本書(shū)從實(shí)際工程和教學(xué)需要出發(fā)，介紹了繼電器控制系統(tǒng)及其基本控制電路與典型機(jī)床控制電路、可編程序控制器控制系統(tǒng)、工控組態(tài)控制技術(shù)的工作原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)際應(yīng)用。和其他同類的教材相比，本書(shū)主要有以下特點(diǎn)：除介紹了基本電氣控制技術(shù)、SIEMENS S7-200系列可編程控制器（PLC）控制技術(shù)外，還有PLC結(jié)合工業(yè)組態(tài)軟件（MCGS）的現(xiàn)代控制應(yīng)用。
本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，重點(diǎn)突出實(shí)用性和適用性。對(duì)電氣控制與指令系統(tǒng)以及工業(yè)組態(tài)控制都以實(shí)例的方式進(jìn)行講解，由淺入深、層次清楚，易于理解、掌握。每個(gè)章節(jié)后都附有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、思考與練習(xí)題。
本書(shū)適用于各類學(xué)校電氣專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)、測(cè)控等專業(yè)的教材和學(xué)習(xí)參考。也可作為從事PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人員的培訓(xùn)教材或技術(shù)參與書(shū)。

PLC技術(shù)經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展,已形成了完整的工業(yè)控制器產(chǎn)品系列,其功能從初期的主要用于替代繼電-接觸器控制的簡(jiǎn)單功能,發(fā)展到目前具有接近于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)有力的軟/硬件功能。PLC用于包括邏輯運(yùn)算、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、過(guò)程控制、位置控制、高速計(jì)數(shù)、中斷控制、人機(jī)對(duì)話、網(wǎng)絡(luò)通信等功能的控制領(lǐng)域。PLC源于替代繼電-接觸器控制,它與傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系。因而,要學(xué)習(xí)PLC技術(shù),必須先了解傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)。
本書(shū)在第一版的基礎(chǔ)上,修改了一些不足之處,并從培養(yǎng)工程應(yīng)用能力考慮新增加一些應(yīng)用實(shí)例及設(shè)計(jì)方法。第1 章簡(jiǎn)要介紹常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法;第2章介紹基本電氣控制電路、控制原理等電氣控制基礎(chǔ)知識(shí),使讀者對(duì)傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)有個(gè)粗略的了解,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC奠定必要的基礎(chǔ);第3章介紹PLC基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理;第4章概述西門(mén)子公司S7-200 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、模塊和尋址方式;第5章詳細(xì)介紹S7-200 PLC的基本指令系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì)實(shí)例;第6章介紹S7-200 PLC的順序控制指令及應(yīng)用實(shí)例;第7章詳細(xì)講解S7-200 PLC的功能指令,并以實(shí)例的方式介紹其應(yīng)用方法;第8章介紹S7-200 PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用;第9章介紹現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)步驟、方法,并給出設(shè)計(jì)實(shí)例以供參考;第10章簡(jiǎn)單介紹S7-200編程軟件的使用; 第11 章講解S7-200 PLC 結(jié)合工業(yè)控制組態(tài)軟件(MCGS)的綜合應(yīng)用。部分章節(jié)后附有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),書(shū)后附錄列出了常用電氣圖形符號(hào)與文字符號(hào),以及S7-200 PLC快速參考信息。
本書(shū)全面介紹了電氣控制技術(shù)及PLC的配置、編程和控制方面的知識(shí)。在編寫(xiě)過(guò)程中,編者力求語(yǔ)言通暢、敘述清楚、講解細(xì)致,所有的內(nèi)容都以便于實(shí)際應(yīng)用為原則來(lái)選擇,并盡可能采用實(shí)例對(duì)指令知識(shí)及應(yīng)用進(jìn)行講解, 力爭(zhēng)做到通俗、簡(jiǎn)明、易懂。
本書(shū)有配套課件,供教學(xué)使用。
本書(shū)由湖南工業(yè)大學(xué)的何獻(xiàn)忠主編,湖南工業(yè)大學(xué)李衛(wèi)萍、劉穎慧、彭華廈、黃浪塵、王玨、陳煒杰和河南化工技師學(xué)院張麗參編。全書(shū)共分11章,其中第1～4、7、9～11章由何獻(xiàn)忠編寫(xiě),第5章由張麗編寫(xiě),第6章由李衛(wèi)萍編寫(xiě),第8章由劉穎慧編寫(xiě),彭華廈、黃浪塵與王玨參與了程序的編寫(xiě)與圖形的繪制,陳煒杰參與了課件的制作。
由于編者水平有限,加上編寫(xiě)時(shí)間倉(cāng)促,書(shū)中難免有不妥之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編 者
2018年4月

