电气控制及PLC应用技术

目 录
第1章 绪论 1
1．1 电气控制技术简介 1
1．1．1 电气控制技术概述 1
1．1．2 电气控制技术发展简史 2
1．1．3 电气控制技术展望 3
1．2 PLC控制技术简介 4
1．2．1 PLC控制技术的产生和发展 4
1．2．2 PLC控制技术概述 5
1．2．3 PLC控制技术展望 6
1．2．4 PLC的应用 8
习题 9
第2章 常用电器及相关材料 10
2．1 电器综述 10
2．1．1 电器分类 10
2．1．2 电器品牌简介 11
2．2 隔离开关和低压断路器 11
2．2．1 隔离开关 12
2．2．2 低压断路器 13
2．2．3 漏电保护器 15
2．2．4 组合开关 15
2．2．5 隔离开关和断路器应用示例 16
2．3 熔断器 16
2．3．1 熔断器的工作原理及保护特性 17
2．3．2 熔断器的主要技术参数及分类 17
2．3．3 熔断器的选择和应用示例 17
2．4 主令电器 18
2．4．1 控制按钮 18
2．4．2 转换开关 20
2．4．3 行程开关 20
2．5 接触器 22
2．5．1 电磁式电器的组成和工作原理 22
2．5．2 交流接触器 24
2．5．3 直流接触器 27
2．6 继电器 27
2．6．1 电磁式继电器 27
2．6．2 固态继电器 29
2．6．3 热继电器和电动机综合保护器 29
2．6．4 时间继电器 31
2．6．5 速度继电器 32
2．6．6 压力继电器和电接点压力表 33
2．6．7 液位继电器和液位浮球开关 33
2．6．8 温度继电器和温控开关 34
2．7 电动机软启动器及调速器 35
2．7．1 电动机软启动器 35
2．7．2 变频调速器 36
2．7．3 直流调速器 40
2．8 其他常用电器 41
2．8．1 信号电器 41
2．8．2 常用电量测量与显示仪表 41
2．8．3 时控开关 43
2．8．4 电磁阀 43
2．8．5 控制变压器 43
2．9 中高压电器及防爆电器简介 44
2．10 电线电缆简介 44
2．10．1 电气装备用电力电缆 45
2．10．2 裸电线 45
2．11 电气设备简介 46
2．11．1 常用低压电气柜简介 46
2．11．2 电气控制柜常用辅助材料 47
2．11．3 电气标准与电气认证 49
2．12 常用电气图形及文字符号 49
习题 50
第3章 电气控制基本线路 52
3．1 电气控制线路图的绘制原则 52
3．1．1 电气控制原理图 52
3．1．2 电气元件布置图 53
3．1．3 电气安装接线图 53
3．2 三相异步电动机直接启动和停止线路 53
3．2．1 三相异步电动机直接启停和保护线路 54
3．2．2 三相异步电动机正转和反转 控制线路 55
3．2．3 联锁控制 57
3．2．4 多地控制 58
3．2．5 循环控制 58
3．3 三相异步电动机降压启动控制线路 59
3．3．1 星形―三角形降压启动控制线路 60
3．3．2 自耦变压器降压启动控制线路 61
3．3．3 电动机软启动器降压启动控制线路 62
3．3．4 电动机变频调速启动控制线路 63
3．4 三相异步电动机制动控制线路 64
3．4．1 反接制动控制线路 64
3．4．2 能耗制动控制线路 65
3．4．3 变频器供电时的能量回馈制动控制线路 68
3．5 三相异步电动机变频调速控制线路 69
3．5．1 手动调节的变频调速控制线路 70
3．5．2 多段速控制的变频调速控制线路 70
3．5．3 PID调节的变频调速控制线路 71
3．5．4 以开关量输入模拟电位器的变频调速控制线路 72
3．6 绕线式异步电动机启动控制线路 73
3．6．1 转子串电阻启动控制线路 73
3．6．2 转子串频敏变阻器启动控制线路 74
3．7 设计电气控制线路的基本原则及注意事项 75
3．7．1 电气控制线路的设计规则 75
3．7．2 设计电气控制线路时的注意事项 76
3．8 直流电动机控制线路 80
3．8．1 直流电动机串电阻启动控制线路 80
3．8．2 直流调速器控制线路 81
习题 81
第4章 电气控制线路示例 84
4．1 多台电动机降压启动控制线路 84
4．1．1 一台自耦变压器启动两台电动机 84
4．1．2 一台软启动器启动两台电动机 86
4．2 多台电动机变频调速控制线路 87
4．2．1 多台小功率电动机变频调速控制线路 88
4．2．2 多台大功率电动机变频调速控制线路 90
4．2．3 两台电动机变频调速同步运行控制线路 93
4．3 供水系统水泵电气控制 93
4．4 采暖锅炉电气控制系统 94
4．5 钻床电气控制线路 97
习题 99
第5章 PLC的工作原理及硬件组成 100
5．1 PLC的工作原理 100
5．1．1 PLC的基本结构 100
5．1．2 PLC的工作过程 101
5．2 PLC的硬件组成 102
5．2．1 PLC的分类 102
5．2．2 PLC主机 104
5．2．3 开关量输入/输出模块 105
5．2．4 模拟量输入/输出模块 107
5．2．5 功能模块 107
5．2．6 通信模块及联网控制 108
5．3 PLC的硬件系统配置 108
习题 109
第6章 S7-200控制技术基础 110
6．1 S7-200的硬件配置 110
6．1．1 S7-200主机单元 110
6．1．2 S7-200的硬件扩展单元 110
6．2 S7-200编程语言及程序结构 111
6．2．1 编程语言 111
6．2．2 程序结构 113
6．3 S7-200编程元件及寻址方式 113
6．3．1 编程元件 114
6．3．2 数据类型及寻址方式 116
习题 119
第7章 S7-200基本指令及其应用 121
7．1 逻辑指令及其应用 121
