电气控制与S7-1200 PLC应用教程

本书结合应用型人才培养的特点，从工程实际应用出发，通过项目式的课程教学组织方式，采用项目引领、任务驱动、理实结合、虚实结合等方法，帮助学生掌握现代电气控制与PLC应用技术。 全书共分三篇，共设置了17个教学项目。第一篇为电气控制技术篇，通过7个项目案例，重点介绍了常用低压电器元件的作用、结构、原理、型号及选用方法，基本电气控制电路的识图、安装、故障分析与检修，电气控制系统的分析与设计方法等内容；第二篇为PLC控制技术篇，以西门子S7-1200 PLC为对象，通过9个项目案例，重点介绍PLC的软硬件组成、指令系统及编程方法、PLC控制系统的设计方法等；第三篇为综合实践篇（含1个项目），通过内置7个综合性实践任务，要求学生以小组为单位，利用所学知识完成PLC编程、触摸屏组态等工作任务，适合学生课程设计之用。 本书可作为应用型本科高校与职业本科高校自动化、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、机器人工程、新能源科学与工程、智能制造工程、机械电子工程等专业的教材，也可作为企业相关技术人员的参考资料和培训教材。 本书是新形态教材，读者可通过扫描书中二维码观看相关知识点和授课视频。同时，本书配有电子教案、教学大纲、习题答案等资源，需要的读者可登录wwwcmpeducom免费注册、审核通过后下载使用，或联系编辑索取（微信：18515977506，电话：010-88379753）。

方贵盛，男，1973年生，浙江大学博士、浙江水利水电学院教授，华北水利水电大学硕士生导师，机械工程省一流学科负责人，机械设计制造及其自动化省一流与省特色专业负责人，机械工程省级实验教学示范中心负责人、机械工程省级“双带头人”教师党支部书记工作室负责人。从事《电气控制与PLC》等课程教学22年，获得过浙江省优秀教师、省教坛新秀、省“151”人才、省直机关优秀党务工作者等荣誉称号，曾主编省重点教材2部，参编教材2本。《电气控制与PLC》省级精品课程与一流课程主要主讲教师。主持或参与省级教改项目10余项，发表教改论文10余篇，荣获校优秀教学奖特等奖、一等奖等多项教学荣誉。指导学生机器人竞赛、机械设计竞赛，获省级及以上奖项10余项。

前言 课程导论 电气控制技术篇 项目1电动机单向运行控制电路分析、 安装与调试 任务 1.1电动机单向运行控制电路 元器件认知 1.1.1三相交流异步电动机 1.1.2刀开关 1.1.3低压断路器 1.1.4接触器 1.1.5按钮 1.1.6熔断器 1.1.7热继电器 任务 1.2电动机单向运行控制电气 原理图分析 1.2.1电气控制系统图的组成 1.2.2电气原理图的读图方法 1.2.3电动机单向连续运行控制电路的 分析 1.2.4知识点-自锁 任务1.3电动机单向运行控制电气 安装接线图绘制 1.3.1标线号 1.3.2设计电气元件布置图 1.3.3绘制电气安装接线图 1.3.4电气接线图的绘制规则总结 任务 1.4电动机单向运行控制电路 安装与调试 1.4.1安装元器件的要求 1.4.2布线原则 任务 1.5电动机单向运行控制电路的 故障分析与检修 1.5.1排除故障的一般步骤 1.5.2电气线路的检测方法 1.5.3电压测量和电阻测量的使用 方法 1.5.4单向连续运行电路检测 任务 1.6项目拓展——电动机点动与 长动混合控制电气原理图 分析 1.6.1点动控制电路 1.6.2点动与长动混合控制电路 项目2具有双重互锁的电动机正反转 控制电路设计、安装与调试 任务2.1具有双重互锁的电动机正 反转控制电路设计 2.1.1电动机正反转控制原理 2.1.2电动机正反转控制电路设计 