何獻(xiàn)忠，湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，副教授。
研究方向：主要從事自動(dòng)控制的教學(xué)與研究。

一．.教育背景
1985—1989.中南工大自動(dòng)化本科，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。
二．著譯作品
(1)何獻(xiàn)忠主編，《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（西門(mén)子S7-200系列）》，化學(xué)工業(yè)出版社，2014年
(2)何獻(xiàn)忠參編，《電報(bào)拖動(dòng)基礎(chǔ)—理論與實(shí)踐》，清華大學(xué)出版社，2010年
（3）何獻(xiàn)忠參編，《常用機(jī)床電氣檢修》，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008年

三．業(yè)務(wù)成果
主持完成科研課題2項(xiàng)，主研完成（或在研）科研課題2項(xiàng)。
在全國(guó)性刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文近30篇，均為獨(dú)著。
主編、參編教材3本。

第1章　常用低壓電器
1.1 低壓電器概述 1
1.1.1 電器的定義和分類 1
1.1.2 電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu) 1
1.2 接觸器 5
1.2.1 接觸器的用途及分類 5
1.2.2 接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理 5
1.2.3 接觸器的圖形符號(hào)及型號(hào)含義 6
1.2.4 接觸器的主要技術(shù)參數(shù) 6
1.2.5 接觸器的選擇與使用 7
1.3 繼電器 7
1.3.1 電壓繼電器 7
1.3.2 電流繼電器 8
1.3.3 中間繼電器 8
1.3.4 時(shí)間繼電器 9
1.3.5 熱繼電器 9
1.3.6 速度繼電器 10
1.4 熔斷器 11
1.4.1 熔斷器的結(jié)構(gòu)與分類 11
1.4.2 熔斷器的技術(shù)參數(shù) 12
1.4.3 熔斷器的選擇 12
1.5 開(kāi)關(guān)電器 13
1.5.1 刀開(kāi)關(guān) 13
1.5.2 低壓斷路器 13
1.6 主令電器 16
1.6.1 控制按鈕 16
1.6.2 行程開(kāi)關(guān) 16
1.6.3 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 17
1.6.4 電子低壓電器 18
思考與練習(xí) 22

第2章　基本電氣控制電路
2.1 電氣圖的圖形符號(hào)、文字符號(hào)及繪制原則 24
2.1.1 電氣控制圖 24
2.1.2 電氣圖中的圖形符號(hào)及文字符號(hào) 24
2.1.3 電氣控制線路圖的繪制原則 25
2.2 基本控制電路 27
2.2.1 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)全電壓?jiǎn)��?dòng)控制線路 27
2.2.2 三相電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)��?dòng)控制電路 31
2.2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路 34
2.2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路 37
2.2.5 其他典型三相電動(dòng)機(jī)控制電路 39
2.3 電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法 40
2.4 典型機(jī)床控制電路 41
2.4.1 CA6140車床控制電路 41
2.4.2 M7130型平面磨床控制電路 43
思考與練習(xí) 46

第3章　可編程控制器概述
3.1 PLC的產(chǎn)生 47
3.2 PLC的發(fā)展與分類 48
3.2.1 PLC的發(fā)展趨勢(shì) 48
3.2.2 PLC的分類 50
3.3 PLC的特點(diǎn) 51
3.4 PLC的應(yīng)用 51
3.5 PLC的系統(tǒng)組成 52
3.5.1 中央處理器(CPU) 53
3.5.2 存儲(chǔ)器 53
3.5.3 輸入/輸出接口 53
3.5.4 電源部分 56
3.5.5 擴(kuò)展接口 56
3.5.6 通信接口 56
3.5.7 編程器 57
3.6 PLC的工作原理 57
3.6.1 PLC的工作方式和運(yùn)行框圖 57
3.6.2 PLC的掃描工作過(guò)程 58
3.7 PLC的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu) 59
3.7.1 PLC的編程語(yǔ)言 59
3.7.2 PLC的程序結(jié)構(gòu) 60
思考與練習(xí) 61

