本書從實際應用和教學需要出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了繼電器接觸器控制系統(tǒng)設計，突出可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)的原理、設計及應用，主要內容有常用低壓電器的工作原理與選用，機床控制線路的基本環(huán)節(jié)和典型機床電氣控制線路的分析，PLC的工作原理和指令，電氣控制系統(tǒng)的設計應用以及相關實驗。 另外，本書還介紹了SMART編程軟件，并詳細講解了西門子公司S7200 SMART PLC的應用。本書適合應用型本科院校電氣信息類、機電類專業(yè)教學使用，也可作為高職高專、職大、電大等有關專業(yè)的教材，還可供有關電氣工程技術人員參考。
電氣控制與PLC原理及應用是各高等院校電氣類、機電類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程。本書以培養(yǎng)綜合型應用人才為目標，在注重基礎理論學習的同時，突出針對性、實用性和先進性，力圖做到由簡到繁、 由淺入深，主次分明，更適合教師教學和學生自學。隨著科學技術日新月異的發(fā)展，PLC（Programmable Logic Controller）的性價比不斷提高，電氣控制技術進入新的發(fā)展時期。為便于前后承接，既體現(xiàn)電氣控制技術的現(xiàn)狀，又體現(xiàn)PLC控制技術的發(fā)展方向，本書在兼顧繼電器接觸器控制等內容的同時，重點講解PLC控制系統(tǒng)。考慮到西門子公司的PLC在我國占有的份額以及其快速發(fā)展的趨勢，本書以S7200系列的CPU 22X為例，講述PLC的硬件組成、工作原理、指令系統(tǒng)以及系統(tǒng)設置、調試和使用方法，并通過大量模擬工程實踐環(huán)節(jié)的訓練來培養(yǎng)學生PLC控制系統(tǒng)的應用能力，同時本書對S7200 SMART做了講解。教師在教學過程中，可以根據(jù)不同專業(yè)對本書內容進行適當?shù)膭h減。 本書參考教學時數(shù)為50～60學時。本書共11章，主要內容包括常用低壓電器的工作原理與選用、機床控制線路的基本環(huán)節(jié)和典型機床電氣控制線路的分析、PLC的工作原理和指令、電氣控制系統(tǒng)的設計應用，最后還給出了相關實驗。本書由趙斌任主編，安小宇、劉金桂、韓笑、徐珂任副主編。河南工學院的趙斌編寫第1章和第2章，徐珂編寫第3章和第4章的4.1～4.3，韓笑編寫第7章和附錄B， 朱研雯編寫第8章； 李昊編寫第10章， 鄭州輕工業(yè)學院安小宇編寫第6章；河南省工業(yè)設計學校劉金桂編寫第9章和第11章；新鄉(xiāng)市職業(yè)技師學院孫新峰編寫第4章的4.4、4.5節(jié)和第5章；新鄉(xiāng)泰隆電氣設備有限公司王小輝編寫附錄A和附錄C，并提供大量技術資料。全書由趙斌負責統(tǒng)稿。限于編者水平，書中不妥、疏漏之處在所難免，懇請讀者提出寶貴意見。
編 者2017年4月
緒論 1第1章 常用低壓電器 3 1.1 低壓電器的基本知識 3 1.1.1 低壓電器的分類 3 1.1.2 低壓電器的基本結構 4 1.1.3 滅弧系統(tǒng) 6 1.2 熔斷器 8 1.2.1 熔斷器的結構和工作原理 8 1.2.2 熔斷器的分類 8 1.2.3 熔斷器的選擇 10 1.3 刀開關 11 1.3.1 刀開關的結構和安裝 11 1.3.2 常用刀開關 12 1.4 低壓斷路器 13 1.4.1 低壓斷路器的結構和工作原理 13 1.4.2 低壓斷路器的分類 15 1.4.3 低壓斷路器的主要技術參數(shù) 16 1.4.4 低壓斷路器的選擇 18 1.4.5 智能化低壓斷路器 18 1.5 接觸器 19 1.5.1 電磁式交流接觸器的結構和工作原理 19 1.5.2 直流接觸器 20 1.5.3 接觸器的主要技術參數(shù)和選擇 20 1.5.4 真空交流接觸器 21 1.6 繼電器 22 1.6.1 概述 22 1.6.2 電磁式電流、電壓及中間繼電器 22 1.6.3 時間繼電器 24 1.6.4 熱繼電器 27 1.6.5 速度繼電器 28 1.6.6 固態(tài)繼電器 29 1.7 主令電器 31 1.7.1 控制按鈕 31 1.7.2 行程開關 32 1.7.3 接近開關 33 1.7.4 萬能轉換開關 35 小結 36 習題 36
