電氣控制與PLC應用技術（西門子S7-200）（第2版）

第1單元 三相異步電動機拖動電路分析 1

項目1.1 三相異步電動機的啟保停控制 1

項目目標 1

項目分析 1

相關知識 2

一、常用低壓電器的定義與分類 2

二、電磁式低壓電器的結(jié)構(gòu) 3

三、接觸器 6

四、開關 9

五、熔斷器 12

六、熱繼電器 14

七、按鈕 16

八、電氣控制線路圖的繪制 16

實施步驟 17

一、所需工具器材 17

二、控制方案的確定 17

三、工作過程分析 18

四、注意事項 19

知識擴展 19

一、點動控制 19

二、單向點動—連續(xù)混合控制 19

三、多地與多條件控制 20

項目1.2 三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)與

順序控制 20

項目目標 20

項目分析 21

相關知識 21

一、如何識讀電氣控制線路圖 21

二、聯(lián)鎖概念 21

三、時間繼電器 21

實施步驟 23

一、所需工具器材 23

二、控制方案的確定 23

三、工作過程分析 25

四、注意事項 26

知識擴展 26

一、主令電器 26

二、往復運動控制 30

項目1.3 三相異步電動機的降壓啟動

控制 30

項目目標 30

項目分析 31

相關知識 31

一、三相異步電動機的直接啟動 31

二、三相異步電動機的降壓啟動 31

實施步驟 32

一、所需工具器材 32

二、控制方案的確定 33

三、工作過程分析 33

知識擴展 34

一、定子串電阻降壓啟動電路的

改進 34

二、延邊三角形降壓啟動控制電路

35

項目1.4 三相異步電動機的調(diào)速控制 36

項目目標 36

項目分析 36

相關知識 36

一、變極調(diào)速 37

二、變頻調(diào)速 39

三、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 39

實施步驟 40

一、所需工具器材 40

二、控制方案的確定 40

三、工作過程分析 40

知識擴展 41

一、變頻器簡介 41

二、變頻器的結(jié)構(gòu) 41

三、變頻器的工作原理 42

四、變頻器的選型 43

五、MM420通用變頻器 45

項目1.5 三相異步電動機的制動控制 49

項目目標 49

項目分析 49

相關知識 49

一、電磁抱閘制動 49

二、能耗制動 50

三、反接制動 51

四、繼電器 51

實施步驟 53

一、所需工具器材 53

二、控制方案的確定 53

三、工作過程分析 54

四、注意事項 54

知識擴展 55

一、具有反接制動電阻的可逆運

行反接制動控制電路分析 55

二、以速度原則控制的單向能耗

制動控制電路分析 56

項目1.6 C650臥式車床電氣控制線路分析與故障診斷 57

項目目標 57

項目分析 57

相關知識 58

一、電氣圖的相關知識 58

二、電氣控制電路分析的內(nèi)容 60

三、機床電氣故障排除的方法 61

實施步驟 64

一、C650型普通車床主要結(jié)構(gòu) 64

二、運動形式與控制要求 65

三、C650臥式車床電氣控制線路

的特點 65

四、電路分析 65

五、C650臥式車床電氣控制線路

常見故障診斷 68

思考題與習題 70

第2單元 S7-200 PLC硬件結(jié)構(gòu)與軟件

資源分析 72

項目2.1 S7-200 PLC硬件結(jié)構(gòu)分析 73

項目目標 73

項目分析 73

相關知識 73

一、PLC的分類 73

二、S7-200 PLC硬件結(jié)構(gòu) 75

三、S7-200 PLC的接線方法 78

四、S7-200 PLC的擴展 80

五、S7-200 PLC的工作原理 82

實施步驟 84

一、熟悉S7-200 PLC的硬件

結(jié)構(gòu) 84

二、查閱資料 86

知識擴展 86

項目2.2 S7-200 PLC軟件資源分析 87

項目目標 87

項目分析 87

相關知識 87

一、PLC的軟元件 87

二、PLC的數(shù)據(jù)存儲 92

三、PLC的尋址方式 93

四、S7-200 PLC的編程語言 94

五、S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu) 97

實施步驟 97

思考題與習題 98

第3單元 簡單PLC控制系統(tǒng)的分析與設計

99

項目3.1 PLC改造啟、保、?？刂齐娐?99

項目目標 99

項目分析 99

相關知識 100

一、基本位操作指令 100

二、置位/復位指令 101

