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商品簡介
本書以電氣控制為技術基礎，把西門子S7-300作為PLC應用技術教學目的機，用理論與工程應用技術相結合的方式討論了工業自動化中的電氣控制與PLC應用技術。本書力圖把傳統控制技術與先進自動化產品思想、理念相結合,將PLC控制系統工程設計思想和方法介紹給讀者，使讀者能通過本書內容學習、掌握、理解電氣控制基礎知識及PLC理論基礎知識，自如地應用書中涉及的工程應用技術。
本書內容包括電氣控制與PLC應用兩部分。電氣控制部分包括常用低壓電器的工作原理及選型、電氣控制電路的分析與設計等；PLC應用部分包括PLC的組成及原理、S7-300硬體結構、SIMATIC管理器、程式結構、指令系統、程式設計語言及程式設計方法、故障診斷與排除、閉環控制的實現、PLC控制工程實例等，使讀者系統地掌握PLC知識，聯繫工程實際恰當地對PLC控制系統進行設計和維護。
本書可作為高等院校電氣控制、機電工程、電腦控制、自動化等相關專業教學用書，也可作為專科學校學生及工程技術人員的培訓和自學用書。
本書內容包括電氣控制與PLC應用兩部分。電氣控制部分包括常用低壓電器的工作原理及選型、電氣控制電路的分析與設計等；PLC應用部分包括PLC的組成及原理、S7-300硬體結構、SIMATIC管理器、程式結構、指令系統、程式設計語言及程式設計方法、故障診斷與排除、閉環控制的實現、PLC控制工程實例等，使讀者系統地掌握PLC知識，聯繫工程實際恰當地對PLC控制系統進行設計和維護。
本書可作為高等院校電氣控制、機電工程、電腦控制、自動化等相關專業教學用書，也可作為專科學校學生及工程技術人員的培訓和自學用書。
序
電氣控制與PLC應用技術是工業自動化的重要技術，是高等院校電氣控制、機電工程、計算機控制、自動化等相關專業的專業基礎課程之一。本書融人了“學用結合”的教學理念，將理論與實際工程應用相結合，使讀者從枯燥的理論學習中解脫出來，從工程應用的角度學習理論知識，達到學以致用的目的。
可編程序控制器（Programmal，lc Logic．Controller，PLC）是集計算機技術、電子技術、通信技術和精良工藝制造技術為一體的先進工業控制裝置。它具有可靠性高、穩定性高、實時處理快、聯網功能強等特點，被廣泛地應用于工業控制系統中，與工業自動化管理系統相融合。而PLC技術是基于傳統的電氣控制技術發展而來的，本書第一部分討論了傳統的電氣控制基礎知識。
本書在討論傳統電氣控制技術基礎上討論了PLC的組成及工作原理、指令系統和PLC應用技術。本書注重把PLC控制系統的工程設計思想和方法及其工程實例融合到本書內容當中，在討論理論基礎知識的基礎上，注重與工程實踐相結合，使本書具有工程性與系統性等特點，便于讀者在學習過程中理論聯系實際，更好地掌握電氣控制技術及PLC基礎知識和工程應用技術。
全書共分14章，第1章緒論；第2—4章傳統電氣控制技術：第2章常用低壓電器，第3章電氣控制基礎，第4章電氣控制電路分析與設計；第5—9章為PLC基礎理論知識：第5章可編程序控制器概述，第6章SIMATⅡC管理器，第7章S7—300硬件系統，第8章S7—300軟件基礎，第9章S7—300指令系統及編程；第lO一14章為工程實踐和工程設計部分：第10章程序結構與程序設計，第11章故障診斷，第12章S7—300 PLC模擬量閉環控制，第13章PLC控制系統設計，第14章PLC控制系統工程實例。
