本书以可编程控制器(PLC)的原理及应用为主线,从理论和实践两方面出发,将本书分为基础篇和实验篇。基础篇简要介绍了可编程控制器的产生与发展、工作原理和硬件结构,重点介绍了西门子S7系列指令系统、PLC控制系统的设计和组态监控方法。实验篇包括了STEP7集成开发环境使用,基本触点指令、基本逻辑、程序结构及工程控制系统相关环节等训练。 本书从教学与工程应用的角度出发,强调理论与实践相结合,突出了实验在教学中的重要性。本书可作为高等院校自动化、电气技术、机械电子、电子信息等专业的教材,也可作为专科层次相关专业课程的教材,并可作为相关工程技术人员的参考书。
可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术等发展起来的一种工业自动化装置。近几十年来,PLC技术已经发展成在电气、石油、化工、机械、采矿、冶金等行业被广泛应用的产品。
本书以PLC的原理及应用为主线,从理论和实践两方面出发,分为基础篇和实验篇,强调本课程中工程应用与实践动手能力的重要性。因此,本书在编写过程中力求做到:
1.从工业角度出发,系统、全面地介绍PLC基础知识,以保证体系完整,并以西门子S7-200系列PLC为例,着重讲解操作指令与系统程序的编写。
2.由浅入深,采用引导式教学,旨在引导学生转变为自我学习的观念,培养学生工程师型解决问题的能力。在指令讲解中,以小程序的形式引入,加深对指令功能的理解。
3.编写中做到理论与实践相结合,基础篇讲指令的原理及使用方法,实验篇以工程实验为载体讲如何使用,培养学生从实践中发现问题并解决问题的能力。
4.以S7-200系列PLC手册为第一手资料,结合国家标准和行业规范,尽可能还原工业现场环境,训练学生的工程思维,实现与工程无缝对接。
本书可作为高等院校自动化、电气工程、机械电子、电子信息工程等专业的教材,也可作为电气工程、自动化工程等方面相关工程技术人员的参考书。
本书由王洪辉主编并统稿,王洪辉编写了第1、2、4、5、15章,孟令宇编写了第3、7-13章,庹先国编写了第6、14章。
本书出版得到了“成都理工大学‘十三五’本科规划教材”出版基金和“四川省卓越工程师教育培养计划”项目的资助,在此表示感谢。
基础篇
第1章 可编程控制器概述
1.1 可编程控制器的由来
1.2 可编程控制器的特点
1.3 可编程控制器的分类与应用
1.3.1 PLC的分类
1.3.2 PLC的应用领域
1.4 可编程控制器的性能指标
1.5 可编程控制器的发展
思考题
第2章 可编程控制器硬件结构基础
2.1 可编程控制器的基本组成
2.1.1 中央处理器(CPU)
2.1.2 存储器单元
2.1.3 电源单元
2.1.4 输入/输出单元
2.1.5 接口单元
2.2 可编程控制器I/O模块
2.3 可编程控制器的安装
2.4 可编程控制器的工作原理
2.4.1 PLC的等效电路
2.4.2 S7-200系列PLC的工作模式
思考题
第3章 可编程控制器程序设计基础
3.1 可编程控制器的工作过程
3.1.1 循环扫描工作过程
3.1.2 系统监控程序
3.1.3 用户应用程序
3.2 编程语言
3.2.1 梯形图语言
3.2.2 指令表语言
3.2.3 功能模块图语言
3.2.4 其他编程语言
3.3 S7-200系列PLC存储器的数据类型与寻址方式
3.3.1 S7-200系列PLC的数据类型
3.3.2 S7-200系列PLC存储器数据区划分
3.3.3 S7-200系列PLC的寻址方式
3.4 西门子PLC的开发环境
3.4.1 硬件系统组成
3.4.2 集成开发环境简介
3.4.3 仿真软件简介
思考题
第4章 西门子S7-200系列PLC的基本指令
4.1 位逻辑指令
4.2 定时器指令
4.2.1 定时器指令简介
4.2.2 定时器的工作原理
4.3 计数器指令
4.3.1 增计数器
4.3.2 减计数器
4.3.3 增减计数器
4.4 程序案例
4.4.1 长延时电路
4.4.2 货品出入库控制
4.4.3 声控照明程序
4.4.4 运行时间统计
思考题
第5章 西门子S7-200系列PLC的功能指令
5.1 程序控制指令
5.1.1 程序结构和流程
5.1.2 子程序指令
5.1.3 循环指令
5.1.4 跳转指令
5.2 顺序控制继电器指令
5.2.1 顺序功能图简介
5.2.2 绘制顺序功能图注意事项
5.2.3 顺序控制指令
5.2.4 顺序功能图的编程
5.3 中断指令
5.3.1 中断服务
5.3.2 S7-200系列PLC支持的中断类型
5.3.3 中断指令
5.3.4 理解中断连接和中断分离指令
5.3.5 中断优先级和中断队列
5.4 比较与数据传送类指令
5.4.1 数据比较指令
5.4.2 数据传送类指令
5.5 数学运算指令
5.6 数据类型转换指令
思考题
第6章 可编程控制器系统设计方法
6.1 PLC控制系统设计
6.1.1 基本原则和一般步骤
6.1.2 基本设计方法
6.2 提高PLc控制系统可靠性的措施
6.2.1 电源抗干扰设计
6.2.2 硬件抗干扰措施
6.2.3 软件抗干扰措施
6.2.4 工作环境处理
6.3 PLC应用程序设计的典型环节
思考题
第7章 组态工具在PLC系统中的应用
7.1 组态工具简介
7.1.1 文本显示器
7.1.2 触摸屏
7.1.3 组态软件
7.2 WinCC在PLC控制系统中的应用
思考题
实验篇
第8章 实验基础知识
8.1 基础知识
8.1.1 自锁电路与互锁电路
8.1.2 STEP 7-Micro/WIN开发环境
8.1.3 符号表的使用
8.2 编程方法简介
8.2.1 启保停电路的编程方法
8.2.2 置位复位指令的编程方法
8.2.3 顺序控制继电器指令的编程方法
8.2.4 数据区存储器的地址格式
第9章 基本触点指令实验
9.1 实验目的
9.2 实验步骤
9.2.1 控制要求
9.2.2 程序设计
第10章 表决器系统实验
10.1 实验目的
10.2 实验步骤
10.2.1 控制要求
10.2.2 程序设计
第11章 运料小车控制系统实验
11.1 实验目的
11.2 基础知识——接近开关
11.3 实验步骤
11.3.1 控制要求
11.3.2 程序设计
第12章 模拟量采集实验
12.1 实验目的
12.2 基础知识——模拟量采集原理
12.3 实验步骤
12.3.1 控制要求
12.3.2 程序设计
第13章 电动机顺序启停实验
13.1 实验目的
13.2 实验步骤
13.2.1 控制要求
13.2.2 程序设计
第14章 中断程序的编程实验
14.1 实验目的
14.2 实验步骤
14.2.1 控制要求
14.2.2 程序设计
第15章 考核实验
15.1 基本指令和彩灯控制实验
15.1.1 实验目的
15.1.2 实验步骤
15.2 流水灯控制实验
15.2.1 实验目的
15.2.2 实验步骤
15.3 输入中断应用于4人抢答器
15.3.1 实验目的
15.3.2 实验步骤
15.4 温度采集系统
15.4.1 实验目的
15.4.2 实验步骤
附录一 S7-200系列PLC特殊存储器标志位
附录二 S7-200系列PLC及其扩展模块示意图
参考文献