任务 2.2具有双重互锁的电动机 正反转控制电路安装与 调试 2.2.1器材准备 2.2.2电路安装 任务 2.3具有双重互锁的电动机 正反转控制电路故障分析 与排除 2.3.1常见故障 2.3.2故障原因分析 任务 2.4项目拓展——工作台自动 往返控制电路的分析 2.4.1行程开关认知 2.4.2接近开关认知 2.4.3工作台自动往返控制 项目3星-三角减压起动控制电路设 计、安装与调试 任务3.1项目所用元器件认知 3.1.1时间继电器认知 3.1.2中间继电器认知 任务 3.2星-三角减压起动控制电路 分析 3.2.1减压起动的目的 3.2.2星-三角减压起动的工作原理 3.2.3星-三角减压起动控制电路 设计 任务3.3星-三角减压起动控制电路 安装与调试 3.3.1器材准备 3.3.2电路安装 任务3.4项目拓展1——自耦变压器 减压起动控制电路分析 3.4.1自耦变压器认知 3.4.2自耦变压器减压起动控制电路 工作原理分析 任务3.5项目拓展2——软起动控制 电路分析 3.5.1软起动器认知 3.5.2软起动控制电路工作原理 分析 项目4反接制动控制电路分析、安装与 调试 任务4.1速度继电器认知 任务4.2电动机制动方法认知 4.2.1机械制动 4.2.2电气制动 任务4.3反接制动控制电路的安装 与调试 4.3.1器材准备 4.3.2电路安装 任务4.4反接制动控制电路故障 分析与排除 4.4.1常见故障 4.4.2故障原因分析 项目5顺序起停控制电路分析、安装与 调试 任务 5.1电动机顺序起停控制电路 设计 5.1.1主电路的顺序控制 5.1.2控制电路的顺序控制 任务5.2顺序起动逆序停止控制 电路的安装与调试 5.2.1器材准备 5.2.2电路安装 任务5.3顺序起动逆序停止控制 电路故障分析与排除 5.3.1常见故障 5.3.2故障原因分析 任务5.4项目拓展——多地控制与 多条件控制 5.4.1多地控制 5.4.2多条件控制 项目6典型车床电气控制电路分析 任务6.1CA6140车床电气控制系统 分析 6.1.1CA6140车床认知 6.1.2CA6140车床电力拖动特点及控制 要求 6.1.3CA6140车床电气控制电路 分析 6.1.4CA6140车床常见电气控制电路 故障分析 任务6.2C650车床电气控制系统 分析 6.2.1C650车床认知 6.2.2C650车床电力拖动特点及控制 要求 6.2.3C650车床电气控制电路 分析 项目7送料小车电气控制系统设计 任务7.1电气控制系统的设计流程 与设计方法 7.1.1电气控制系统设计的一般 流程 7.1.2电气控制电路的常规设计 方法 7.1.3电气控制电路设计需要注意的 问题 任务7.2送料小车电气控制原理图 设计 7.2.1控制要求分析 7.2.2电气控制原理图设计 任务7.3送料小车电气控制电路 工艺设计与安装调试 7.3.1电气元器件选型 7.3.2元器件布置图绘制 7.3.3接线图绘制 7.3.4线路安装与调试 7.3.5线路故障分析 PLC控制技术篇 项目8电动机单向运行PLC控制 系统设计、安装与调试 任务8.1PLC认知 8.1.1PLC的定义 8.1.2PLC的功能与应用领域 8.1.3PLC的特点 8.1.4PLC的分类 8.1.5PLC的组成 8.1.6PLC的工作原理 8.1.7PLC的主要性能指标 8.1.8PLC的编程语言 任务8.2S7-1200 PLC认知 8.2.1S7-1200 PLC的硬件系统 8.2.2S7-1200 PLC的软件系统 任务8.3项目所用PLC基本逻辑 指令认知 8.3.1触点与线圈指令 8.3.2置位与复位指令 8.3.3触发器指令 