為了便于讀者學習和查閱相關技術參數和內容，書后附有3個附錄，附錄A為實驗指導書，附錄B為S7—300 STL指令速查，附錄C為軟件標準庫速查。本書附有配套光盤，含有電子教案等。
本書由姜建芳主編，喬丙立、徐慧、袁凱、陸振先參加了編寫工作。
由于編者水平有限，書中難免存在缺點、錯誤，懇請廣大讀者批評指正。
可編程序控制器（Programmal，lc Logic．Controller，PLC）是集計算機技術、電子技術、通信技術和精良工藝制造技術為一體的先進工業控制裝置。它具有可靠性高、穩定性高、實時處理快、聯網功能強等特點，被廣泛地應用于工業控制系統中，與工業自動化管理系統相融合。而PLC技術是基于傳統的電氣控制技術發展而來的，本書第一部分討論了傳統的電氣控制基礎知識。
本書在討論傳統電氣控制技術基礎上討論了PLC的組成及工作原理、指令系統和PLC應用技術。本書注重把PLC控制系統的工程設計思想和方法及其工程實例融合到本書內容當中，在討論理論基礎知識的基礎上，注重與工程實踐相結合，使本書具有工程性與系統性等特點，便于讀者在學習過程中理論聯系實際，更好地掌握電氣控制技術及PLC基礎知識和工程應用技術。
全書共分14章，第1章緒論；第2—4章傳統電氣控制技術：第2章常用低壓電器，第3章電氣控制基礎，第4章電氣控制電路分析與設計；第5—9章為PLC基礎理論知識：第5章可編程序控制器概述，第6章SIMATⅡC管理器，第7章S7—300硬件系統，第8章S7—300軟件基礎，第9章S7—300指令系統及編程；第lO一14章為工程實踐和工程設計部分：第10章程序結構與程序設計，第11章故障診斷，第12章S7—300 PLC模擬量閉環控制，第13章PLC控制系統設計，第14章PLC控制系統工程實例。
為了便于讀者學習和查閱相關技術參數和內容，書后附有3個附錄，附錄A為實驗指導書，附錄B為S7—300 STL指令速查，附錄C為軟件標準庫速查。本書附有配套光盤，含有電子教案等。
本書由姜建芳主編，喬丙立、徐慧、袁凱、陸振先參加了編寫工作。
由于編者水平有限，書中難免存在缺點、錯誤，懇請廣大讀者批評指正。
目次
前言
第1章 緒論
第2章 常用低壓電器
2.1 低壓電器概述
2.1.1 定義與分類
2.1.2 發展趨勢
2.2 低壓電器基礎知識
2.2.1 電磁式電器的組成
2.2.2 主要技術參數
2.2.3 產品型號規定
2.3 主令電器
2.3.1 控制按鈕
2.3.2 行程開關
2.3.3 接近開關
2.3.4 萬能轉換開關
2.4 接觸器
2.4.1 交流接觸器
2.4.2 直流接觸器
2.4.3 技術參數與選型
2.5 繼電器
2.5.1 電磁式繼電器
2.5.2 時間繼電器
2.5.3 熱繼電器
2.5.4 速度繼電器
2.5.5 固態繼電器
2.6 開關與斷路器
2.6.1 開關與熔斷器
2.6.2 斷路器
2.7 習題
第3章 電氣控制基礎
3.1 電氣控制電路圖繪制原則與國標符號
3.1.1 電氣控制電路圖繪制原則
3.1.2 電氣控制電路圖國標符號
3.2 電氣控制常用技術
3.2.1 點動控制
3.2.2 自鎖控制
3.2.3 多地控制
3.2.4 互鎖控制
3.2.5 聯鎖控制
3.2.6 點動與連續控制
3.2.7 限位控制
3.3 三相異步電動機減壓起動控制
3.3.1 定子串電阻減壓起動控制
3.3.2 -△轉換減壓起動控制
3.3.3 自耦變壓器減壓起動控制
3.4 三相異步電動機制動控制
3.4.1 反接制動控制
3.4.2 能耗制動控制
3.5 習題
第4章 電氣控制電路分析與設計
4.1 電氣控制電路分析
4.1.1 電氣控制電路分析基礎
4.1.2 C650型臥式車床電氣控制電路分析
