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前言1

第1章 绪论1

第2章常用低压电器5

2.1低压电器概述5

2.1.1定义与分类5

2.1.2发展趋势6

2.2低压电器基础知识8

2.2.1电磁式电器的组成8

2.2.2主要技术参数14

2.2.3产品型号规定15

2.3主令电器16

2.3.1控制按钮16

2.3.2行程开关18

2.3.3接近开关19

2.3.4万能转换开关20

2.4接触器22

2.4.1交流接触器22

2.4.2直流接触器23

2.4.3技术参数与选型23

2.5继电器25

2.5.1电磁式继电器26

2.5.2时间继电器27

2.5.3热继电器31

2.5.4速度继电器33

2.5.5固态继电器34

2.6开关与断路器36

2.6.1开关与熔断器36

2.6.2断路器40

2.7习题43

第3章 电气控制基础44

3.1电气控制电路图绘制原则与国标符号44

3.1.1电气控制电路图绘制原则44

3.1.2电气控制电路图国标符号47

3.2电气控制常用技术50

3.2.1点动控制50

3.2.2自锁控制51

3.2.3多地控制52

3.2.4互锁控制52

3.2.5联锁控制53

3.2.6点动与连续控制53

3.2.7限位控制54

3.3三相异步电动机减压起动控制55

3.3.1定子串电阻减压起动控制55

3.3.2Y-△转换减压起动控制55

3.3.3自耦变压器减压起动控制56

3.4三相异步电动机制动控制57

3.4.1反接制动控制57

3.4.2能耗制动控制58

3.5习题60

第4章 电气控制电路分析与设计62

4.1电气控制电路分析62

4.1.1电气控制电路分析基础62

4.1.2 C650型卧式车床电气控制电路分析63

4.2电气控制电路设计67

4.2.1电气控制电路设计原则67

4.2.2电气控制电路经验设计法70

4.2.3电气控制电路逻辑设计法73

4.2.4电气控制电路的综合设计法81

4.3习题81

第5章 可编程序控制器概述82

5.1工业自动化与全集成自动化82

5.2 PLC的定义及特点83

5.2.1 PLC的定义83

5.2.2 PLC的特点83

5.3 PLC的组成和工作原理85

5.3.1 PLC的组成85

5.3.2 PLC的工作原理87

5.4 PLC在工业自动化中的地位和作用92

5.5获取资料、软件和帮助92

5.6习题92

第6章SIMATIC管理器93

6.1 SIMATIC管理器简介93

6.1.1 SIMATIC管理器概述93

6.1.2 STEP 7的安装94

6.1.3 STEP 7的通信连接96

6.2项目的管理与创建97

6.2.1 STEP 7自动化项目解决方案97

6.2.2 STEP 7项目的创建98

6.3符号表与逻辑块100

6.3.1符号表的创建与管理100

6.3.2逻辑块的插入与编辑102

6.4硬件组态106

6.4.1硬件组态的任务106

6.4.2硬件组态实例107

6.4.3 CPU模块的参数设置108

6.4.4数字量I/O模块的参数设置114

6.4.5模拟量I/O模块的参数设置116

6.5网络组态118

6.5.1网络组态的任务118

6.5.2网络组态工具NetPro118

6.5.3网络组态的方法119

6.5.4连接表123

6.6程序调试工具PLCSIM125

6.6.1 PLCSIM概述125

6.6.2 PLCSIM仿真实例126

6.7程序的下载、上传与调试129

6.7.1程序的下载与上传129

6.7.2程序的调试134

6.8故障诊断142

6.9参考数据功能143

6.9.1参考数据的作用143

6.9.2参考数据的生成与显示143

6.9.3程序结构145

6.9.4赋值表147

6.9.5未使用的符号148

6.9.6没有在符号表中定义的地址148

6.9.7在程序中快速查找地址的位置148

6.10习题150

第7章 S7-300硬件系统151

7.1 S7-300硬件简介151

7.2 S7-300机架151

7.3 S7-300电源模块152

7.4 S7-300 CPU模块153

7.5 S7-300接口模块155

7.6 S7-300信号模块155

7.6.1数字量输入模块156