三、S7-200 PLC程序開發(fā)環(huán)境 102

四、S7-200 PLC仿真軟件 104

五、PLC控制系統(tǒng)設計流程 107

實施步驟 108

知識擴展 111

項目3.2 PLC改造C650車床控制電路 113

項目目標 113

項目分析 113

相關知識 113

一、塊操作指令 113

二、堆棧指令 114

三、定時器指令 116

四、定時器的刷新方式與正確

使用方法 118

五、定時器指令典型應用——閃

爍電路 119

實施步驟 120

知識擴展 123

項目3.3 數(shù)控機床潤滑系統(tǒng)PLC控制

分析 127

項目目標 127

項目分析 127

相關知識 128

一、邊沿觸發(fā)指令 128

二、比較指令 129

三、計數(shù)器指令 129

四、子程序 132

五、梯形圖編程的基本規(guī)則 133

實施步驟 135

知識擴展 137

項目3.4 模擬鉆加工PLC控制分析 139

項目目標 139

項目分析 139

相關知識 139

一、功能圖 139

二、順序控制指令 140

三、順序功能圖的形式 142

實施步驟 144

思考題與習題 148

第4單元 典型工業(yè)控制系統(tǒng)分析 152

項目4.1 機械手控制系統(tǒng)分析 152

項目目標 152

項目分析 152

相關知識 153

一、數(shù)據(jù)傳送指令 153

二、移位指令 156

實施步驟 159

知識擴展 162

一、字節(jié)交換指令 162

二、填充指令 162

項目4.2 冷藏保鮮柜控制系統(tǒng)分析 163

項目目標 163

項目分析 163

相關知識 164

一、算術運算指令 164

二、轉(zhuǎn)換指令 167

實施步驟 172

知識擴展 177

項目4.3 PLC改造普通刨床控制系統(tǒng)的

分析 180

項目目標 180

項目分析 181

相關知識 181

一、中斷 181

二、高速計數(shù)器 185

三、高速脈沖輸出 190

實施步驟 196

知識擴展 204

思考題與習題 207

第5單元 PLC通信設計與連接 209

項目5.1 認識S7-200通信部件 209

項目目標 209

項目分析 209

相關知識 210

一、常見的基本概念及術語 210

二、傳輸介質(zhì) 211

三、串行通信接口標準 212

實施步驟 214

項目5.2 PLC與計算機的編程通信連接

與設置 217

項目目標 217

項目分析 217

相關知識 218

一、局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu) 218

二、S7-200 PLC的通信 219

實施步驟 220

項目5.3 PLC與PLC之間的PPI通信 223

項目目標 223

項目分析 223

相關知識 224

一、PPI通信協(xié)議 224

二、PPI通信網(wǎng)絡配置舉例 224

三、網(wǎng)絡讀和網(wǎng)絡寫指令 226

實施步驟 229

項目5.4 PLC與PLC之間的自由口通信

231

項目目標 231

項目分析 231

相關知識 232

一、自由口通信基本概念 232

二、自由口通信初始化與控制

字節(jié) 232

三、相關特殊存儲器字節(jié) 232

四、自由口發(fā)送/接收指令 233

實施步驟 236

思考題與習題 239

附錄A 部分常用電氣圖形符號新舊對照表

240

附錄B 斯沃電氣項目仿真使用方法 243

附錄C S7-200 PLC的主要技術規(guī)格 246

附錄D S7-200 PLC擴展模塊的技術規(guī)格

248

參考文獻 2492100433B

本書從高職高專最新教學改革出發(fā)，根據(jù)當前社會對機電類人才技能結(jié)構(gòu)的需求，結(jié)合編者多年的教學和工程實踐經(jīng)驗編寫而成，全面體現(xiàn)工學結(jié)合、教學做合一的理念。全書共分為5個單元，每個單元均由幾個具體項目組成。本書以國內(nèi)目前使用最普遍的異步電動機和S7-200 PLC為主要對象，詳細介紹異步電動機拖動電路、普通機床電氣控制、PLC硬件裝置、PLC基本邏輯控制、順序控制、功能控制、通信連接以及一些工業(yè)典型應用等。本書適合作為高職高專院校、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業(yè)技術學院機械制造與自動化、數(shù)控技術、數(shù)控設備應用與維護、機電一體化技術、機電設備維修與管理等專業(yè)的教學用書，也可作為機電、電氣等行業(yè)從業(yè)人員的參考書及培訓用書。

