低压控制电器

前言

绪论 1

第 1 章 常用低压控制电器 3

1. 1 电器的基本知识 3

1. 1. 1 电器的定义、 分类及作用 3

1. 1. 2 电磁式电器的工作原理与

结构特点 5

1. 2 常用低压控制电器中的输入设备和

输出设备 11

1. 2. 1 常用低压控制电器中的

输入设备 11

1. 2. 2 常用低压控制电器中的

输出设备 15

1. 3 其他低压控制电器 21

1. 3. 1 低压断路器 21

1. 3. 2 熔断器 22

本章小结 23

练习与思考 23

第 2 章 继电器 接触器控制系统的

基本电路 24

2. 1 电气控制电路的绘制 24

2. 1. 1 常用电气设备图形符号及

文字符号 24

2. 1. 2 电气控制电路的绘制原则 24

2. 2 三相笼型异步电动机的基本控制

电路 26

2. 2. 1 全压起动控制电路 26

2. 2. 2 正反转控制电路 28

2. 2. 3 多地点控制电路 29

2. 2. 4 自动循环控制电路 29

2. 3 三相笼型异步电动机的减压起动

控制电路 30

2. 3. 1 星 三角形减压起动控制电路 30

2. 3. 2 自耦变压器减压起动控制电路 31

2. 4 三相笼型异步电动机制动控制电路 32

2. 4. 1 反接制动控制电路 32

2. 4. 2 能耗制动控制电路 33

2. 5 电气控制电路的设计 34

2. 5. 1 电气控制电路的基本内容 34

2. 5. 2 电气控制电路的设计方法 35

本章小结 39

练习与思考 39

第 3 章 可编程序控制器的基础知识 41

3. 1 可编程序控制器的产生、 定义及

发展 41

3. 1. 1 可编程序控制器的产生和定义 41

3. 1. 2 可编程序控制器的发展 42

3. 1. 3 我国 PLC 的发展状况 46

3. 2 可编程序控制器的结构和工作原理 47

3. 2. 1 可编程序控制器的基本结构 47

3. 2. 2 PLC 的工作原理 50

3. 3 PLC 的编程语言 52

3. 4 PLC 的性能指标及分类 54

3. 4. 1 PLC 的性能指标 54

3. 4. 2 PLC 的分类 55

本章小结 56

练习与思考 57

第 4 章 S7 200 系列 PLC 系统配置 58

4. 1 S7 200 系列 PLC 概述 58

4. 2 S7 200 PLC 的硬件系统 59

4. 2. 1 硬件系统基本构成 59

4. 2. 2 主机结构及性能特点 59

4. 2. 3 数字量输入与数字量输出 63

4. 2. 4 I/ O 点数的扩展及功能的扩展 65

4. 3 S7 200 系列 PLC 的内部资源及

寻址方式 68

4. 3. 1 软元件 (软继电器) 68

4. 3. 2 寻址方式 71

4. 4 S7 200 系列 PLC 的编程语言与

程序结构 76

4. 4. 1 编程语言 76

Ⅳ4. 4. 2 基本概念 78

4. 4. 3 程序结构 78

本章小结 79

练习与思考 80

第 5 章 S7 200 系列 PLC 的指令

系统 81

5. 1 基本逻辑指令及编程方法 81

5. 1. 1 标准触点的位逻辑指令 81

5. 1. 2 触点的立即指令 85

5. 1. 3 逻辑堆栈指令 87

5. 1. 4 定时器和计数器指令及

应用举例 90

5. 1. 5 顺序控制继电器指令及

应用举例 103

5. 1. 6 比较指令及应用举例 105

5. 1. 7 取非和空操作指令 108

5. 2 功能指令及编程方法 108

5. 2. 1 数据处理指令 109

5. 2. 2 算术逻辑运算指令 114

5. 2. 3 表功能指令 120

5. 2. 4 转换指令 123

5. 2. 5 程序控制指令 129

5. 2. 6 字符串指令 135

5. 2. 7 时钟指令 136

5. 2. 8 中断程序与中断指令 138

5. 2. 9 高速处理指令 143

5. 2. 10 PID 回路指令 150

5. 3 梯形图编程的基本规则 155

本章小结 157

练习与思考 157

第 6 章 PLC 控制系统的设计与应用 160

6. 1 PLC 控制系统的设计 160

6. 1. 1 PLC 控制系统设计的基本原则 160

6. 1. 2 PLC 控制系统设计的基本内容 160