7．1．1 逻辑取指令及线圈驱动指令 121
7．1．2 触点串联和并联指令 122
7．1．3 电路块串联和并联指令 124
7．1．4 置位和复位指令 126
7．1．5 RS触发器指令 127
7．1．6 立即指令 128
7．1．7 脉冲生成指令EU/ED 129
7．1．8 逻辑堆栈操作指令 130
7．1．9 NOT和NOP指令 132
7．1．10 比较指令 132
7．1．11 定时器 133
7．1．12 计数器 138
7．2 程序控制指令及其应用 140
7．2．1 跳转指令和标号指令 141
7．2．2 循环指令 141
7．2．3 结束指令、停止指令和看门狗复位指令 142
7．3 PLC应用时的注意事项 143
7．3．1 硬件设计注意事项 143
7．3．2 编程注意事项 146
7．4 基本指令综合应用示例 147
7．4．1 典型应用示例 147
7．4．2 蓄水池水位控制 149
7．4．3 电热采暖锅炉控制 152
习题 155
第8章 S7-200顺序控制指令及其应用 158
8．1 顺序功能图的基本概念及构成规则 158
8．1．1 基本概念 158
8．1．2 顺序功能图的构成规则 159
8．2 顺序控制指令 161
8．3 顺序功能图的基本结构 162
8．3．1 单流程 162
8．3．2 选择流程 163
8．3．3 并列流程 163
8．3．4 跳转与循环 164
8．4 顺序控制指令应用示例 166
8．4．1 液体的混合控制 166
8．4．2 小车运动控制 167
8．4．3 机械手的控制 168
习题 171
第9章 S7-200功能指令及其应用 174
9．1 数据运算指令及其应用 174
9．1．1 算术运算指令及其应用 174
9．1．2 逻辑运算指令及其应用 178
9．2 数据处理指令及其应用 179
9．2．1 数据传送指令 179
9．2．2 字节交换指令和填充指令 180
9．2．3 移位指令与循环指令 181
9．2．4 表功能指令 183
9．2．5 数据转换指令 184
9．3 子程序和中断程序控制指令 188
9．3．1 子程序指令 188
9．3．2 中断程序控制指令 190
9．4 特殊功能指令及其应用 193
9．4．1 高速计数器指令 193
9．4．2 高速脉冲输出指令 198
9．4．3 时钟功能指令 199
9．4．4 PID回路指令 199
习题 204
第10章 S7-200通信及网络 206
10．1 通信数据传输方式及网络结构 206
10．1．1 通信数据传输方式 206
10．1．2 网络结构 207
10．2 S7-200通信接口及网络部件 208
10．2．1 通信接口及连接器 208
10．2．2 通信介质 209
10．2．3 网络中继器和调制解调器 210
10．2．4 通信模块 210
10．3 S7-200网络配置及通信 212
10．3．1 PPI通信 212
10．3．2 MPI通信 213
10．3．3 自由口通信 214
10．3．4 PROFIBUS总线 214
10．3．5 其他网络及通信 214
10．4 S7-200网络通信指令 216
习题 216
第11章 S7-200编程软件 217
11．1 编程软件安装 217
11．1．1 系统要求 217
11．1．2 硬件连接 217
11．1．3 软件安装 217
11．1．4 参数设置及在线联系 218
11．1．5 设置和修改PLC通信参数 218
11．2 编程软件功能 219
11．2．1 基本功能 219
11．2．2 软件界面及功能 219
11．2．3 系统组态 221
11．3 编程软件使用 223
11．3．1 文件操作 223
11．3．2 编辑程序 224
11．3．3 下载、运行和停止程序 228
11．4 程序调试及运行监控 229
11．4．1 选择扫描次数 229
11．4．2 状态图及趋势图显示 229
11．4．3 运行模式下编辑程序 230
11．4．4 程序状态显示 230
第12章 S7-300控制技术 231
12．1 S7-300的硬件 231
12．1．1 S7-300系统结构 231
12．1．2 CPU模块 232
12．1．3 信号模块（SM） 233
12．1．4 电源模块（PS） 236
12．1．5 接口模块（IM） 236
12．1．6 其他模块（CP和FM） 236
12．1．7 ET200分布式I/O简介 237
12．1．8 SIMATIC S7-300系统的硬件配置 237
12．1．9 硬件组态示例 239
12．2 STEP 7软件的安装和使用 239
12．2．1 S7-300的用户程序结构 239
12．2．2 STEP 7软件概述及安装 241
12．2．3 使用STEP 7的基本步骤 242
12．2．4 SIMATIC管理器 242
12．2．5 使用符号编程 243
12．2．6 在OB1中创建程序 244
12．2．7 创建带有功能块和数据块的程序 244
12．2．8 配置中央机架 245
12．2．9 下载和调试程序 245
12．3 S7-300编程语言和指令系统 247
12．3．1 STEP 7编程语言和数据类型 247
12．3．2 S7-300指令基础 248
12．3．3 位逻辑指令 251
12．3．4 定时器与计数器指令 255
12．3．5 数字操作指令 260
12．3．6 程序控制指令 265
12．4 S7-300的用户程序结构与设计 267
12．4．1 组织块OB 267
12．4．2 功能FC和功能块FB的生成与调用 267
12．4．3 分部式程序与结构化程序设计示例 269
习题 276
附录A 常用电气图形符号和文字符号 278
参考文献 285