《電氣控制與PLC應用技術 第3版》共分為10章，主要內(nèi)容包括常用低壓電器、電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)、機床電氣控制系統(tǒng)、可編程序控制器（PLC）的基本組成、工作原理、邏輯元件、指令系統(tǒng)、編程方法、應用設計技術、編程器和編程軟件的使用等知識。 《電氣控制與PLC應用技術 第3版》盡可能做到語言簡捷、通俗易懂、內(nèi)容豐富、實用性強、理論聯(lián)系實際，除了介紹傳統(tǒng)的控制技術以外，還詳細敘述了可編程序控制器的應用技術，并通過一些實例介紹了PLC的設計方法和技巧?！峨姎饪刂婆cPLC應用技術 第3版》大部分章節(jié)都配有相關技能訓練項目，以突出實踐技能和應用能力的培養(yǎng)。 《電氣控制與PLC應用技術 第3版》可作為高職高專院校電氣自動化、樓宇自動化、機電一體化、機械設計與制造、數(shù)控機床及其相關專業(yè)的教材用書，也可作為電氣技術人員的參考書和培訓教材。

第1章 認識西門子S7-200 PLC 1

1.1 認識西門子PLC的硬件 1

實例1：單輸入/單輸出控制 1

1.1.1 S7-200 PLC的主機模塊 1

1.1.2 S7-200系列PLC的I/O接線 3

1.2 認識西門子PLC的程序

開發(fā)過程 4

實例2：電動機的啟?？刂?4

1.2.1 PLC的程序開發(fā)環(huán)境 5

1.2.2 電動機啟?？刂瞥绦虻拈_發(fā) 10

1.3 理解西門子PLC的工作原理 13

實例3：加電輸出禁止程序 13

1.3.1 PLC的工作原理 14

1.3.2 用戶程序的執(zhí)行過程 18

思考題 19

第2章 PLC的指令系統(tǒng) 20

2.1 S7-200 PLC的基本指令 22

2.1.1 位操作類指令 22

實例4：位的設置 23

實例5：電動機優(yōu)先控制 26

實例6：置位/復位指令實現(xiàn)

電動機的啟停控制 27

實例7：輸入信號的邊沿檢測 29

2.1.2 定時器和計數(shù)器指令 30

實例8：定時器延遲控制 34

2.1.3 比較操作指令 40

實例9：數(shù)據(jù)的比較 40

實例10：水位、水溫控制 41

2.1.4 移位操作指令 42

實例11：跑馬燈的實現(xiàn) 44

實例12：應用寄存器移位 46

2.1.5 程序控制指令 47

實例13：PLC故障控制 48

實例14：子程序的調(diào)用 51

實例15：自動/手動切換控制 52

實例16：設備的初始化控制 53

2.2 S7-200 PLC的功能指令 53

2.2.1 數(shù)據(jù)傳送指令 54

2.2.2 數(shù)學運算指令 56

實例17：用除法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分離 58

實例18：按比例放大模擬值 58

實例19：求解75°的正弦值 61

2.2.3 邏輯運算指令 62

實例20：利用邏輯運算指令實現(xiàn)

數(shù)據(jù)分離 63

2.2.4 表功能指令 64

實例21：表中取數(shù) 66

2.2.5 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令 66

實例22：BCD碼與整數(shù)之間的

轉(zhuǎn)換 68

實例23：雙整數(shù)與實數(shù)之間的

轉(zhuǎn)換 69

實例24：英寸轉(zhuǎn)換為厘米 70

實例25：ASCII碼與十六進制數(shù)

之間的轉(zhuǎn)換 72

2.2.6 中斷指令 74

實例26：處理輸入/輸出中斷程序 78

實例27：處理定時中斷程序 79

實例28：模擬量的定時采集 81

2.2.7 時鐘指令 82

實例29：設定CPU時鐘 83

2.2.8 高速處理類指令 84

實例30：高速計數(shù)器指令的應用 89

實例31：高速脈沖輸出指令的

應用 94

思考題 94

第3章 PLC系統(tǒng)的基本控制編程 97

3.1 S7-200 PLC程序組成 97

3.1.1 PLC程序的組成 97

3.1.2 PLC程序的結(jié)構(gòu) 98

3.2 編程規(guī)則與技巧 99

3.2.1 繼電器線路可使用、梯形圖不能

（不宜）使用的情況 99

3.2.2 梯形圖能使用、繼電器線路不能

實現(xiàn)的情況 101

3.2.3 梯形圖程序的優(yōu)化 101

3.3 基本控制程序 105

3.3.1 恒“1”與恒“0”信號控制

程序 105

實例32：恒“1”與恒“0”信號

控制 105

3.3.2 自保持信號控制程序 106

實例33：自保持信號控制 106

3.3.3 互鎖、連鎖控制 107

實例34：互鎖、連鎖控制 107

3.3.4 時間控制 108

實例35：瞬時接通/延時斷開

控制 109

實例36：延時接通/延時斷開

控制 110

實例37：多個定時器組合實現(xiàn)