6. 1. 3 PLC 控制系统设计的一般

步骤 161

6. 2 PLC 在工业控制中的应用举例 162

6. 2. 1 多台电动机的顺序起停控制 162

6. 2. 2 电动机 减压起动控制 164

6. 2. 3 十字路口交通信号灯的

PLC 控制 166

6. 3 提高 PLC 控制系统可靠性的措施 169

6. 3. 1 PLC 的工作环境 169

6. 3. 2 PLC 的抗干扰措施 169

6. 3. 3 PLC 系统的故障诊断 171

6. 3. 4 PLC 系统的试运行与维护 172

本章小结 173

练习与思考 173

第 7 章 可编程序控制器的通信与

网络 174

7. 1 计算机通信方式与串行通信接口 174

7. 1. 1 数据通信基础 174

7. 1. 2 串行通信基础 175

7. 1. 3 网络概述 178

7. 2 S7 200 系列 PLC 的通信及网络 180

7. 2. 1 PLC 网络类型 180

7. 2. 2 通信协议 181

7. 2. 3 S7 200 PLC 的通信协议 181

7. 2. 4 通信设备 183

7. 2. 5 S7 200 系列 PLC 组建的几种

典型网络 186

7. 2. 6 通信参数的设置 188

7. 3 S7 200 PLC 网络通信指令 190

7. 3. 1 网络读/ 网络写指令 190

7. 3. 2 自由口指令及应用 192

7. 4 S7 200 系列 PLC 自由口通信实例 197

本章小结 200

练习与思考 201

第 8 章 PLC 的编程软件及实验系统 202

8. 1 S7 200 PLC 编程及仿真软件的

使用 202

8. 1. 1 STEP 7 Micro / WIN 编程软件

功能 202

8. 1. 2 窗口组件及功能 202

8. 1. 3 建立程序 209

8. 1. 4 调试及运行监控 211

8. 1. 5 S7 200 仿真软件的使用 214

8. 2 松下 FP0 PLC 的软硬件平台 217

8. 2. 1 TVT 90E 可编程序控制器训练

装置 217

8. 2. 2 FPWIN GR 编程软件 218

8. 2. 3 实验操作 228

8. 3 实验项目 229

8. 3. 1 FPWIN GR 的编程环境应用 229

Ⅴ8. 3. 2 电动机正反转和 起动

实验 230

8. 3. 3 自动送料装车控制实验 230

8. 3. 4 多种液体自动混合控制实验 231

8. 3. 5 交通灯系统设计实验 231

8. 3. 6 电梯控制系统设计实验 232

8. 3. 7 智力竞赛抢答控制系统设计

实验 233

8. 3. 8 自动售货机系统设计实验 234

8. 3. 9 彩灯控制系统设计实验 234

8. 3. 10 自动门控制系统设计实验 235

本章小结 235

附录 236

附录 A 电气控制电路中常用图形符号和

文字符号 236

附录 B 西门子 S7 200 CPU 的存储器

范围和特性汇总 242

附录 C 西门子 S7 200 PLC 指令表 243

附录 D 错误代码信息及其含义 248

参考文献 250 2100433B

绪论

第1章 常用低压控制电器

1.1 概述

1.1.1 电器的分类

1.1.2 电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器

1.1.3 我国低压控制电器的发展概况

1.2 接触器

1.2.1 结构和工作原理

1.2.2 交、直流接触器的特点

1.2.3 接触器的主要技术参数与选用原则

1.3 继电器

1.3.1 电磁式继电器

1.3.2 热继电器

1.3.3 时间继电器

1.3.4 速度继电器

1.4 熔断器

1.4.1 熔断器的工作原理

1.4.2 熔断器的选用

1.5 低压开关和低压断路器

1.5.1 低压断路器

1.5.2 漏电保护器

1.5.3 低压隔离器

1.6 主令电器

1.6.1 按钮

1.6.2 位置开关

1.6.3 凸轮控制器与主令控制器

习题与思考题

第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节

2.1 电气控制线路的绘制

2.1.1 电气控制线路常用的图形、文字符号