4.2 電氣控制電路設計
4.2.1 電氣控制電路設計原則
4.2.2 電氣控制電路經驗設計法
4.2.3 電氣控制電路邏輯設計法
4.2.4 電氣控制電路的綜合設計法
4.3 習題
第5章 可編程序控制器概述
5.1 工業自動化與全集成自動化
5.2 PLC的定義及特點
5.2.1 PLC的定義
5.2.2 PLC的特點
5.3 PLC的組成和工作原理
5.3.1 PLC的組成
5.3.2 PLC的工作原理
5.4 PLC在工業自動化中的地位和作用
5.5 獲取資料、軟件和幫助
5.6 習題
第6章 SIMATIC管理器
6.1 SIMATIC管理器簡介
6.1.1 SIMATIC管理器概述
6.1.2 STEP 7的安裝
6.1.3 STEP 7的通信連接
6.2 項目的管理與創建
6.2.1 STEP 7自動化項目解決方案
6.2.2 STEP 7項目的創建
6.3 符號表與邏輯塊
6.3.1 符號表的創建與管理
6.3.2 邏輯塊的插入與編輯
6.4 硬件組態
6.4.1 硬件組態的任務
6.4.2 硬件組態實例
6.4.3 CPU模塊的參數設置
6.4.4 數字量I/O模塊的參數設置
6.4.5 模擬量I/O模塊的參數設置
6.5 網絡組態
6.5.1 網絡組態的任務
6.5.2 網絡組態工具NetPro
6.5.3 網絡組態的方法
6.5.4 連接表
6.6 程序調試工具PLCSIM
6.6.1 PLCSIM概述
6.6.2 PLCSIM仿真實例
6.7 程序的下載、上傳與調試
6.7.1 程序的下載與上傳
6.7.2 程序的調試
6.8 故障診斷
6.9 參考數據功能
6.9.1 參考數據的作用
6.9.2 參考數據的生成與顯示
6.9.3 程序結構
6.9.4 賦值表
6.9.5 未使用的符號
6.9.6 沒有在符號表中定義的地址
6.9.7 在程序中快速查找地址的位置
6.10 習題
第7章 S7-300硬件系統
7.1 S7-300硬件簡介
7.2 S7-300機架
7.3 S7-300電源模塊
7.4 S7-300 CPU模塊
7.5 S7-300接口模塊
7.6 S7-300信號模塊
7.6.1 數字量輸入模塊
7.6.2 數字量輸出模塊
7.6.3 模擬量輸入模塊
7.6.4 模擬量輸出模塊
7.6.5 其他信號模塊
7.7 S7-300功能模塊
7.8 S7-300通信模塊
7.9 ET 200分布式I/O
7.9.1 ET 200分布式I/O簡介
7.9.2 ET 200分類
7.10 S7-300模塊的安裝與擴展
7.11 習題
第8章 S7-300軟件基礎
8.1 IEC 61131-3國際標準簡介
8.2 S7-300 PLC編程語言簡介
8.3 變量、數制與編碼
8.4 數據類型
8.4.1 基本數據類型
8.4.2 復合數據類型
8.4.3 參數數據類型
8.4.4 用戶自定義數據類型
8.5 S7-300 PLC編程資源及其編址
8.5.1 S7-300 PLC編程資源
8.5.2 PLC存儲區的劃分
8.5.3 S7-300模塊的編址
8.6 S7-300尋址方式
8.6.1 尋址方式簡介
8.6.2 立即尋址
8.6.3 直接尋址
8.6.4 存儲器間接尋址
8.6.5 寄存器間接尋址
8.6.6 POINTER與ANY數據類型指針
8.7 習題
第9章 S7-300指令系統及編程
9.1 位邏輯指令
9.1.1 觸點與線圈
9.1.2 基本邏輯指令
9.1.3 取反指令
9.1.4 SAVE指令
9.1.5 置位與復位指令
9.1.6 RS和SR觸發器指令