任务8.4PLC控制系统设计认知 任务8.5电动机单向运行PLC控制 电路设计、仿真、安装与 调试 8.5.1PLC选型及输入/输出（I/O）信号 分配 8.5.2绘制PLC控制原理图 8.5.3设计PLC控制程序 8.5.4仿真调试 8.5.5硬件安装与程序下载 8.5.6程序在线调试 8.5.7电动机单向运转PLC控制系统 工作原理分析 任务8.6项目拓展——长动与点动混 合PLC控制系统设计 8.6.1确定输入/输出信号分配表 8.6.2绘制PLC控制原理图 8.6.3编写PLC梯形图 8.6.4硬件接线与调试 8.6.5工作原理分析 项目9电动机正反转PLC控制系统 设计、安装与调试 任务9.1项目所用信号边沿指令 认知 9.1.1边沿检测触点指令 9.1.2边沿置位操作数指令 任务9.2电动机正反转PLC控制 系统设计 9.2.1硬件电路设计 9.2.2软件程序设计 任务9.3电动机正反转PLC控制 系统的安装与调试 9.3.1器材准备 9.3.2系统安装与调试 项目10星-三角减压起动PLC控制 系统设计、安装与调试 任务10.1项目所用定时器指令 认知 10.1.1定时器指令的种类 10.1.2功能块型定时器指令格式 10.1.3线圈型定时器指令格式 10.1.4定时器指令使用综合案例 任务10.2星-三角减压起动PLC 控制系统设计、仿真、 安装与调试 10.2.1PLC选型及输入/输出（I/O） 信号分配 10.2.2绘制PLC控制原理图 10.2.3设计PLC控制程序 10.2.4仿真调试 10.2.5硬件安装与程序下载 任务10.3电动机延时起动PLC控制 系统设计、仿真、安装与 调试 项目11交通灯PLC控制系统的设计 与仿真调试 任务11.1项目所用比较指令 认知 任务11.2指示灯闪烁报警控制梯形 图设计 任务11.3电动机起停控制虚拟触摸 屏仿真 任务11.4交通灯PLC控制系统 设计 11.4.1PLC选型及输入/输出（I/O） 信号分配 11.4.2绘制PLC控制原理图 11.4.3设计PLC控制程序 任务11.5基于虚拟触摸屏的交通灯 PLC控制仿真 11.5.1触摸屏界面设计 11.5.2程序下载与运行调试 项目12舞台流水灯PLC控制系统 设计与仿真调试 任务12.18盏灯手动点亮控制与 仿真调试 12.1.1计数器指令认知 12.1.28盏灯手动点亮控制 任务12.28盏灯交替点亮控制与 仿真调试 12.2.1移动指令认知 12.2.2计数器指令与移动指令综合应用 案例 12.2.38盏灯交替点亮控制 任务12.38盏灯循环点亮控制与 仿真调试 12.3.1移位指令认知 12.3.28盏灯循环点亮控制 项目13传送带PLC控制系统设计与 仿真调试 任务13.1项目所用数学运算指令 认知 任务13.2传送带PLC控制系统设计 与仿真调试 13.2.1PLC选型及输入/输出（I/O） 信号分配 13.2.2绘制PLC控制原理图 13.2.3设计PLC控制程序 13.2.4仿真调试 任务13.3PLC模块化与结构化程序 设计方法 13.3.1S7-1200 PLC程序架构 13.3.2S7-1200 PLC模块化与结构化 程序设计 项目14机械手PLC控制系统设计与 仿真调试 任务14.1顺序功能图设计法 认知 14.1.1顺序功能图设计法 14.1.2顺序功能图的基本结构 任务14.2机械手PLC控制系统设计 与仿真调试 任务14.3顺序功能图法设计交通灯 PLC控制程序 项目15步进电动机驱动的工作台PLC 控制系统设计与调试 任务15.1步进电动机与驱动器 认知 15.1.1步进电动机的分类和工作 原理 15.1.2步进电动机的工作原理 