21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材

电气控制与PLC应用技术

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范国伟 (主编) 刘一帆 (副主编)

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1、与实践结合紧密,注重动手能力
2、作者经验丰富,有较强的活动能力
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内容摘要

  本书是根据我国高等教育的现状和发展趋势,针对工程应用型教学改革和就业的需要,对现有的课程进行有机整合编写而成的。全书共分9章,主要内容有低压电器及基本控制线路、电动机的控制线路、可编程序控制器基本组成和工作原理、三菱FX系列PLC的基本编程指令、三菱PLC的步进编程指令、三菱PLC的功能指令、西门子S7-200PLC、西门子S7-300PLC、PLC网络通信。本书的编写采取实用的方式,内容以必需、够用为度,减少了原有课程教学内容中重复的部分。本书的特点是讲述透彻,深入浅出,通俗易懂,便于教学。
  本书可以作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器、数控应用技术、机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、机电一体化等专业相关课程的教材,也可作为电工技师和职工岗位培训教材,供有关工程技术人员参考使用。

目录

目 录

第 1章 低压电器及基本控制线路 1
1.1 电器的作用与分类 1
1.2 电磁机构及触点系统 2
1.2.1 电磁机构 2
1.2.2 触点系统 5
1.3 接触器 7
1.3.1 接触器的结构及工作原理 7
1.3.2 接触器的型号及主要技术数据 9
1.3.3 接触器的图形符号和文字符号 10
1.3.4 接触器的选择与使用 10
1.4 继电器 11
1.4.1 继电器的继电特性 11
1.4.2 电磁式继电器 11
1.4.3 时间继电器 14
1.4.4 热继电器 20
1.4.5 速度继电器 24
1.4.6 其他功能继电器 25
1.5 熔断器 26
1.5.1 熔断器的结构类型 26
1.5.2 熔断器的安秒特性 28
1.5.3 熔断器的技术数据 28
1.5.4 熔断器的选择 28
1.6 低压开关和低压断路器 29
1.6.1 低压刀开关 29
1.6.2 低压断路器 31
1.7 主令电器 34
1.7.1 按钮 34
1.7.2 转换开关 36
1.7.3 主令控制器与凸轮控制器 37
1.7.4 行程开关 39
1.7.5 接近开关 40
1.8 基本控制线路 42
1.8.1 电动机的点动与连续运转控制 42
1.8.2 电动机的正反转控制 46
1.8.3 电动机的位置控制与自动往返控制线路 48
1.8.4 电动机的顺序和多点控制 51
1.8.5 电动机的时间控制 56
本章小结 57
习题 57

第 2章 电动机的控制线路 59
2.1 三相异步电动机启动控制 59
2.1.1 鼠笼式异电动机的Y-△降压启动控制线路 60
2.1.2 定子串电阻的降压启动控制线路 61
2.1.3 自耦变压器降压启动控制电路 63
2.1.4 绕线式异步电动机转子绕组串接电阻启动控制线路 64
2.2 三相异步电动机制动控制 65
2.2.1 电压反接制动的原理 65
2.2.2 能耗制动的自动控制线路 67
2.3 实现他励直流电动机启动的控制 69
2.3.1 他励直流电动机三级电阻手动控制减压启动电路 69
2.3.2 利用时间继电器控制他励直流电动机启动控制电路 70
2.4 实现他励直流电动机正、反转控制 70
2.4.1 改变电枢电流方向控制他励直流电动机正、反转控制线路 70
2.4.2 改变励磁电流方向控制他励直流电动机正、反转控制线路 72
2.5 直流电动机制动控制 73
2.5.1 反接制动控制线路 73
2.5.2 能耗制动控制线路 74
2.6 直流电动机的保护 74
2.6.1 直流电动机的过载保护 74
2.6.2 直流电动机的励磁保护 75
本章小结 75
习题 75

第3章 可编程序控制器基本组成和工作原理 78
3.1 可编程序控制器的发展 78
3.1.1 可编程序控制器的产生和定义 78
3.1.2 可编程控制器分类和应用 79
3.1.3 可编程控制器的发展 83
3.2 可编程序控制器的基本组成和工作原理 84
3.2.1 可编程序控制器的硬件结构 84
3.2.2 可编程序控制器的工作原理 88
3.2.3 可编程序控制器的软件系统 89
本章小结 92
习题 92

