

7.2.3　乘法指令166

7.2.4　除法指令166

7.2.5　数学函数指令168

7.2.6　增／减指令170

7.2.7　逻辑运算指令171

7.3　表功能指令173

7.4　转换指令177

7.4.1　数据类型转换指令177

7.4.2　编码和译码指令179

7.4.3　段码指令180

7.4.4　ASCII码转换指令181

7.4.5　字符串转换指令184

7.5　字符串指令185

7.6　时钟指令187

7.7　中断188

7.7.1 中断的分类188

7.7.2　中断优先级190

7.7.3 中断指令191

7.8　高速计数器指令193

7.8.1 高速计数器简介194

7.8.2　高速计数器与特殊标志位存储器（SM）196

7.9　高速脉冲输出指令199

7.9.1 高速脉冲输出方式199

7.9.2　脉冲输出端子的确定199

7.9.3　脉冲输出指令199

7.9.4　PTO/PWM特殊寄存器200

7.9.5　PTO操作201

7.9.6 PTO的用202

7.9.7　PWM的操作使用204

7.10　PID回路指令206

7.10.1　PID算法206

7.10.2　PID回路指令208

7.11　本章小结213

复习思考题214

第8章　PLC的通信与自动化通信网络216

8.1　计算机通信概述216

8.1.1　串行通信的基本概念216

8.1.2 串行通信的接口标准218

8.2　计算机通信的国际标准219

8.2.1　开放系统互联模型219

8.2.2 IEEE 802通信标准220

8.2.3　现场总线221

8.2.4　现场总线的国际标准222

8.3　西门子的工业自动化通信网络223

8.3.1 工业以太网223

8.3.2 现场总线PROFIBUS225

8.3.3 现场总线AS-I和EIB227

8.4　S7-200的串行通信网络228

8.4.1　S7-200的网络通信协议228

8.4.2　PPI网络的硬件接口与网络配置229

8.4.3　PPI多主站电缆230

8.4.4　通信接口参数的设置231

8.4.5　S7-200与S7-300/400的网络通信配置234

8.4.6 网络的建立235

8.5　S7-200的通信指令236

8.5.1　网络读／写指令236

8.5.2　发送与接收指令239

8.6　使用Modbus从站协议的计算机与PLC的通信244

8.6.1　Modbus从站协议244

8.6.2　Modbus从站协议指令246

8.6.3　使用Modbus从站协议的PLC程序设计247

8.6.4　Modbus RTU通信帧的结构248

8.7　使用USS协议库的S7-200与变频器的通信251

8.7.1　MicroMaster 440/420变频器简介251

8.7.2　USS通信协议252

8.7.3　USS协议指令252

8.7.4　MicroMaster 420变频器的参数设置257

8.8　本章小结258

复习思考题259

第9章　PLC控制系统设计与应用260

9.1　PLC控制系统的设计与调试步骤260

9.1.1　PLC控制系统设计概要260

9.1.2　系统硬件及通信方式的选择262

9.2　节省PLC输入／输出点数的方法264

9.2.1　减少所需输入点数的方法264

9.2.2　减少所需输出点数的方法265

9.3　PLC控制系统的可靠性措施265

9.3.1　电源的干扰措施266

9.3.2　安装的抗干扰措施266

9.3.3　故障检测与诊断269

9.4　双恒压无塔供水控制系统设计269

9.4.1　工艺过程270

9.4.2　系统控制要求270

9.4.3　控制系统的I/O点及地址分配271

9.4.4　PLC系统选型271

9.4.5 电气控制系统原理图272

9.4.6　系统程序设计275

9.5　本章小结282

复习思考题282

附录A　实验指导书283

实验一　三相异步电动机的正、反转控制电路283

实验二　三相异步电动机Y—△启动控制电路284

实验三　位逻辑指令编程实验285

实验四　定时器、计数器指令编程实验286

实验五　顺序控制程序的编程实验288

实验六　中断程序的编程实验288

实验七　PLC与计算机的自由端口通信实验290

实验八　两台PLC的通信实验291

实验九　高速输入与高速输出的编程实验291

附录B　S7-200 PLC参考信息295

表B-1　S7-200的CPU规范295

表B-2　S7-200PLC的CPU输入规范296

表B-3　S7-200PLC的CPU输出规范297

附录C　S7-200的特殊存储器（SM）标志位298

表C-1　特殊存储器字节SMB0298

表C-2　特殊存储器字节SMB1298

表C-3　特殊存储器字节SMB4299

表C-4　特殊存储器字节SMB5299

表C-5　特殊存储器字节SMB6300

表C-6　特殊存储器字节SMB8～SMB21300

表C-7　扫描时间301

表C-8　特殊存储器字节SMB31和SMW32301

附录D　S7-200的错误代码302

表D-1　从CPU读出的致命错误代码及其描述302

表D-2　运行程序错误303

表D-3　编译规则错误304

附录E　S7-200的SIMATIC指令集简表305

参考文献311