7.6.2数字量输出模块157

7.6.3模拟量输入模块157

7.6.4模拟量输出模块160

7.6.5其他信号模块164

7.7 S7-300功能模块164

7.8 S7-300通信模块165

7.9 ET 200分布式I/O165

7.9.1 ET 200分布式I/O简介165

7.9.2 ET 200分类166

7.10 S7-300模块的安装与扩展167

7.11习题168

第8章 S7-300软件基础169

8.1 IEC 61131-3国际标准简介169

8.2 S7-300 PLC编程语言简介171

8.3变量、数制与编码174

8.4数据类型177

8.4.1基本数据类型177

8.4.2复合数据类型178

8.4.3参数数据类型180

8.4.4用户自定义数据类型181

8.5 S7-300 PLC编程资源及其编址182

8.5.1 S7-300 PLC编程资源182

8.5.2 PLC存储区的划分184

8.5.3 S7-300模块的编址185

8.6 S7-300寻址方式187

8.6.1 寻址方式简介187

8.6.2立即寻址188

8.6.3直接寻址188

8.6.4存储器间接寻址189

8.6.5寄存器间接寻址189

8.6.6 POINTER与ANY数据类型指针191

8.7习题191

第9章S7-300指令系统及编程192

9.1位逻辑指令192

9.1.1触点与线圈193

9.1.2基本逻辑指令194

9.1.3取反指令195

9.1.4 SAVE指令196

9.1.5置位与复位指令196

9.1.6 RS和SR触发器指令197

9.1.7边沿检测指令198

9.2定时器指令200

9.2.1定时器简介200

9.2.2定时器功能指令202

9.2.3定时器线圈指令209

9.2.4 IEC定时器212

9.3计数器指令215

9.3.1计数器简介215

9.3.2计数器功能指令216

9.3.3计数器线圈指令220

9.3.4 IEC计数器220

9.4数据处理指令224

9.4.1装入指令和传送指令224

9.4.2比较指令226

9.4.3移位和循环指令229

9.4.4字逻辑运算指令232

9.5运算指令234

9.5.1转换指令234

9.5.2数学运算指令237

9.6程序控制指令241

9.6.1跳转指令241

9.6.2状态位指令244

9.6.3主控继电器指令245

9.6.4数据块指令247

9.7库分类及应用247

9.7.1库的分类247

9.7.2库的应用248

9.7.3库的生成249

9.7.4库中FC、 FB、 SFC及SFB的使用250

9.8习题250

第10章 程序结构与程序设计251

10.1系统程序和用户程序251

10.2用户程序结构251

10.2.1用户程序编程方法251

10.2.2用户程序分层调用252

10.2.3用户程序使用的堆栈253

10.3组织块254

10.3.1组织块的分类及优先级254

10.3.2组织块的变量声明表255

10.3.3启动组织块256

10.3.4循环执行组织块257

10.3.5时间中断组织块258

10.3.6事件驱动组织块260

10.3.7背景组织块265

10.3.8其他组织块265

10.4功能和功能块266

10.4.1发动机控制系统的程序结构266

10.4.2符号表与变量声明表267

10.4.3功能与功能块的生成268

10.4.4功能与功能块的调用270

10.4.5时间标记冲突与一致性检查271

10.5数据块272

10.5.1数据块的生成272

10.5.2数据块的访问274

10.6多重背景275

10.6.1生成多重背景功能块275

10.6.2生成多重背景数据块277

10.6.3在OBl中调用多重背景278

10.6.4 FC、 FB与OB的区别278

10.7系统块278

10.8标准库中的FC、FB280

10.9程序设计280

10.9.1图解法280

10.9.2经验设计法281

10.9.3状态表程序设计法281

10.9.4顺序功能图设计方法285

10.10 PLC典型常用程序288

10.10.1位逻辑指令应用实例288

10.10.2定时器/计数器指令应用实例291

10.10.3移位指令应用实例297

10.10.4跳转指令应用实例299

