《工程应用型自动化专业系列教材:可编程控制器原理及应用》介绍了常用低压电器、电气控制线路基础知识、可编程控制器的产生、系统组成、工作原理与应用技术等基础知识,重点以西门子S7-200系列可编程控制器为背景,系统介绍了可编程控制器的原理、指令系统、网络通信技术、系统设计方法以及可编程控制器结合最新的工业组态软件的控制应用。 《工程应用型自动化专业系列教材:可编程控制器原理及应用》共8章。第1章介绍可编程控制器及低压电器的基础知识;第2章介绍西门子S7-200可编程控制器的基础知识及基本指令;第3章介绍西门子S7-200可编程控制器功能指令及应用;第4章介绍可编程控制器程序设计;第5章介绍S7-200可编程控制器的通信及网络;第6章介绍编程软件及其使用;第7章介绍可编程控制器工控组态控制及其应用;第8章介绍可编程控制器系统设计与维护。 《工程应用型自动化专业系列教材:可编程控制器原理及应用》对指令系统和工业组态控制都以实例的方式进行讲解和介绍,由浅人深、层次清楚、易于理解、掌握,并结合具体工程案例,对工程上常用可编程控制器控制系统的设计思想、设计步骤、设计方法及调试维护等进行了详尽的讲述。本书每章均配有思考与练习题。 本书着重于可编程控制器的实际应用技术,实用性强,可作为普通高等工科院校自动化、机械设计制造及其自动化、计算机应用、电气工程及其自动化等其他相关专业的教材,也可供高职高专的相关专业选用,同时也可作为电气技术人员的培训教材和参考书。
可编程控制器(PLC)是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器。它是以微处理器为核心,将计算机技术、自动化技术、通信技术及传统的继电器控制技术融为一体的新型工业控制装置,具有编程容易、结构简单、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点。近些年来在工业生产许多领域,如电力、冶金、化工、制药、机械、石油、煤炭、交通、环保、轻工、建材、食品等领域都得到了广泛的应用。尽管PLC的功能很强大,但是PLC仅仅替代了继电器-接触器的控制电路,不能替代被控对象的主电路、信号输入和采集电路。另外,PLC的编程思想、编程方法也与继电器-接触器控制系统的控制电路关系密切。因此,在学习PLC技术之前,需要先了解常用低压电器和传统的电气控制技术的内容。
本书编写时从实际应用出发,重点突出应用性和实践性。如在讲解基本指令和功能指令时,所选实例都是编者在长期课堂教学或者工程实践中经过验证的案例,可编程控制器程序设计章节使用的案例设计思路多数来自于现场工程改造,这些案例对学生具有启发性。在介绍PLC有关内容之前,首先用少量篇幅简单介绍低压电器和电气控制技术的基本知识。重点讲述小型PLC的结构、工作原理和编程规则,以目前国内很多院校大量配置的西门子高性能小型机S7-200为样机,详细介绍其指令系统、编程方法及技巧、网络及通信,并通过有针对性的工程实例,对工程上常用的PLC控制系统的设计思想、设计步骤、设计及调试方法等,都进行了详尽的介绍。本书通过大量由浅入深的PLC应用实例,引导读者逐步认识、熟悉和应用PLC,为PLC的开发和深入应用打下坚实的基础。本书每章均配有实验、思考与练习题。S7-200PLC以其体积小、指令丰富、功能强大在国际同类产品中享有盛誉,在市场份额中占有重要一席。读者只要掌握了该机型的指令系统,对其他机型可收到触类旁通、举一反三的效果。
本书共分8章,建议讲授70学时左右,实验10学时左右,若无组态软件环境或该内容单独开课,第7章可以不讲,建议讲授60学时左右。本书由王存旭统稿并编写了第1章(除第4节)、第8章5-6节及附录内容,第2、3章由迟新利编写,第4、7章及第8章1-4节由张玉艳编写,第1章第4节和第5、6章由林盛编写,田帅、张元状、陈春红、吴琪、刘泓杨等参加了部分材料的整理工作,在此表示感谢。
第1章 可编程控制器概述
1.1 常用低压电器
1.1.1 概述
1.1.2 电磁式低压电器的结构和工作原理
1.1.3 接触器
1.1.4 继电器
1.1.5 刀开关与低压断路器
1.1.6 熔断器
1.1.7 主令电器
1.2 电气控制线路基础知识
1.2.1 电气控制线路的绘制原则、图形符号及文字符号
1.2.2 三相异步电动机全压起动控制线路
1.3 PLC的产生
1.3.1 PLC的由来
1.3.2 PLC的发展历程
1.3.3 PLC的定义
1.4 PLC的组成和工作原理
1.4.1 PLC的基本组成
1.4.2 PLC的工作原理
1.4.3 PLC的编程语言和程序结构
1.5 PLC的特点和应用
1.5.1 PLC的主要特点
1.5.2 PLC的应用范围
1.6 PLC的分类与发展趋势
1.6.1 PLC的分类
1.6.2 PLC的发展趋势
思考与练习
第2章 西门子S7-200PLC基础知识及基本指令
2.1 S7-200PLC基础知识
2.1.1 S7-200PLC的系统构成
2.1.2 S7-200PLC昀主要技术性能指标
2.1.3 S7-200PLC的硬件系统及编程元件
2.2 S7-200PLC的基本指令
2.2.1 逻辑取及线圈驱动指令
2.2.2 触点串联指令
2.2.3 触点并联指令
2.2.4 串联电路块的并联连接指令
2.2.5 并联电路块的串联连接指令
2.2.6 置位、复位指令
2.2.7 立即指令
2.2.8 边沿脉冲指令
2.2.9 逻辑堆栈操作指令
2.2.10 RS触发器指令
2.2.11 取反指令NOT
2.2.12 定时器指令
2.2.13 计数器指令