第2章 繼電器接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié) 37 2.1 電氣控制系統(tǒng)圖 37 2.1.1 電氣原理圖 37 2.1.2 電器元件布置圖 39 2.1.3 電氣接線圖 40 2.2 電路的邏輯表示及邏輯運算 40 2.2.1 電器元件的邏輯表示 41 2.2.2 電路狀態(tài)的邏輯表示 41 2.2.3 電路化簡的邏輯法 42 2.3 三相異步電動機的啟動控制電路 42 2.3.1 全壓啟動控制電路 43 2.3.2 點動控制電路 44 2.3.3 籠形異步電動機Y-△ 減壓啟動控制電路 45 2.3.4 自耦變壓器（補償器）減壓啟動控制電路 46 2.4 三相異步電動機的運行控制電路 48 2.4.1 多地點控制電路 48 2.4.2 多臺電動機順序啟、�？刂齐娐� 48 2.4.3 三相異步電動機的正、反轉控制電路 50 2.4.4 雙速異步電動機的控制電路 52 2.5 三相異步電動機的制動控制電路 54 2.5.1 電磁式機械制動控制電路 54 2.5.2 電氣制動控制電路 55 2.6 電液控制電路 58 小結 60 習題 60
第3章 典型機床電氣控制電路 62 3.1 電氣控制電路分析基礎 62 3.1.1 電氣控制電路分析的內容 62 3.1.2 電氣控制原理圖的閱讀和分析方法 63 3.2 C650臥式車床電氣控制電路 63 3.2.1 電力拖動的控制要求及特點 64 3.2.2 主電路分析 64 3.2.3 控制電路分析 64 3.3 X62W臥式萬能銑床電氣控制電路 67 3.3.1 結構、運動形式和控制要求 67 3.3.2 主電路分析 68 3.3.3 控制電路分析 70 3.4 T68臥式鏜床電氣控制電路 75 3.4.1 結構、運動形式和控制要求 75 3.4.2 主電路分析 76 3.4.3 控制電路分析 78 3.4.4 輔助電路分析 79 3.5 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng) 79 3.5.1 主要結構及運動情況 79 3.5.2 主電路分析 82 3.5.3 控制電路 82 3.6 橋式起重機電氣控制系統(tǒng) 83 3.6.1 結構、運動形式和控制要求 83 3.6.2 主電路分析 84 3.6.3 控制電路分析 86 小結 90 習題 90
第4章 可編程控制器簡介 91 4.1 概述 91 4.1.1 可編程控制器的產生與發(fā)展 91 4.1.2 可編程控制器的特點和分類 92 4.2 S7200系列PLC的組成和工作原理 94 4.2.1 CPU 226型PLC的組成 94 4.2.2 工作原理 98 4.3 S7200系列PLC內部元器件 100 4.3.1 數(shù)據(jù)存儲類型及尋址方式 100 4.3.2 S7200數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能 103 4.3.3 S7200 PLC的有效編程范圍 108 4.4 輸入、輸出及擴展 110 4.4.1 本機及擴展I/O編址 111 4.4.2 擴展模塊的安裝與連接 112 4.4.3 S7200系統(tǒng)塊配置 113 4.5 S7200系列PLC的編程語言 114 4.5.1 梯形圖編輯器 114 4.5.2 語句表編輯器 114 4.5.3 功能塊圖編輯器 115 小結 115 習題 116
第5章 S7200系列PLC基本指令 117 5.1 基本邏輯指令 117 5.1.1 基本位操作指令 117 5.1.2 取非和空操作指令 121 5.1.3 置位、復位指令 122 5.1.4 邊沿觸發(fā)指令（脈沖生成） 123 5.1.5 定時器指令 124 5.1.6 計數(shù)器指令 127 5.1.7 比較指令 129 5.2 算術、邏輯運算指令 130 5.2.1 算術運算指令 130 5.2.2 數(shù)學函數(shù)變換指令 134 5.2.3 增1/減1計數(shù)指令 136 5.2.4 邏輯運算指令 137 5.3 數(shù)據(jù)處理指令 138 5.3.1 數(shù)據(jù)傳送指令 138 5.3.2 字節(jié)交換/填充指令 140 5.3.3 移位指令 141 5.4 程序控制類指令 143 5.4.1 系統(tǒng)控制類指令 143 5.4.2 跳轉/循環(huán)指令 144 5.4.3 子程序調用指令 145 5.4.4 順序控制指令 147 小結 149 習題 149
第6章 S7200系列PLC功能指令 151 6.1 表功能指令 151 6.1.1 填表指令 151 6.1.2 表取數(shù)指令 152 6.1.3 表查找指令 154 6.2 轉換指令 155 6.2.1 數(shù)據(jù)的類型轉換 155 6.2.2 數(shù)據(jù)的編碼和譯碼指令 158 6.2.3 字符串類型轉換指令 160 6.3 中斷指令 161 6.3.1 中斷源 161 6.3.2 中斷指令 163 6.3.3 中斷程序 164 6.3.4 中斷應用舉例 165 6.4 運動控制指令 166 6.4.1 運動控制概述 166 6.4.2 高速計數(shù)器 166 6.4.3 高速脈沖輸出 175 6.4.4 PWM的使用 178 6.4.5 PTO的使用 182 6.5 PID指令 188 6.5.1 PID功能指令 189 6.5.2 PID指令向導的應用 193 6.5.3 PID控制功能的應用 198 小結 201 習題 201