第4章 三菱FX系列PLC及基本编程指令 93
4.1 三菱PLC的型号和外形 93
4.1.1 可编程序控制器的型号和外型 93
4.1.2 FX系列可编程序控制器的特点 96
4.2 三菱PLC的编程元件 98
4.2.1 输入继电器(X)与输出继电器(Y) 98
4.2.2 辅助继电器(M) 98
4.2.3 状态继电器(S) 99
4.2.4 定时器(T) 100
4.2.5 计数器(C) 100
4.2.6 数据寄存器(D) 103
4.2.7 指针 104
4.3 三菱PLC的基本指令 105
4.3.1 输入/输出指令和结束指令 105
4.3.2 触点串联指令和触点并联指令 107
4.3.3 电路块并联指令和串联指令 108
4.3.4 栈操作指令 109
4.3.5 主控指令和主控复位指令 111
4.3.6 脉冲输出指令 111
4.3.7 置位与复位指令 112
4.3.8 脉冲沿应用指令 112
4.3.9 取反指令和空操作指令 113
4.4 三菱PLC的指令应用 117
4.4.1 常用的PLC编程技巧 117
4.4.2 PLC的编程方法与步骤 122
4.4.3 三相异步电动机正、反转控制电路的PLC改造 126
4.4.4 两台电动机顺序启动逆序停止控制的PLC实现 127
4.4.5 磨床的PLC改造 129
4.5 三菱PLC FX-20P-E手持编程器的使用 132
4.5.1 FX-20P-E的组成 132
4.5.2 FX-20P-E编程器的联机操作 134
4.5.3 监视/测试操作 137
4.5.4 FX-20P-E编程器的脱机操作 139
4.5.5 实训内容与步骤 140
4.6 学习用GX Developer编程软件及在线仿真 141
4.6.1 任务目标 141
4.6.2 可编程控制器编程软件简介 141
4.6.3 GX Developer编程软件应用 142
4.6.4 输入/输出其他格式的文件 145
4.6.5 梯形图编程 146
4.6.6 程序传送 148
4.6.7 程序监控 148
4.6.8 思考与练习 153
本章小结 156
习题 156

第5章 三菱PLC的步进编程指令 159
5.1 状态转移图(SFC图) 159
5.2 步进顺控指令及编程 161
5.2.1 步进顺控指令 161
5.2.2 状态转移图与步进梯形图的转换 163
5.3 状态转移图流程的形式 164
5.3.1 单流程 164
5.3.2 选择性分支与汇合 164
5.3.3 并行分支与汇合 165
5.3.4 分支与汇合的组合 167
5.4 编程实例 170
5.4.1 送料小车工作PLC控制 170
5.4.2 剪板机动作PLC控制 170
5.4.3 液体混合装置控制系统 172
5.4.4 大小球分类选择传送控制 173
本章小结 178
习题 178

第6章 三菱PLC的功能编程指令 180
6.1 功能指令的表示方式 180
6.2 FX2N系列可编程序控制器功能指令 182
6.2.1 程序流向控制功能指令(FNC00~FNC09) 182
6.2.2 数据比较与传送指令 184
6.2.3 运算功能指令 185
6.2.4 循环移位与移位功能指令 187
6.2.5 数据处理指令 188
6.2.6 高速处理指令 190
6.2.7 方便指令 192
6.2.8 外部I/O设备指令 194
6.2.9 外部设备指令 194
6.2.10 浮点数运算指令 195
6.2.11 时钟运算与格雷码变换指令 195
本章小结 195
习题 195

第7章 西门子S7-200PLC 196
7.1 S7-200 PLC系统的基本构成 197
7.2 S7-200 PLC的系统配置 201
7.3 CPU S7-200系列PLC的存储器区域 204
7.3.1 数据区空间存储器的地址表示格式 204
7.3.2 数据区空间存储器区域 206
7.4 S7-200系列PLC的基本指令及编程 210
7.4.1 用户程序的结构 210
7.4.2 程序的一般约定 211
7.4.3 西门子S7-200PLC的基本指令 211
7.4.4 位逻辑指令 212
7.4.5 线圈指令 215
7.4.6 RS触发器指令 217
7.4.7 逻辑堆栈指令 218
7.4.8 定时器指令 219
7.4.9 计数器指令 220
本章小结 222
习题 223

第8章 西门子S7-300PLC 224
8.1 S7-300系列PLC的特点和构成 224
8.1.1 S7-300系列PLC的特点 225
8.1.2 S7-300系列PLC编程软件和工具软件 226
8.1.3 S7-300系列PLC的硬件构成 228
8.2 S7-300系列PLC的模块性能简介 228
8.2.1 电源模块 228
8.2.2 CPU模块 230
8.2.3 信号模块 237
8.2.4 接口模块 246
8.2.5 通信模块 246
8.2.6 功能模块 247
8.3 安装STEP 7 248
8.3.1 STEP 7软件的安装过程 248
8.3.2 STEP 7软件在安装使用过程中的注意事项 251
8.3.3 STEP 7使用中的常见问题 253
8.4 STEP 7的使用 256
8.5 水箱中液位的PLC控制 259
8.5.1 工艺描述 259
8.5.2 定义所用的模块通道 260
8.5.3 在SYMOBLE中编辑定义变量数据地址和说明 261
8.5.4 编写程序 262
本章小结 268
习题 268

第9章 PLC网络通信 269
9.1 工业控制局域网简介 269
9.1.1 OSI参考模型 270
9.1.2 OSI的分层结构 270
9.2 三菱FX系列PLC的通信 270
9.2.1 FX系列PLC通信模式及系统构成 270
9.2.2 FX系列PLC计算机专用协议的通信 272
9.2.3 通信操作命令类型 274
9.2.4 位元件或字元件状态读操作 274
9.3 S7-300 PLC多点接口网络 276
9.4 CP340点对点通信的应用 279
9.5 利用PROFIBUS协议进行网络通信 281
本章小结 283
习题 283

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