思考与练习
第3章 西门子S7-200PLC功能指令及应用
3.1 数据传送指令
3.1.1 单一数据传送指令
3.1.2 数据块传送指令
3.1.3 字节立即读、写指令
3.1.4 字节交换指令
3.2 数据比较指令
3.3 四则运算指令
3.3.1 整数与双整数加减法指令
3.3.2 整数乘除法指令
3.3.3 实数加减乘除指令
3.3.4 数学函数变换指令
3.4 逻辑运算指令
3.5 递增、递减指令
3.6 移位与循环移位指令
3.6.1 左、右移位指令
3.6.2 循环左、右移位指令
3.6.3 移位寄存器指令
3.7 数据转换指令
3.7.1 字节与字整数之间的转换
3.7.2 字整数与双字整数之间的转换
3.7.3 双字整数与实数之间的转换
3.7.4 BCD码与整数的转换
3.7.5 七段显示译码指令
3.7.6 ASCII码与十六进制数之间的转换指令
3.8 表功能指令
3.8.1 填表指令
3.8.2 表取数指令
3.8.3 表查找指令
3.8.4 字填充指令
3.9 时钟指令
3.10 程序控制类指令
3.10.1 结束指令
3.10.2 停止指令
3.10.3 看门狗复位指令
3.10.4 眺转及标号指令
3.10.5 循环指令
3.10.6 子程序
3.11 中断指令
3.11.1 中断源
3.11.2 中断指令?
3.11.3 中断程序
3.11.4 程序举例
3.12 高速计数器与高速脉冲输出
3.12.1 占用输入/输出端子
3.12.2 高速计数器的工作模式
3.12.3 高速计数器的控制字节和状态字节
3.12.4 高速计数器指令及举例
3.12.5 高速脉冲输出
3.13 PID控制
3.13.1 PID指令
3.13.2 PID控制功能的应用
思考与练习
第4章 可编程控制器程序设计
4.1 程序设计方法
4.2 继电器控制线路移植法
4.2.1 概述
4.2.2 移植设计法的编程步骤
4.2.3 设计注意事项
4.3 经验设计法
4.3.1 经验设计法的编程步骤
4.3.2 经验设计法的特点
4.4 逻辑设计法
4.4.1 PLC程序的组合逻辑设计法
4.4.2 PLC程序的时序逻辑设计法
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第5章 S7-200可编程控制器的通信及网络
第6章 编程软件及其使用
第7章 PLC工控组态控制及其应用
第8章 可编程控制器系统设计与维护
2.交流接触器的分类
交流接触器的种类很多,其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法,大致有以下几种。
(1)按主触点数分,可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。单极接触器主要用于单相负荷,如照明负荷、焊机等,在电动机能耗制动中也可采用;双极接触器用于绕线转子异步电动机的转子回路中,起动时用于短接起动绕组;三极接触器用于三相负荷,例如在电动机的控制及其他场合,使用最为广泛;四极接触器主要用于三相四线制的照明线路,也可用来控制双回路电动机负载;五极交流接触器用来组成自耦补偿起动器或控制双笼型电动机,以变换绕组接法。
(2)按灭弧介质分,可分为空气式接触器、真空式接触器等。依靠空气绝缘的接触器用于一般负载,而采用真空绝缘的接触器常用在煤矿、石油、化工企业及电压在660V和1140V等一些特殊的场合。
(3)按有无触点分,可分为有触点接触器和无触点接触器。常见的接触器多为有触点接触器,而无触点接触器属于电力电子技术应用的产物,一般采用晶闸管作为回路的通断元件。由于晶闸管导通时所需的触发电压很小,而且回路通断时无火花产生,因而可用于操作频率高的设备和易燃、易爆、无噪声的场合。
3.交流接触器的基本参数
(1)额定电压:指主触点额定工作电压,应大于等于负载的额定电压。一个接触器常规定几个额定电压,同时列出相应的额定电流或控制功率。通常,最大工作电压即为额定电压。常用的额定电压值为220V、380V、660V等。
(2)额定电流:指接触器触点在额定工作条件下的电流值。常用额定电流等级为SA、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A等。
(3)通断能力:可分为最大接通电流和最大分断电流。最大接通电流是指触点闭合时不会造成触点熔焊时的最大电流值;最大分断电流是指触点断开时能可靠灭弧的最大电流。一般通断能力是额定电流的5-10倍。当然,这一数值与开断电路的电压等级有关,电压越高,通断能力越小。
(4)动作值:可分为吸合电压和释放电压。吸合电压是指接触器吸合前,缓慢增加吸合线圈两端的电压,接触器可以吸合时的最小电压。释放电压是指接触器吸合后,缓慢降低吸合线圈的电压,接触器释放时的最大电压。一般吸合电压不低于线圈额定电压的85%,释放电压不高于线圈额定电压的70%。
(5)吸引线圈额定电压:指接触器正常工作时,吸引线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数,线径等数据均标于线包上,而不是标于接触器外壳铭牌上,使用时应加以注意。
(6)操作频率:接触器在吸合瞬间,吸引线圈需消耗比额定电流大5~7倍的电流,如果操作频率过高,则会使线圈严重发热,直接影响接触器的正常使用。为此,规定了接触器的允许操作频率,一般为每小时允许操作次数的最大值。
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