2.1.2 电气原理图

2.1.3 电气元件布置图

2.1.4 电气安装接线图

2.2 三相异步电动机的启动控制

2.2.1 三相笼型电动机直接启动控制

2.2.2 三相笼型电动机减压启动控制

2.2.3 三相绕线转子电动机的启动控制

2.3 三相异步电动机的正、反转控制

2.4 三相异步电动机的调速控制

2.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制

2.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制

2.4.3 电磁调速异步电动机的控制

2.5 三相异步电动机的制动控制

2.5.1 三相异步电动机反接制动控制

2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制

2.5.3 三相异步电动机电容制动控制

2.6 其他典型控制环节

2.6.1 多地点控制

2.6.2 多台电动机先后顺序控制

2.6.3 自动循环控制

2.7 电气控制线路的设计方法

2.7.1 经验设计法

2.7.2 逻辑设计法

习题与思考题

第3章 可编程控制器基础

3.1 可编程控制器概述

3.1.1 可编程控制器的产生与发展

3.1.2 可编程控制器的特点

3.2 可编程控制器的组成

3.2.1 中央处理单元（CPU）

3.2.2 存储器单元

3.2.3 电源单元

3.2.4 输入/输出单元

3.2.5 接口单元

3.2.6 外部设备

3.3 可编程控制器的工作原理

3.3.1 可编程控制器的等效电路

3.3.2 可编程控制器的工作过程

3.4 可编程控制器的硬件基础

3.4.1 可编程控制器的I/O模块

3.4.2 可编程控制器的配置

3.5 可编程控制器的软件基础

3.5.1 系统监控程序

3.5.2 用户应用程序

3.6 可编程控制器的性能指标及分类

3.6.1 可编程控制器的性能指标

3.6.2 可编程控制器的分类

习题与思考题

第4章 S7-200 PLC的系统配置与开发环境

4.1 S7-200 PLC系统的基本组成

4.2 S7-200 PLC的接口模块

4.2.1 数字量I/O模块

4.2.2 模拟量I/O模块

4.2.3 智能模块

4.3 S7-00 PLC的系统配置

4.3.1 S7-00 PLC的基本配置

4.3.2 S7-00 PLC的扩展配置

4.3.3 内部电源的负载能力

4.4 STEP 7-Micro/WIN开发环境简介

4.4.1 系统要求

4.4.2 硬件连接

4.4.3 设置和修改PLC通信参数

4.4.4 软件功能与界面

4.4.5 程序文件来源

4.4.6 程序的调试及运行监控

习题与思考题

第5章 S7-00 PLC的指令系统

5.1 S7-200 PLC编程基础

5.1.1 编程语言

5.1.2 数据类型

5.1.3 存储器区域

5.1.4 寻址方式

5.1.5 用户程序结构

5.1.6 编程的一般规则

5.2 S7-200 PLC的基本指令及编程方法

5.2.1 基本逻辑指令

5.2.2 立即操作指令

5.2.3 复杂逻辑指令

5.2.4 取非触点指令和空操作指令

5.2.5 定时器和计数器指令

5.2.6 顺序控制继电器指令

5.2.7 移位寄存器指令

5.2.8 比较指令

5.3 S7-200 PLC的功能指令及编程方法

5.3.1 数学运算指令

5.3.2 逻辑运算指令

5.3.3 其他数据处理指令

5.3.4 转换指令

5.3.5 表功能指令

5.3.6 程序控制指令

5.3.7 特殊指令

习题与思考题

第6章 可编程控制器系统设计与应用

6.1 PLC控制系统设计

6.1.1 PLC控制系统设计的基本原则

6.1.2 PLC控制系统设计的内容

6.1.3 PLC控制系统设计的一般步骤

6.2 PLC控制系统硬件配置

6.2.1 PLC的选型

6.2.2 I/O地址分配

6.2.3 响应时间

6.3 PLC控制系统软件设计

6.3.1 经验设计法

6.3.2 逻辑设计法

6.3.3 顺序功能图法

6.4 PLC应用程序的典型环节及设计技巧

6.4.1 PLC应用程序的典型环节

6.4.2 PLC控制程序的设计技巧

6.5 PLC在工业控制中的应用

6.5.1 4台电动机的顺序启动、停止控制

6.5.2 电动机Y-△减压启动控制