第4章　S7-200系列PLC系統(tǒng)概述
4.1 系統(tǒng)功能概述 62
4.2 S7-200 PLC的結(jié)構(gòu)及擴(kuò)展模塊 62
4.2.1 S7-200 PLC的結(jié)構(gòu) 62
4.2.2 擴(kuò)展模塊 63
4.3 S7-200 PLC的尋址 65
4.3.1 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 65
4.3.2 尋址方式 65
4.3.3 各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)尋址 67
思考與練習(xí) 69

第5章　S7-200 PLC的基本指令及程序設(shè)計(jì)
5.1 基本指令 70
5.1.1 輸入/輸出指令 70
5.1.2 觸點(diǎn)串聯(lián)指令 71
5.1.3 觸點(diǎn)并聯(lián)指令 71
5.1.4 電路塊的連接指令 71
5.1.5 取反指令 72
5.1.6 置位與復(fù)位指令 73
5.1.7 邊沿脈沖指令 74
5.1.8 立即指令 74
5.1.9 邏輯堆棧操作指令 76
5.1.10 定時(shí)器 79
5.1.11 計(jì)數(shù)器 82
5.1.12 比較指令 87
5.1.13 RS觸發(fā)器指令 89
5.2 程序控制類指令 90
5.2.1 結(jié)束指令 90
5.2.2 暫停指令 91
5.2.3 看門(mén)狗指令 91
5.2.4 跳轉(zhuǎn)及標(biāo)號(hào)指令 92
5.2.5 循環(huán)指令 93
5.2.6 子程序 94
5.3 PLC的編程與應(yīng)用 98
5.3.1 梯形圖的編程規(guī)則 98
5.3.2 基本指令的簡(jiǎn)單應(yīng)用 99
實(shí)驗(yàn) 109
實(shí)驗(yàn)一 S7-200編程軟件的使用 109
實(shí)驗(yàn)二 三相電動(dòng)機(jī)控制 109
實(shí)驗(yàn)三 水塔水位自動(dòng)控制 110
思考與練習(xí) 110

第6章　S7-200 PLC順序控制指令及應(yīng)用
6.1 功能圖的基本概念及構(gòu)成規(guī)則 113
6.1.1 功能圖基本概念 113
6.1.2 功能圖的構(gòu)成規(guī)則 114
6.2 順序控制指令 114
6.2.1 順序控制指令介紹 114
6.2.2 順序控制指令的編程 114
6.2.3 使用說(shuō)明 116
6.3 功能圖多分支的分類處理 116
6.3.1 可選擇的分支與匯合 116
6.3.2 并行的分支與匯合 116
6.4 順序控制指令的應(yīng)用 119
6.4.1 順序控制程序設(shè)計(jì)的基本步驟 120
6.4.2 順序控制程序應(yīng)用舉例 120
實(shí)驗(yàn) 137
實(shí)驗(yàn)一 自動(dòng)送料車系統(tǒng)控制 137
實(shí)驗(yàn)二 多種液體自動(dòng)混合系統(tǒng)控制 139
思考與練習(xí) 140