長延時控制 111

實例38：定時器和計數(shù)器組合

實現(xiàn)長延時控制 112

實例39：計數(shù)器串聯(lián)組合實現(xiàn)

時鐘控制 112

3.3.5 脈沖觸發(fā)控制 113

實例40：用微分操作指令實現(xiàn)

脈沖觸發(fā) 113

實例41：用定時器實現(xiàn)周期脈沖

觸發(fā)控制 114

實例42：用定時器實現(xiàn)脈寬可控的

脈沖觸發(fā)控制 115

3.3.6 分頻控制 116

實例43：二分頻控制 116

3.3.7 報警控制 117

實例44：單故障報警控制 118

實例45：多故障報警控制 119

3.3.8 計數(shù)控制 120

實例46：掃描計數(shù)控制 120

實例47：6位數(shù)計數(shù)控制 121

3.3.9 順序控制 123

實例48：用定時器實現(xiàn)順序

控制 123

實例49：用計數(shù)器實現(xiàn)順序

控制 124

實例50：用移位指令實現(xiàn)順序

控制 125

3.3.10 循環(huán)控制 127

實例51：彩燈閃亮循環(huán)控制 127

3.3.11 多地點控制 128

實例52：三地控制一盞燈 129

3.3.12 高速計數(shù)器控制 131

實例53：高速計數(shù)器模擬控制 132

實例54：高速計數(shù)器測速控制 134

3.4 簡易梯形圖程序設計 136

實例55：電動機正、反轉(zhuǎn)控制 137

實例56：車間排風系統(tǒng)狀態(tài)

監(jiān)控 139

實例57：物流檢測控制 142

實例58：電動機 —△減壓啟動

控制 144

實例59：三相異步電動機串電阻

啟動控制 146

實例60：音樂演奏程序 149

思考題 158

第4章 PLC擴展系統(tǒng) 159

4.1 S7-200 PLC的系統(tǒng)配置 159

4.2 數(shù)字量擴展模塊 159

4.3 模擬量擴展模塊 161

4.3.1 模擬量輸入模塊EM231 161

4.3.2 熱電偶、熱電阻擴展模塊

EM231 163

4.3.3 模擬量輸出模塊EM232 164

實例61：CPU擴展EM231進行模擬

量輸入信號測量 165

實例62：CPU擴展EM235實現(xiàn)

溫度控制 167

4.4 位控模塊 170

4.4.1 位控模塊EM253的

硬件特性 170

4.4.2 位控模塊EM253的配置 172

4.4.3 位控模塊EM253的

子程序 180

實例63：EM253實現(xiàn)簡單相對

運動 181

實例64：EM253實現(xiàn)典型的運動

控制 183

4.5 西門子S7-200 PLC的I/O

分配 186

4.5.1 地址分配方式 186

4.5.2 S7-200 PLC的地址分配方式與

特點 187

實例65：擴展模塊的I/O編址

分配 187

4.6 PID算法原理及指令介紹 189

4.6.1 PID算法介紹 189

4.6.2 PID回路指令 191

4.6.3 PID回路指令輸入/輸出變量

數(shù)值轉(zhuǎn)換 192

實例66：水儲罐恒壓控制 193

思考題 195

第5章 順序功能圖 197

5.1 基本概念 197

5.2 結(jié)構(gòu)形式 200

5.3 順序功能圖的編程方法及

梯形圖表示 202

5.3.1 使用通用邏輯指令的方法 202

實例67：沖床動力頭進給運動

控制 202

實例68：自動門控制系統(tǒng) 204

實例69：專用鉆床部分控制

程序 206

5.3.2 使用置位、復位（S、R）指令的

方法 207

5.3.3 使用SCR指令的方法 208

思考題 212

第6章 PLC控制系統(tǒng)應用 214

6.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本

原則與步驟 214

6.1.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本

原則 214

6.1.2 PLC控制系統(tǒng)設計的一般

步驟和內(nèi)容 215

6.2 PLC系統(tǒng)控制程序設計

方法 216

6.2.1 經(jīng)驗設計法 216

實例70：PLC控制送料小車的

經(jīng)驗設計 217

6.2.2 邏輯設計法 219

實例71：通風系統(tǒng)運行狀態(tài)

