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上篇 理论教学篇1

第1章 可编程序控制器概述1

1.1 可编程序控制器的由来与定义1

1.1.1 可编程序控制器的由来1

1.1.2 可编程序控制器的定义2

1.1.3 可编程序控制器的主要性能指标和分类2

1.1.4 可编程序控制器的硬件4

1.2 可编程序控制器的特点与功能5

1.2.1 可编程序控制器的特点5

1.2.2 可编程序控制器的主要功能7

1.2.3 PLC与其他自动控制系统的比较8

1.3 可编程序控制器的发展与应用9

1.3.1 可编程序控制器的发展概况9

1.3.2 可编程序控制器的发展趋势10

1.3.3 可编程序控制器在中国的应用概貌11

1.4 可编程序控制器国外品牌简介12

1.4.1 西门子公司的可编程序控制器12

1.4.2 AB公司的可编程序控制器17

1.4.3 三菱公司的可编程序控制器19

1.5 可编程序控制器国产品牌简介21

1.5.1 主要国产可编程序控制器21

1.5.2 和利时公司的可编程序控制器22

1.5.3 台达公司的可编程序控制器24

1.5.4 合信公司的可编程序控制器25

练习题25

第2章 可编程序控制器的基本原理27

2.1 可编程序控制器的基本结构27

2.1.1 整体式PLC27

2.1.2 模块式PLC27

2.2 可编程序控制器的各组成部分28

2.2.1 中央处理单元28

2.2.2 存储器28

2.2.3 输入／输出接口电路29

2.2.4 外部设备33

2.2.5 智能模块35

2.2.6 电源模块37

2.3 可编程序控制器的工作原理37

2.3.1 PLC的扫描工作方式37

2.3.2 PLC的扫描工作过程38

2.3.3 PLC的输入／输出滞后现象40

2.3.4 PLC的脉冲捕捉功能41

2.3.5 PLC的输入滤波功能41

2.4 可编程序控制器的编程语言44

2.4.1 PLC软件的基本概念44

2.4.2 梯形图45

2.4.3 语句表46

2.4.4 功能块图48

2.4.5 基于Windows的编程语言标准IEC61131-348

2.4.6 变量的数据类型48

练习题50

第3章 S7-200 PLC的硬件系统51

3.1 S7-200 PLC硬件系统的组成51

3.1.1 S7-200 CPU模块51

3.1.2 高级配置56

3.1.3 扩展模块57

3.1.4 工作电源及电源需求核算60

3.2 S7-200 CPU数据存储器及其寻址方式61

3.2.1 数据存储器的分配和地址62

3.2.2 数据存储器的功能及其直接寻址64

3.2.3 存储器的有效范围69

3.2.4 数据存储器的间接寻址70

3.2.5 数据保持71

3.3 扩展I/O模块的寻址73

3.3.1 I/O点地址分配原则73

3.3.2 扩展模块地址分配实例74

3.3.3 扩展模块的连接方式76

练习题76

第4章 S7-200 PLC的指令系统77

4.1 位逻辑指令77

4.1.1 触点指令77

4.1.2 取非指令78

4.1.3 正跳变和负跳变指令78

4.1.4 输出指令79

4.1.5 置位和复位指令79

4.1.6 空操作指令80

4.2 定时器和计数器指令83

4.2.1 定时器指令83

4.2.2 计数器指令88

4.3 比较、传送及移位指令91

4.3.1 比较指令91

4.3.2 传送指令93

4.3.3 移位指令94

4.3.4 循环移位指令95

4.3.5 位移位寄存器指令97

4.4 数学运算指令99

4.4.1 加法指令和减法指令99

4.4.2 乘法指令和除法指令100

4.4.3 字节、字、双字的增指令和减指令103

4.5 逻辑运算指令与转换指令103

4.5.1 与、或、异或指令103

4.5.2 取反指令104

4.5.3 整数的转换指令106

4.5.4 译码、编码与段码指令107

4.6 程序控制指令108

4.6.1 有条件结束指令、暂停指令和看门狗复位指令108

4.6.2 跳转指令和标号指令109

4.6.3 循环指令110

4.6.4 顺序控制继电器指令112

4.6.5 AENO指令（STL）113

4.7 逻辑堆栈指令114

4.7.1 栈装载与指令和栈装载或指令115

4.7.2 逻辑推入栈指令和逻辑弹出栈指令115

4.7.3 逻辑读栈指令和装入堆栈指令115

练习题122

第5章 可编程序控制器程序设计基础128

5.1 梯形图程序的基础知识128

5.1.1 梯形图编程的基本规则128

5.1.2 Step 7-Micro/WIN32编程规约131

5.1.3 使用符号变量及符号表132

5.1.4 输出点的终值设定132

5.2 典型控制功能的梯形图135

5.2.1 具有自锁和互锁功能的程序135