15.1.3步进电动机的特点 15.1.4步进电动机驱动器 任务15.2高速脉冲输出指令与运动 控制指令认知 15.2.1高速脉冲输出指令 15.2.2运动控制指令 任务15.3步进电动机驱动PLC控制 系统设计与调试 15.3.1输入/输出（I/O）信号分配 15.3.2绘制PLC控制原理图，并进行 安装接线 15.3.3轴运动控制组态 15.3.4工艺对象“轴”调试 任务15.4步进电动机驱动的工作台 PLC控制系统设计与 调试 15.4.1PLC选型及输入/输出（I/O） 信号分配 15.4.2绘制PLC控制原理图，并进行 安装接线 15.4.3轴运动控制组态 15.4.4工艺对象“轴”调试 15.4.5轴运动控制程序设计 15.4.6程序控制的工作台移动调试 项目16带旋转编码器的工作台PLC 控制系统设计与调试 任务16.1旋转编码器认知 16.1.1旋转编码器的结构和工作 原理 16.1.2旋转编码器的分类 任务16.2高速计数器指令与中断 指令认知 任务16.3带编码器的步进电动机 测速PLC控制系统设计与 调试 16.3.1控制要求 16.3.2PLC选型及输入/输出（I/O） 信号分配 16.3.3绘制PLC控制原理图及安装 接线 16.3.4轴运动控制组态 16.3.5高速计数器的组态 16.3.6测速控制程序设计 16.3.7电动机转速测量调试 任务16.4工作台移动实时测距PLC 控制系统设计与调试 16.4.1控制要求 16.4.2PLC选型及输入/输出（I/O） 信号分配 16.4.3绘制PLC控制原理图及安装 接线 16.4.4高速计数器的组态 16.4.5轴工艺的组态 16.4.6距离测量控制程序设计 16.4.7工作台移动调试 综合实践篇 项目17PLC控制系统设计与应用 实践 任务17.1PLC控制系统设计原则 与设计步骤 17.1.1PLC控制系统的设计原则 17.1.2PLC控制系统的设计内容 17.1.3PLC控制系统的设计步骤 任务17.2多种液体自动混合PLC 控制系统设计 17.2.1三种液体自动混合装置的结构 组成 17.2.2三种液体自动混合PLC控制的 硬件条件 17.2.3三种液体自动混合装置的控制 要求 17.2.4三种液体自动混合装置的设计 要求 任务17.3多车道十字路口交通灯 PLC控制系统设计 17.3.1多车道十字路口交通灯的结构 组成 17.3.2多车道十字路口交通灯的控制 要求 17.3.3多车道十字路口交通灯PLC控制 的硬件条件 17.3.4多车道十字路口交通灯的设计 要求 任务17.4四层电梯PLC控制系统 设计 17.4.1四层电梯的结构组成 17.4.2四层电梯PLC控制的硬件 条件 17.4.3四层电梯的控制要求 17.4.4四层电梯的设计要求 任务17.5变频调速PLC控制系统 设计 17.5.1PLC变频调速的控制要求 17.5.2PLC变频调速的硬件条件 17.5.3变频调速的设计要求 任务17.6气动钢丝绳攀爬机器人 PLC控制系统设计 17.6.1气动钢丝绳攀爬机器人的 结构 17.6.2气动钢丝绳攀爬机器人PLC控制 系统的控制要求 17.6.3气动钢丝绳攀爬机器人PLC控制 的硬件条件 17.6.4气动钢丝绳攀爬机器人PLC控制 系统的设计要求 任务17.7智能交通灯PLC控制系统 设计 17.7.1智能交通灯实验装置的结构 17.7.2智能交通灯PLC控制系统的控制 要求 17.7.3智能交通灯PLC控制的硬件 条件 17.7.4智能交通灯PLC控制系统的设计 要求 附录 附录A电气图常用符号表 附录B电气控制项目操作考核表（样例） 附录CPLC项目操作考核表（样例） 参考文献