电气控制与PLC应用技术

本书以电动机或其他执行电器为控制对象，主要介绍了接触器控制系统和PLC控制系统的工作原理、典型的电气控制电路、电气控制系统的设计方法和实际应用。本书立足于实际，实用性强，以图解方式讲解，易于读者学习。本书含有多个典型案例，将电气控制电路图与PLC的梯形图编程有效连接，读者可以边学边用。本书为读者提供全面而深入的电气控制和PLC方面的知识，学习本书后读者既可以掌握基本原理，又可以通过工程示例和课后练习加深知识的理解和应用。本书可作为高等院校电气电子类专业的课程教材，也可供工程技术人员参考。

高等院校教师

第1章常用低压电器1 1.1电磁式低压电器1 1.1.1结构和工作原理1 1.1.2电弧6 1.2电磁式接触器8 1.2.1接触器的结构和工作原理8 1.2.2接触器的基本参数9 1.2.3接触器的选择10 1.3电磁式继电器11 1.3.1继电器的工作特性11 1.3.2常见的电磁式继电器12 1.4主令电器14 1.4.1控制按钮14 1.4.2行程开关15 1.4.3接近开关16 1.4.4光电开关17 1.4.5转换开关17 1.5低压开关与断路器18 1.5.1低压开关18 1.5.2低压断路器19 1.6热继电器21 1.6.1热继电器的结构与工作原理21 1.6.2带断相保护的热继电器22 1.6.3热继电器的技术参数23 1.6.4热继电器的选用23 1.7其他常用继电器23 1.7.1温度继电器23 1.7.2速度继电器24 1.7.3液位继电器25 1.7.4压力继电器26 1.7.5熔断器26 习题27 第2章电气控制电路28 2.1电气控制电路图的绘制原则28 2.1.1电气控制电路图的图形、文字符号28 2.1.2电气控制电路的绘制原则28 2.2三相异步电动机的典型控制规律30 2.2.1单向全压起动、停止电路30 2.2.2顺序控制电路33 2.2.3正反转控制电路34 2.2.4自动循环控制电路35 2.2.5多地控制电路36 2.3三相异步电动机的降压起动控制电路37 2.3.1星-三角（－△）降压起动控制电路37 2.3.2自耦变压器降压起动控制电路38 2.3.3软起动器降压起动控制电路38 2.4三相笼型异步电动机的制动控制电路42 2.4.1反接制动控制电路42 2.4.2能耗制动控制电路43 2.5三相异步电动机的转速控制电路44 2.5.1变极调速控制电路44 2.5.2电动机的变频调速45 2.6电气控制电路的设计方法48 2.6.1一般设计法49 2.6.2逻辑设计法50 2.6.3一般设计法设计举例51 习题52 第3章PLC的介绍与硬件结构54 3.1S7-200 SMART PLC的硬件结构54 3.1.1CPU模块54 3.1.2信号模块与信号板58 3.1.3编程软件61 3.1.4电源61 3.1.5S7-200 SMART PLC的优点61 3.2PLC的特点与工作原理62 3.2.1PLC的特点和分类62 3.2.2PLC的工作方式64 3.3S7-200 SMART PLC的寻址方式与存储器区域67 3.3.1数据类型与寻址方式67 3.3.2存储器区域69 3.4PLC的编程语言72 习题73 第4章STEP 7-Micro/WIN SMART 编程软件74 4.1编程软件概述74 4.2项目创建与组态75 4.2.1项目的创建与打开76 4.2.2硬件组态76 4.3程序的编辑、下载与调试81 4.3.1程序的编辑与注释81 4.3.2程序的保存与下载83 4.3.3程序的监控与调试85 习题86 第5章基本指令及案例87 5.1位逻辑指令及案例87 5.1.1触点取用指令与线圈输出指令87 5.1.2触点串、并联指令88 5.1.3逻辑堆栈指令89 5.1.4置位/复位指令92 5.1.5立即指令93 5.1.6边沿脉冲指令93 5.1.7双稳态触发器指令94 5.1.8其他指令95 5.1.9基本逻辑指令案例96 5.2定时器和计数器指令100 5.2.1定时器100 5.2.2计数器103 5.2.3定时器/计数器应用案例105 5.3梯形图的编辑方法108 5.3.1梯形图编程的基本规则108 5.3.2语句表的编辑规则109 习题110 第6章S7-200 SMART功能指令及案例112 6.1功能指令概述112 6.2数据处理类指令113 6.2.1比较指令与传送指令113 6.2.2移位指令与循环移位指令116 6.2.3数据转换指令120 6.2.4表指令124 6.2.5时钟指令128 6.3数学运算指令130 6.3.1四则运算指令和递增/递减指令130 6.3.2逻辑运算指令133 6.4程序控制类指令135 6.4.1跳转指令135 6.4.2循环指令136 6.5子程序指令137 6.5.1局部变量137 6.5.2子程序的编写与调用指令139 6.6中断指令140 6.6.1概述141 6.6.2中断指令及应用142 6.7高速计数器与脉冲输出指令146 6.7.1高速计数器工作模式147 6.7.2高速计数器指令149 6.7.3脉冲输出指令151 6.8功能指令应用案例153 习题155 第7章S7-200 SMART顺控指令及案例157 7.1功能图及顺序控制指令简介157 7.1.1功能图简介157 7.1.2顺序控制指令介绍159 7.2功能图的主要类型161 7.2.1单流程161 7.2.2选择分支和连接162 7.2.3并行分支和连接162 7.2.4跳转和循环163 7.3顺控指令应用164 7.3.1简易交通灯的设计164 7.3.2运料小车168 7.3.3全自动洗衣机169 习题175 第8章数字量程序设计方法及应用实例177 8.1PLC控制系统设计177 8.1.1系统控制原则177 8.1.2系统设计的内容177 8.1.3系统设计的方法178 8.1.4程序设计步骤178 8.2小车往复运动控制178 8.3三相异步电动机降压起动控制181 8.4抢答器设计184 8.5十字路口交通灯控制187 8.6三台电动机顺序起动控制194 8.7液体混合控制200 8.8机械手控制205 8.9花样喷泉控制210 习题213 第9章PID指令及模拟量应用实例214 9.1PID指令和PID指令向导214 9.1.1PID算法和标准化转换215 9.1.2PlD指令及其编程步骤219 9.1.3PID向导222 9.2变频恒压供水控制225 9.2.1控制要求225 9.2.2硬件实现226 9.2.3软件编程227 习题233 第10章S7-200 SMART网络通信及编程实例234 10.1网络通信概述234 10.1.1串行通信与异步通信234 10.1.2串行通信端口标准235 10.1.3PLC网络通信类型235 10.2PLC通信和指令237 10.2.1串行通信237 10.2.2以太网通信239 10.3PLC通信协议及编程实例244 10.3.1Modbus通信和指令244 10.3.2USS通信和指令248 10.3.3编程实例251 习题259 参考文献260