6.5.3 节日彩灯的PLC控制

6.5.4 十字路口交通信号灯的PLC控制

6.5.5 造纸厂碱回收蒸发工段PLC控制

6.6 提高PLC控制系统可靠性的措施

6.6.1 PLC安装的环境条件

6.6.2 抗干扰措施

6.6.3 PLC系统的故障检查

6.6.4 PLC系统的试运行与维护

习题与思考题

第7章 S7-200可编程控制器的通信与网络

7.1 通信及网络基础

7.1.1 数据通信方式

7.1.2 网络概述

7.2 S7-200系列PLC的网络类型及配置

7.2.1 PLC网络类型

7.2.2 通信协议

7.2.3 通信设备

7.2.4 S7-200 PLC组建的几种典型网络

7.2.5 通信参数的设置

7.2.6 S7-200的参数设置

7.3 S7-200网络及应用

7.3.1 网络指令及应用

7.3.2 自由口指令及应用

7．4 自由口模式下PLC与计算机的通信

7.4.1 自由口模式下PLC串行通信编程要点

7.4.2 自由口模式下PLC与计算机通信应用实例

习题与思考题

第8章 基于SIMATIC S7的工业网络

8.1 概述

8.2 MPI网络

8.2.1 全局数据通信

8.2.2 S7基本通信

8.2.3 MPI网络实现S7通信

8.2.4 MPI网络的其他通信功能

8.3 Profibus网络

8.3.1 Profibus网络简介

8.3.2 Profibus光缆通信网络

8.3.3 Profibus的总线存取技术

8.3.4 Profibus-DP总线的设备分类

8.3.5 Profibus-DP网络组态

8.3.6 Profibus网络中的其他通信

8.4 工业以太网

8.4.1 网络方案

8.4.2 网络部件

8.4.3 网卡和通信处理器

8.4.4 工业以太网的STEP 7组态

8.4.5 PROFINET简介

习题与思考题

第9章 PLC与电气传动系统

9.1 电气传动系统简述

9.2 直流拖动系统简述

9.3 交流拖动系统及MM440变频器

9.3.1 MM440变频器的外部端口

9.3.2 MM440变频器参数简介

9.3.3 变频器的参数组

9.3.4 外部设备与变频器内部参数的关联

9.3.5 MM440变频器的USS通信

9.4 MM440变频器与S7-200 PLC的系统组成及应用

9.4.1 几种常见控制系统的拓扑结构

9.4.2 应用举例

习题与思考题

附录A 特殊寄存器(SM)标志位

附录B 错误代码信息

附录C S7-200可编程控制器指令集

附录D 实验指导书

附录E 课程设计指导书

附录F 课程设计任务书

参考文献2100433B

绪论

第1章 常用低压控制电器

1.1 概述

1.1.1 电器的分类

1.1.2 电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器

1.1.3 我国低压控制电器的发展概况

1.2 接触器

1.2.1 结构和工作原理

1.2.2 交、直流接触器的特点

1.2.3 接触器的选用

1.3 继电器

1.3.1 电磁式继电器

1.3.2 热继电器

1.3.3 时间继电器

1.3.4 速度继电器

1.4 熔断器

1.4.1 熔断器的工作原理

1.4.2 熔断器的选用

1.5 低压保护电器

1.5.1 低压断路器

1.5.2 漏电保护器

1.5.3 低压隔离器

1.6 主令电器

1.6.1 按钮

1.6.2 位置开关

1.6.3 凸轮控制器与主令控制器

习题与思考题

第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节

2.1 电气控制线路的绘制

2.1.1 电气控制线路常用的图形、文字符号

2.1.2 电气原理图

2.1.3 电气元件布置图

2.1.4 电气安装接线图

2.2 三相异步电动机的启动控制

2.2.1 三相笼型电动机直接启动控制

2.2.2 三相笼型电动机减压启动控制

2.2.3 三相绕线式电动机的启动控制

2.3 三相异步电动机的正、反转控制

2.4 三相异步电动机的调速控制

2.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制

2.4.2 绕线式电动机转子串电阻的调速控制

2.4.3 电磁调速异步电动机的控制