9.1.7 邊沿檢測指令
9.2 定時器指令
9.2.1 定時器簡介
9.2.2 定時器功能指令
9.2.3 定時器線圈指令
9.2.4 IEC定時器
9.3 計數器指令
9.3.1 計數器簡介
9.3.2 計數器功能指令
9.3.3 計數器線圈指令
9.3.4 IEC計數器
9.4 數據處理指令
9.4.1 裝入指令和傳送指令
9.4.2 比較指令
9.4.3 移位和循環指令
9.4.4 字邏輯運算指令
9.5 運算指令
9.5.1 轉換指令
9.5.2 數學運算指令
9.6 程序控制指令
9.6.1 跳轉指令
9.6.2 狀態位指令
9.6.3 主控繼電器指令
9.6.4 數據塊指令
9.7 庫分類及應用
9.7.1 庫的分類
9.7.2 庫的應用
9.7.3 庫的生成
9.7.4 庫中FC、FB、SFC及SFB的使用
9.8 習題
第10章 程序結構與程序設計
10.1 系統程序和用戶程序
10.2 用戶程序結構
10.2.1 用戶程序編程方法
10.2.2 用戶程序分層調用
10.2.3 用戶程序使用的堆棧
10.3 組織塊
10.3.1 組織塊的分類及優先級
10.3.2 組織塊的變量聲明表
10.3.3 啟動組織塊
10.3.4 循環執行組織塊
10.3.5 時間中斷組織塊
10.3.6 事件驅動組織塊
10.3.7 背景組織塊
10.3.8 其他組織塊
10.4 功能和功能塊
10.4.1 發動機控制系統的程序結構
10.4.2 符號表與變量聲明表
10.4.3 功能與功能塊的生成
10.4.4 功能與功能塊的調用
10.4.5 時間標記沖突與一致性檢查
10.5 數據塊
10.5.1 數據塊的生成
10.5.2 數據塊的訪問
10.6 多重背景
10.6.1 生成多重背景功能塊
10.6.2 生成多重背景數據塊
10.6.3 在OB1中調用多重背景
10.6.4 FC、FB與OB的區別
10.7 系統塊
10.8 標準庫中的FC、FB
10.9 程序設計
10.9.1 圖解法
10.9.2 經驗設計法
10.9.3 狀態表程序設計法
10.9.4 順序功能圖設計方法
10.10 PLC典型常用程序
10.10.1 位邏輯指令應用實例
10.10.2 定時器/計數器指令應用實例
10.10.3 移位指令應用實例
10.10.4 跳轉指令應用實例
10.10.5 運算指令應用實例
10.10.6 模擬量采集濾波實例
10.11 習題
第11章 故障診斷
11.1 故障診斷基礎知識
11.1.1 故障分類
11.1.2 故障診斷機理
11.1.3 故障診斷方法
11.2 LED故障診斷
11.3 SIMATIC診斷軟件
11.4 STEP 7故障診斷
11.4.1 診斷符號
11.4.2 故障診斷過程
11.4.3 模塊信息
11.4.4 硬件診斷
11.4.5 Monitor/ModifyVariables
11.4.6 參考數據
11.4.7 其他診斷功能
11.5 OB和SFC故障診斷
11.6 重新接線功能的應用
11.6.1 重新接線功能
11.6.2 SIMATIC Manager重新接線
11.6.3 地址與符號優先重新接線
11.6.4 源程序優先程序接線
11.7 習題
第12章 S7-300 PLC模擬量閉環控制
12.1 模擬量閉環控制基礎
12.1.1 模擬量閉環控制系統的組成
12.1.2 閉環控制的主要性能指標
12.1.3 閉環控制反饋極性的確定
12.2 數字PID控制器
12.2.1 PID控制器的優點
12.2.2 PID控制器數字化