第7章　S7-200 PLC的功能指令
7.1 傳送指令 141
7.1.1 單一數(shù)據(jù)傳送指令 141
7.1.2 數(shù)據(jù)塊傳送指令 141
7.1.3 字節(jié)立即傳送指令 142
7.1.4 字節(jié)交換指令 143
7.1.5 填充指令 144
7.2 移位與循環(huán)移位指令 144
7.2.1 移位指令 144
7.2.2 循環(huán)移位指令 145
7.2.3 移位寄存器指令 145
7.3 運(yùn)算指令 148
7.3.1 算術(shù)運(yùn)算指令 148
7.3.2 加1和減1指令 151
7.3.3 數(shù)學(xué)函數(shù)指令 152
7.3.4 邏輯運(yùn)算指令 153
7.4 表功能指令 155
7.4.1 填表指令 155
7.4.2 表取數(shù)指令 156
7.4.3 表查找指令 157
7.5 轉(zhuǎn)換指令 158
7.5.1 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令 158
7.5.2 編碼和譯碼指令 160
7.5.3 段碼指令 162
7.5.4 ASCII碼轉(zhuǎn)換指令 162
7.6 中斷指令 165
7.6.1 中斷事件 165
7.6.2 中斷指令類型與說(shuō)明 167
7.6.3 中斷程序示例 167
7.7 高速計(jì)數(shù)器指令 169
7.7.1 高速計(jì)數(shù)器指令類型與說(shuō)明 169
7.7.2 高速計(jì)數(shù)器的工作模式 169
7.7.3 高速計(jì)數(shù)器的控制 170
7.7.4 高速計(jì)數(shù)器的使用 171
7.8 高速脈沖輸出指令 174
7.8.1 脈沖輸出指令及輸出方式 174
7.8.2 高速脈沖的控制 175
7.8.3 PTO的使用 176
7.8.4 PWM的使用 181
7.9 PID回路指令 184
7.9.1 PID回路指令及轉(zhuǎn)換 184
7.9.2 PID指令的操作 186
7.10 時(shí)鐘指令 188
7.10.1 時(shí)鐘指令類型與說(shuō)明 188
7.10.2 時(shí)鐘指令應(yīng)用 189
實(shí)驗(yàn) 189
實(shí)驗(yàn)一 五星彩燈 189
實(shí)驗(yàn)二 八段數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn) 190
實(shí)驗(yàn)三 模擬量控制 191
思考與練習(xí) 192

第8章　S7-200 PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用
8.1 S7-200 通信與網(wǎng)絡(luò) 193
8.1.1 S7-200系列網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu) 193
8.1.2 S7-200 PLC網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 195
8.1.3 網(wǎng)絡(luò)部件 199
8.1.4 網(wǎng)絡(luò)配置實(shí)例 201
8.2 S7-200通信指令 202
8.2.1 網(wǎng)絡(luò)讀/寫(xiě)指令 203
8.2.2 配置PPI網(wǎng)絡(luò)通信舉例 204
8.2.3 發(fā)送與接收指令 207
8.2.4 USS通信指令 210
8.3 中文TD-200組態(tài)簡(jiǎn)介 211
實(shí)驗(yàn) 214
實(shí)驗(yàn) S7-200通信配置 214
思考與練習(xí) 215

第9章　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 217
9.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 219
9.2.1 呼車控制 219
9.2.2 窯溫模糊控制設(shè)計(jì) 222
9.2.3 步進(jìn)電機(jī)的定位控制 224
9.2.4 讀取條形碼閱讀器信息的控制 233
思考與練習(xí) 235

第10章　STEP7-Micro/WIN32編程軟件的使用
10.1 硬件連接及軟件安裝 236
10.1.1 硬件連接 236
10.1.2 軟件安裝 236
10.1.3 參數(shù)設(shè)置 236
10.2 編程軟件的主要功能 237
10.2.1 基本功能 237
10.2.2 主界面 237
10.2.3 系統(tǒng)組態(tài) 240
10.3 編程軟件的使用 240
10.3.1 程序文件操作 240
10.3.2 程序的編輯 241
10.4 調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控 244
10.4.1 選擇掃描次數(shù) 244
10.4.2 狀態(tài)圖表監(jiān)控 244
10.4.3 運(yùn)行模式下的編輯 245
10.4.4 程序監(jiān)視 246
10.5 S7-200仿真軟件的使用 246

第11章　PLC工業(yè)組態(tài)控制及其應(yīng)用
11.1 S7-200 PLC控制機(jī)械手運(yùn)行的組態(tài)過(guò)程 249
11.1.1 制作工程畫(huà)面 249
11.1.2 根據(jù)控制要求編寫(xiě)PLC程序 253
11.1.3 組態(tài)畫(huà)面 255
11.1.4 與PLC設(shè)備連接 257
11.1.5 PLC設(shè)備通信調(diào)試 260
11.1.6 利用腳本程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的控制 260
11.2 S7-200 PLC控制的立體車庫(kù)模型MCGS組態(tài)監(jiān)控 268
11.2.1 立體車庫(kù)模型監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分 268
11.2.2 策略與腳本程序的解析 271
實(shí)驗(yàn) 273
實(shí)驗(yàn)一 利用MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的控制 273
實(shí)驗(yàn)二 利用MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打包控制 274

附錄1　常用電氣圖形符號(hào)與文字符號(hào)
附錄2　S7-200 PLC快速參考信息
參考文獻(xiàn)