第7章 S7200 PLC編程方法及工程實例 202 7.1 梯形圖的編程規(guī)則 202 7.2 梯形圖程序的優(yōu)化 204 7.3 梯形圖的經驗設計法 205 7.3.1 啟動、保持與停止電路 205 7.3.2 三相異步電動機的正反轉控制 206 7.3.3 小車控制程序的設計 208 7.3.4 材料分揀控制系統(tǒng)實例 210 小結 229 習題 229
第8章 可編程控制器聯(lián)網(wǎng)通信 230 8.1 概述 230 8.1.1 聯(lián)網(wǎng)目的 230 8.1.2 網(wǎng)絡結構和通信協(xié)議 230 8.1.3 通信方式 231 8.1.4 網(wǎng)絡配置 232 8.2 S7200系列CPU與計算機設備的通信 233 8.2.1 S7200系列CPU的通信性能 233 8.2.2 個人計算機與S7200 CPU之間的聯(lián)網(wǎng)通信 237 8.3 S7200PLC自由口通信 239 8.3.1 相關的特殊功能寄存器 239 8.3.2 自由口發(fā)送接收指令 241 8.3.3 應用舉例 241 8.4 網(wǎng)絡通信運行 243 8.4.1 控制寄存器和傳送數(shù)據(jù)表 243 8.4.2 網(wǎng)絡運行指令 244 8.4.3 網(wǎng)絡讀寫舉例 244 8.5 S7200 CPU的Profibus-DP通信 247 8.5.1 Profibus組成 247 8.5.2 Profibus-DP的標準通信協(xié)議 247 8.5.3 用SIMATIC EM 277模塊將S7200 CPU組成DP網(wǎng)絡系統(tǒng) 248 8.5.4 DP通信的應用實例 249 小結 250 習題 251
第9章 S7200 SMART系列PLC 252 9.1 S7200 SMART的特點 252 9.2 硬件介紹 254 9.3 軟件介紹 258 9.3.1 SMART編程軟件概述 258 9.3.2 SMART編程軟件界面 259 9.3.3 自定義 STEP7-Micro/WIN SMART 的外觀 261 9.3.4 使用ＳＭＡＲＴ編程軟件編輯下載程序 262 9.3.5 用編程軟件監(jiān)控或調試程序 278 9.3.6 符號表與符號地址的使用 283 9.3.7 幫助功能的使用與出錯處理 286 小結 287 習題 287
第10章 電氣控制系統(tǒng)設計 288 10.1 電氣控制系統(tǒng)設計的內容 288 10.1.1 電氣控制系統(tǒng)設計的基本原則 288 10.1.2 電氣控制系統(tǒng)設計的基本內容 288 10.2 電氣接線圖的設計方法 289 10.3 繼電器接觸器控制線路的設計方法 291 10.4 PLC控制系統(tǒng)設計的內容和方法 293 10.4.1 設計原則 293 10.4.2 設計內容和方法 294 10.5 應用示例 299 10.5.1 繼電器接觸器控制系統(tǒng)設計應用示例 300 10.5.2 PLC控制系統(tǒng)設計應用示例 304 小結 311 習題 312
第11章 實驗指導 313 實驗一 三相異步電動機Y-△ 減壓啟動控制 313 實驗二 三相異步電動機的能耗制動和反接制動 316 實驗三 SIMATIC的使用方法和PLC的應用練習 317 實驗四 由PLC控制電動機的正、反向Y-△ 減壓啟動 319 實驗五 工作臺的PLC自動循環(huán)控制 320 實驗六 交通燈的PLC控制 321 實驗七 多種液體自動混合PLC控制 323 實驗八 水塔水位PLC控制 324 實驗九 循環(huán)顯示PLC控制 325 實驗十 電梯PLC控制 326
附錄A 電氣圖常用文字、圖形符號 329附錄B STEP7-Micro/WIN編程軟件簡述 334 B.1 SIMATIC S7200編程軟件 334 B.1.1 STEP7-Micro軟件 334 B.1.2 編程軟件的安裝 337 B.1.3 建立S7200 CPU的通信 337 B.2 輸入梯形邏輯程序 339 B.2.1 一般步驟 339 B.2.2 程序的編輯及參數(shù)設定 343 B.3 建立通信和下載程序 346 B.4 程序的運行、監(jiān)視、調試及其他 349
附錄C PLC特殊標志位存儲器和錯誤信息 351
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