12.3 S7-300模擬量閉環控制功能
12.3.1 S7-300實現閉環控制方法
12.3.2 使用閉環控制軟件包中的功能塊實現閉環控制
12.3.3 模擬量輸入及數值整定
12.3.4 輸入量軟件濾波
12.3.5 模擬量輸出及整定
12.4 連續PID控制器FB41
12.4.1 設定值和過程變量的處理
12.4.2 PID控制算法
12.4.3 控制器輸出值的處理
12.4.4 FB41的參數
12.5 步進PI控制器FB42
12.5.1 步進控制器的結構
12.5.2 PI控制算法
12.5.3 FB42的參數
12.6 脈沖發生器FB43
12.6.1 脈沖發生器的工作原理
12.6.2 三級控制器
12.6.3 二級控制器
12.6.4 FB43的參數
12.7 PID參數整定
12.7.1 PID參數與系統性能的關系
12.7.2 PID參數的整定方法
12.8 S7-300 PLC模擬量閉環控制應用實例
12.9 習題
第13章 PLC控制系統設計
13.1 PLC控制系統的設計原則及流程
13.2 被控對象的分析與描述
13.3 PLC控制系統的總體設計
13.4 PLC控制系統的硬件設計
13.4.1 傳感器與執行器的確定
13.4.2 PLC控制系統的模塊的選擇
13.4.3 控制柜設計
13.4.4 I/O模塊原理圖設計
13.5 PLC控制系統軟件設計
13.5.1 控制軟件設計
13.5.2 監控軟件設計
13.6 PLC控制系統的調試
13.6.1 模擬調試
13.6.2 現場調試
13.7 習題
第14章 PLC控制系統工程實例
14.1 MPS虛擬仿真系統――供料站
14.1.1 被控對象分析與描述
14.1.2 系統總體設計
14.1.3 系統硬件設計
14.1.4 系統軟件設計
14.1.5 系統調試
14.1.6 技術文檔整理
14.2 電廠廢水處理控制系統
14.2.1 被控對象分析與描述
14.2.2 系統總體設計
14.2.3 系統硬件設計
14.2.4 系統軟件設計
14.2.5 系統調試
14.2.6 技術文檔整理
14.3 習題
附錄
附錄A 實驗指導書
A.1 電氣控制實驗
A.2 S7-300 PLC基礎實驗
A.3 S7-300 PLC應用實驗
A.4 S7-300 PLC綜合實驗
A.5 S7-300 PLC控制系統設計實驗
附錄B S7-300 STL指令速查
附錄C 軟件標準庫速查
C.1 軟件標準庫FC、FB速查
C.2 軟件標準庫SFC、SFB速查
參考文獻
書摘/試閱
第2章 常用低壓電器
本章學習目標：
了解低壓電器的定義與分類，掌握低壓電器基礎知識，學習低壓電器的結構，理解其工作原理，并掌握低壓電器的主要技術參數及其選型方法。
低壓電器在低壓供電配電系統、電力拖動系統和自動控制系統中起著極其重要的作用，是電氣控制技術的基礎，所用低壓電器的性能與控制系統性能的優劣有直接關系，直接影響著系統的可靠性、先進性和經濟性。本章主要介紹常用低壓電器的結構、工作原理、主要技術參數及選型原則等，同時根據電器的發展現狀，對一些新型的電器元件作了簡要介紹。
2．1 低壓電器概述
2．1．1定義與分類
低壓電器是指工作在交流電壓1200 V以下、直流電壓1500 V以下的電器。
低壓電器種類繁多，結構形式各異，工作原理及功能也各不相同。因此低壓電器的分類方法很多，通常有如下分類依據：
1 按工作原理分類
1）電磁式電器：依據電磁感應原理來工作，這類電器主要有接觸器、電磁式繼電器等。
2）非電量控制電器：依靠外力或某種非電物理量（如速度、壓力、溫度等）的變化而動作的電器，如刀開關、行程開關、按鈕、速度繼電器等。