5.2.2 定时器应用程序136

5.2.3 计数器应用程序140

5.2.4 微分指令应用程序141

5.3 PLC程序的移植设计法和经验设计法143

5.3.1 PLC程序的移植设计法143

5.3.2 PLC程序的经验设计法148

5.3.3 实用程序两例155

5.4 PLC程序的顺序控制设计法159

5.4.1 顺序控制设计法的设计步骤159

5.4.2 顺序功能图的绘制161

5.4.3 单控制流的顺序控制设计法163

5.4.4 复杂控制流的顺序控制设计法169

5.5 PLC程序的逻辑设计法171

5.5.1 梯形图与逻辑函数的关系172

5.5.2 组合逻辑关系的程序设计法172

练习题177

第6章 可编程序控制器的通信及网络183

6.1 网络通信概述183

6.1.1 数据通信的几个基本概念183

6.1.2 网络配置185

6.2 S7系列PLC的网络类型及配置187

6.2.1 S7系列PLC的网络结构187

6.2.2 网络通信协议187

6.2.3 通信设备189

6.2.4 S7-200 PLC的通信方式191

6.3 S7-200 PLC的通信指令与通信实例193

6.3.1 网络读与网络写指令193

6.3.2 单主站通信网络应用实例194

6.3.3 自由端口模式通信指令196

6.3.4 PLC与打印机的通信实例199

6.3.5 PLC与远程PC的通信实例201

6.3.6 PLC自由端口发送实例203

6.3.7 获取与设置通信口地址指令205

练习题207

下篇 实验教学篇208

第7章 可编程序控制器编程系统及编程软件208

7.1 S7-200 PLC系统的建立208

7.1.1 最小S7-200 PLC系统208

7.1.2 硬件连接208

7.2 Step 7-Micro/WIN32的安装与设置209

7.2.1 编程软件的安装方法209

7.2.2 设置通信参数209

7.2.3 建立在线联系210

7.3 Step 7-Micro/WIN 32使用方法212

7.3.1 编程软件界面及窗口元素212

7.3.2 自定义STEP 7-Micro/WIN 32215

7.3.3 使用帮助215

7.4 编程与调试216

7.4.1 梯形图程序的输入与编辑217

7.4.2 程序的下载与上装219

7.4.3 程序的调试与监控220

7.4.4 程序及CPU的密码保护220

练习题221

第8章 可编程序控制器编程基础实验222

8.1 概述222

8.1.1 基本要求222

8.1.2 实验设备222

8.2 基本逻辑指令实验223

8.2.1 多地点控制223

8.2.2 三相异步电动机的基本控制223

8.2.3 抢答器控制程序224

8.3 定时器指令实验225

8.3.1 多台电动机联锁运行控制225

8.3.2 闪光报警程序设计226

8.3.3 脉冲发生器程序设计227

8.3.4 通电延时与断电延时控制程序设计227

8.3.5 单台电动机的？-△起动控制228

8.4 计数器指令实验230

8.4.1 计数器指令的基本应用程序设计230

8.4.2 计数器与定时器组合的定时程序231

8.4.3 超大容量计数器程序设计231

8.5 比较指令实验232

8.5.1 顺序控制程序设计232

8.5.2 密码锁程序设计233

8.6 移位及循环指令实验233

8.6.1 数码显示驱动程序设计233

8.6.2 模拟喷泉的控制程序设计235

8.6.3 彩灯控制程序的设计236

8.6.4 模拟天塔之光的控制程序设计237

第9章 可编程序控制器编程综合实验239

9.1 概述239

9.1.1 基本要求239

9.1.2 实验设备239

9.2 位置与行程控制240

9.2.1 小车多地点往复运动的行程控制240

9.2.2 铣床联锁控制241

9.2.3 货叉取放箱控制243

9.2.4 钻床与布料机控制244

9.3 步进电动机控制245

9.3.1 三相步进电动机模拟控制245

9.3.2 五相步进电动机模拟控制246

9.4 交通信号灯控制248

9.4.1 基本交通信号灯控制249

9.4.2 复杂交通信号灯控制250

9.5 常见工业机械控制251

9.5.1 多级传送带的模拟控制251

9.5.2 通风系统运行状态监测252

9.5.3 液体混合的模拟控制253

9.5.4 装配流水线的模拟控制253

9.6 复杂控制程序设计255

9.6.1 机械手模拟控制程序255

9.6.2 电梯模拟控制程序256

9.6.3 洗衣机模拟控制程序259

部分练习题解答261

附录282

附录A S7-200 PLC指令一览表282

附录B S7-200 PLC错误代码一览表285

附录C S7-200 PLC STL指令执行时间一览表287

附录D 西门子、三菱及松下公司PLC指令对照一览表294

参考文献297