2.5 三相异步电动机的制动控制

2.5.1 三相异步电动机反接制动控制

2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制

2.5.3 三相异步电动机电容制动控制

2.6 其他典型控制环节

2.6.1 多地点控制

2.6.2 多台电动机先后顺序控制

2.6.3 自动循环控制

2.7 电气控制线路的设计方法

2.7.1 经验设计法

2.7.2 逻辑设计法

习题与思考题

第3章 可编程控制器基础

3.1 可编程控制器概述

3.1.1 可编程控制器的产生和定义

3.1.2 可编程控制器的特点

3.2 可编程控制器的组成

3.3 可编程控制器的工作原理

3.3.1 可编程控制器等效电路

3.3.2 可编程控制器工作过程

3.4 可编程控制器的硬件基础

3.4.1 可编程控制器的I/O单元

3.4.2 可编程控制器的配置

3.5 可编程控制器的软件基础

3.5.1 系统监控程序

3.5.2 用户应用程序

3.6 可编程控制器的性能指标及分类

3.6.1 可编程控制器的性能指标

3.6.2 可编程控制器的分类

习题与思考题

第4章 S7-1200 PLC的系统配置及开发环境

4.1 S7-1200 PLC的基本组成

4.2 CPU模块

4.2.1 各CPU模块的共同点

4.2.2 CPU模块的电源配置

4.2.3 CPU模块的集成工艺功能

4.2.4 CPU模块的相关硬件概念

4.3 信号板、信号模块

4.3.1 信号板

4.3.2 信号模块

4.4 通信板、通信模块

4.5 S7-1200 PLC系统配置——功率预算

4.6 编程软件

4.6.1 软件介绍

4.6.2 软件基本使用方法

4.6.3 硬件组态

4.6.4 PLC编程

4.6.5 程序的调试、运行监控与故障诊断

习题与思考题

第5章 S7-1200 PLC的指令系统

5.1 S7-1200 PLC编程基础

5.1.1 编程语言

5.1.2 数据类型

5.1.3 存储器与地址

5.2 基本指令

5.2.1 位逻辑运算指令

5.2.2 定时器和计数器指令

5.2.3 比较指令

5.2.4 数学运算指令

5.2.5 移动指令

5.2.6 转换指令

5.2.7 程序控制指令

5.2.8 逻辑运算指令

5.2.9 移位和循环移位指令

习题与思考题

第6章 PLC控制系统设计与应用

6.1 PLC控制系统设计

6.1.1 PLC控制系统设计的基本原则

6.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤

6.2 PLC控制系统硬件配置

6.2.1 PLC的选型

6.2.2 I/O地址分配

6.2.3 响应时间

6.3 PLC控制系统软件设计

6.3.1 经验设计法

6.3.2 逻辑设计法

6.4 PLC应用程序的典型环节及设计技巧

6.4.1 PLC应用程序的典型环节

6.4.2 PLC应用程序的设计技巧

6.5 PLC在控制中的应用

6.5.1 电动机Y-△减压启动控制

6.5.2 十字路口交通信号灯的PLC控制

6.6 提高PLC控制系统可靠性的措施

6.6.1 PLC安装的环境条件

6.6.2 抗干扰措施

6.6.3 PLC控制系统的故障检查

6.6.4 PLC控制系统的试运行与维护

习题与思考题

第7章 PROFINET通信

7.1 通信基本知识

7.1.1 开放系统互连参考模型

7.1.2 工业以太网与PROFINET

7.2 S7-1200 PLC与编程设备的通信

7.3 S7-1200 PLC之间的通信

7.3.1 通信步骤

7.3.2 使用TCP协议连接的通信实例

7.3.3 使用ISO-on-TCP协议的通信实例

7.4 S7-1200 PLC与S7-200 PLC的通信

习题与思考题

第8章 点对点通信

8.1 串行通信概述

8.2 点对点通信的组态与设计

8.2.1 点对点通信模块的组态

8.2.2 设计PtP通信

8.3 S7-1200 PLC与变频器的USS通信

8.3.1 USS通信简介

8.3.2 硬件连接与组态

8.3.3 USS通信编程的实现

8.3.4 PLC监控变频器实验

习题与思考题

附录A S7-1200 PLC指令集

附录B 实验指导书

附录C 课程设计指导书

附录D 课程设计任务书

参考文献 2100433B