2．按操作方式分類
1）手動電器：主要通過外力（如人力）直接操作來完成動作的電器，如刀開關、轉換開關、按鈕等。
2）自動電器：主要通過電器本身參數的變化或外來信號的作用，自動接通或分斷電路的電器，如接觸器、繼電器、熔斷器等。
3．按用途分類
1）控制電器：用于各種控制電路和控制系統的電器，對這類電器的主要技術要求是有一定的通斷能力，操作頻率高，電氣和機械壽命長，如接觸器、繼電器、電動機起動器等。
2）主令電器：用于自動控制系統中發送動作指令的電器，如按鈕、行程開關、萬能轉換開關等。
3）保護電器：用于保護電路及用電設備的電器，對這類電器的主要技術要求是有一定的通斷能力、反應靈敏、可靠性高，如熔斷器、熱繼電器、各種保護繼電器等。
4）執行電器：用于完成某種動作或傳動功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器等。
5）配電電器：用于電能的輸送和分配的電器，對這類電器的主要技術要求是分斷能力強、限流效果好、動穩定及熱穩定性能好，如斷路器、隔離開關、刀開關等。
電氣控制系統中常用的低壓電器如圖2-l所示。
……
本章學習目標：
了解低壓電器的定義與分類，掌握低壓電器基礎知識，學習低壓電器的結構，理解其工作原理，并掌握低壓電器的主要技術參數及其選型方法。
低壓電器在低壓供電配電系統、電力拖動系統和自動控制系統中起著極其重要的作用，是電氣控制技術的基礎，所用低壓電器的性能與控制系統性能的優劣有直接關系，直接影響著系統的可靠性、先進性和經濟性。本章主要介紹常用低壓電器的結構、工作原理、主要技術參數及選型原則等，同時根據電器的發展現狀，對一些新型的電器元件作了簡要介紹。
2．1 低壓電器概述
2．1．1定義與分類
低壓電器是指工作在交流電壓1200 V以下、直流電壓1500 V以下的電器。
低壓電器種類繁多，結構形式各異，工作原理及功能也各不相同。因此低壓電器的分類方法很多，通常有如下分類依據：
1 按工作原理分類
1）電磁式電器：依據電磁感應原理來工作，這類電器主要有接觸器、電磁式繼電器等。
2）非電量控制電器：依靠外力或某種非電物理量（如速度、壓力、溫度等）的變化而動作的電器，如刀開關、行程開關、按鈕、速度繼電器等。
2．按操作方式分類
1）手動電器：主要通過外力（如人力）直接操作來完成動作的電器，如刀開關、轉換開關、按鈕等。
2）自動電器：主要通過電器本身參數的變化或外來信號的作用，自動接通或分斷電路的電器，如接觸器、繼電器、熔斷器等。
3．按用途分類
1）控制電器：用于各種控制電路和控制系統的電器，對這類電器的主要技術要求是有一定的通斷能力，操作頻率高，電氣和機械壽命長，如接觸器、繼電器、電動機起動器等。
2）主令電器：用于自動控制系統中發送動作指令的電器，如按鈕、行程開關、萬能轉換開關等。
3）保護電器：用于保護電路及用電設備的電器，對這類電器的主要技術要求是有一定的通斷能力、反應靈敏、可靠性高，如熔斷器、熱繼電器、各種保護繼電器等。
4）執行電器：用于完成某種動作或傳動功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器等。
5）配電電器：用于電能的輸送和分配的電器，對這類電器的主要技術要求是分斷能力強、限流效果好、動穩定及熱穩定性能好，如斷路器、隔離開關、刀開關等。
電氣控制系統中常用的低壓電器如圖2-l所示。
……
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