10.10.5运算指令应用实例299

10.10.6模拟量采集滤波实例302

10.11习题303

第11章 故障诊断304

11.1故障诊断基础知识304

11.1.1故障分类304

11.1.2故障诊断机理305

11.1.3故障诊断方法305

11.2 LED故障诊断306

11.3 SIMATIC诊断软件307

11.4 STEP 7故障诊断308

11.4.1诊断符号308

11.4.2故障诊断过程309

11.4.3模块信息310

11.4.4硬件诊断311

11.4.5 Monitor/ModifyVariables311

11.4.6参考数据314

11.4.7其他诊断功能315

11.5 OB和SFC故障诊断317

11.6重新接线功能的应用317

11.6.1重新接线功能317

11.6.2 SIMATIC Manager重新接线318

11.6.3地址与符号优先重新接线319

11.6.4源程序优先程序接线320

11.7习题322

第12章 S7 -300 PLC模拟量闭环控制323

12.1模拟量闭环控制基础323

12.1.1模拟量闭环控制系统的组成323

12.1.2闭环控制的主要性能指标324

12.1.3闭环控制反馈极性的确定324

12.2数字PID控制器325

12.2.1 PID控制器的优点325

12.2.2 PID控制器数字化325

12.3 S7-300模拟量闭环控制功能326

12.3.1 S7-300实现闭环控制方法326

12.3.2使用闭环控制软件包中的功能块实现闭环控制327

12.3.3模拟量输入及数值整定327

12.3.4输入量软件滤波328

12.3.5模拟量输出及整定330

12.4连续PID控制器FB41330

12.4.1设定值和过程变量的处理330

12.4.2 PID控制算法332

12.4.3控制器输出值的处理332

12.4.4 FB41的参数333

12.5步进PI控制器FB42334

12.5.1步进控制器的结构334

12.5.2 PI控制算法335

12.5.3 FB42的参数336

12.6脉冲发生器FB43337

12.6.1脉冲发生器的工作原理338

12.6.2三级控制器340

12.6.3二级控制器341

12.6.4 FB43的参数341

12.7 PID参数整定342

12.7.1 PID参数与系统性能的关系342

12.7.2 PID参数的整定方法343

12.8 S7-300 PLC模拟量闭环控制应用实例344

12.9习题355

第13章PLC控制系统设计356

13.1 PLC控制系统的设计原则及流程356

13.2被控对象的分析与描述357

13.3 PLC控制系统的总体设计358

13.4 PLC控制系统的硬件设计359

13.4.1传感器与执行器的确定359

13.4.2 PLC控制系统的模块的选择360

13.4.3控制柜设计361

13.4.4 I/O模块原理图设计361

13.5 PLC控制系统软件设计362

13.5.1控制软件设计362

13.5.2监控软件设计362

13.6 PLC控制系统的调试363

13.6.1模拟调试363

13.6.2现场调试363

13.7习题363

第14章PLC控制系统工程实例364

14.1 MPS虚拟仿真系统——供料站364

14.1.1被控对象分析与描述364

14.1.2系统总体设计365

14.1.3系统硬件设计366

14.1.4系统软件设计367

14.1.5系统调试369

14.1.6技术文档整理369

14.2电厂废水处理控制系统369

14.2.1被控对象分析与描述369

14.2.2系统总体设计370

14.2.3系统硬件设计370

14.2.4系统软件设计383

14.2.5系统调试393

14.2.6技术文档整理395

14.3习题395

附录396

附录A实验指导书396

A.1电气控制实验396

A.2 S7-300 PLC基础实验398

A.3 S7-300 PLC应用实验404

A.4 S7-300 PLC综合实验409

A.5 S7-300 PLC控制系统设计实验411

附录B S7-300 STL指令速查421

附录C软件标准库速查427

C.1软件标准库FC、FB速查427

C.1软件标准库SFC、SFB速查431

参考文献438