監(jiān)控 221

實例72：電動機交替運行控制 225

6.2.3 移植設計法 227

實例73：某三速異步電動機的繼電器

控制移植設計為PLC控制

系統(tǒng) 229

6.2.4 順序功能圖設計法 232

6.3 PLC控制系統(tǒng)應用設計 232

實例74：交通燈控制 233

實例75：X62W型萬能銑床移植

為PLC控制 236

實例76：工業(yè)機械手的PLC

控制 243

實例77：“U”形板折板機的PLC

控制 249

實例78：某直升機起落架撐桿作動筒

檢測系統(tǒng)控制 257

實例79：某型導彈測試架控制 265

實例80：電梯控制系統(tǒng) 271

思考題 281

第7章 PLC系統(tǒng)通信 283

7.1 S7-200 PLC通信部件

介紹 283

7.1.1 通信端口 283

7.1.2 PC/PPI電纜 283

7.1.3 網(wǎng)絡連接器 285

7.1.4 網(wǎng)絡中繼器 286

7.1.5 EM277 PROFIBUS-DP

模塊 286

7.1.6 CP 243-1和CP 243-1 IT

模塊 287

7.2 S7-200 PLC的通信協(xié)議及

指令 287

7.2.1 PPI協(xié)議 287

7.2.2 MPI協(xié)議 288

7.2.3 自由口通信協(xié)議 288

7.2.4 PROFIBUS協(xié)議 288

7.2.5 TCP/IP協(xié)議 289

7.2.6 通信指令 289

實例81：檢測XMT指令對數(shù)據(jù)的

發(fā)送 291

7.3 PPI通信實例 293

實例82：兩臺S7-200實現(xiàn)PPI

通信 293

實例83：多臺S7-200PLC實現(xiàn)PPI

通信 297

7.4 MPI通信實例 300

實例84：全局數(shù)據(jù)包通信方式 300

實例85：無組態(tài)連接通信方式 305

7.5 PROFIBUS-DP通信實例 309

實例86：以EM277為接口的S7-200與

PROFIBUS-DP的連接 310

7.6 工業(yè)以太網(wǎng)通信實例 312

實例87：S7-200為服務器、S7-400為

客戶機的以太網(wǎng)通信 313

實例88：S7-200為客戶機、S7-300為

服務器的以太網(wǎng)通信 318

7.7 自由口通信實例 323

實例89：利用S7-200的自由通信口

收發(fā)數(shù)據(jù) 324

實例90：利用S7-200的自由通信口

發(fā)送數(shù)據(jù) 325

實例91：利用S7-200的自由通信口

接收數(shù)據(jù) 330

實例92：利用S7-200的自由通信口

控制調(diào)制解調(diào)器 333

實例93：利用S7-200的自由通信口

發(fā)送實時信息 336

思考題 340

第8章 PLC與人機界面 341

8.1 西門子人機界面（HMI）

概述 341

8.1.1 人機界面的硬件裝置 341

8.1.2 人機界面的組態(tài)軟件 343

8.2 WinCC flexible組態(tài)軟件的

使用 345

實例94：WinCC flexible組態(tài)

項目的創(chuàng)建 345

8.3 操作元件的組態(tài) 350

實例95：按鈕的生成與組態(tài) 350

實例96：開關的生成和組態(tài) 352

實例97：滾動條的組態(tài) 354

8.4 顯示元件的組態(tài) 356

實例98：指示燈的組態(tài) 356

實例99：日期時間顯示的組態(tài) 358

實例100：I/O域的組態(tài) 359

思考題 360

第9章 物料混合控制系統(tǒng) 361

9.1 物料混合控制系統(tǒng)簡介 361

9.1.1 系統(tǒng)工藝過程概述 361

9.1.2 PLC系統(tǒng)選型 361

9.1.3 觸摸屏選型 362

9.1.4 PLC與觸摸屏的連接 363

9.2 PLC程序設計 363

9.3 觸摸屏畫面設計 366

思考題 369

《西門子S7-200/300/400PLC基礎與應用技術》主要介紹西門子S7-200/300/400 PLC的基礎知識與應用技術。介紹了西門子PLC的軟硬件組成、模塊和編程指令。在IEC61131-3指令系統(tǒng)框架下，將西門子S7-200/300/400指令系統(tǒng)進行了統(tǒng)一，大部分指令的用法都結(jié)合了常用的典型應用實例?！段鏖T子S7-200/300/400PLC基礎與應用技術》還介紹了S7-200步控指令和S7-300/400的GRAPH的使用，通過實例介紹了程序編寫的一般結(jié)構(gòu)和方法，這些實例具有很強的應用價值。除了介紹西門子PLC的基礎知識之外，《西門子S7-200/300/400PLC基礎與應用技術》還包括步進電動機控制、混料罐的WinCC監(jiān)控、變頻器控制和西門子通信技術基礎等實用性強的內(nèi)容。