PLC及電氣控制（簡體書）

《PLC及電氣控制》以歐姆龍CJ1系列PLC和西門子S7-200/300系列PLC為代表機型，從實際應用出發，在介紹常用低壓電器和電氣控制線路基本環節的基礎上，介紹PLC的基本原理、基本指令和功能指令的用法，梯形圖程序設計，歐姆龍和西門子編程支持軟件，模擬量輸入，輸出，PLC通信網絡等知識。
全書以PLC應用為主線，從繼電器控制到PLC控制，從基本指令介紹到功能指令的應用，從開關量輸入／輸出到模擬量應用，從程序設計到應用實例，從單機控制到聯網控制，通過具體的應用案例詳細介紹PLC的基本原理、常用指令、程序設計、應用案例、通信網絡等知識。全書內容精心安排，章節編排由淺入深，文字敘述通俗易懂，重點突出，難點分散，易教易學，理論聯系實際，具有較強的實用性。
《PLC及電氣控制》可作為高等院校機械設計制造及其自動化、機械電子工程、測控技術及儀器、電氣自動化以及相關專業的教學用書，還可供有關工程技術人員參考。

《PLC及電氣控制》是普通高等教育機械類“十二五”規劃系列教材。

第1章 常用低壓電器 （1）
1.1 刀開關與自動空氣開關 （1）
1.1.1 刀開關 （1）
1.1.2 組合開關 （2）
1.1.3 自動空氣開關 （2）
1.2 熔斷器 （4）
1.2.1 熔斷器的結構原理及分類 （4）
1.2.2 熔斷器的主要技術參數 （5）
1.2.3 常用熔斷器 （6）
1.2.4 熔斷器的選擇原則 （7）
1.3 按鈕與行程開關 （8）
1.3.1 按鈕 （8）
1.3.2 行程開關 （9）
1.4 接觸器 （10）
1.4.1 交流接觸器結構 （10）
1.4.2 交流接觸器工作原理 （11）
1.4.3 接觸器的技術參數及選用 （11）
1.5 繼電器 （13）
1.5.1 熱繼電器 （13）
1.5.2 中間繼電器與固態繼電器 （16）
1.5.3 時間繼電器 （17）
1.5.4 速度繼電器 （18）
1.5.5 磁保持繼電器 （19）
本章小結 （20）
思考題和習題 （20）

第2章 電氣控制線路基本環節 （22）
2.1 電氣圖基本知識 （22）
2.1.1 電氣原理圖 （28）
2.1.2 電氣元件布置圖 （29）
2.1.3 電氣設備接線圖 （29）
2.2 三相異步電動機的啟動控制 （30）
2.2.1 全電壓直接啟動控制 （30）
2.2.2 降壓啟動控制 （32）
2.3 三相異步電動機的正/反轉控制 （35）
2.3.1 接觸器互鎖正/反轉控制線路 （35）
2.3.2 雙重互鎖正/反轉控制線路 （36）
2.3.3 電動機正/反轉自動循環控制 （36）
2.4 三相異步電動機的制動控制 （37）
2.4.1 反接制動控制線路 （38）
2.4.2 能耗制動控制線路 （39）
2.5 順序啟/停控制與多地點控制 （40）
2.5.1 順序啟/停控制 （40）
2.5.2 多地點控制 （41）
本章小結 （41）
思考題和習題 （42）

第3章 PLC概述 （43）
3.1 從繼電器控制到PLC控制 （43）
3.2 PLC的主要特點 （44）
3.3 PLC控制系統與其他工業控制系統的比較 （45）
3.3.1 PLC控制系統與繼電器控制系統的比較 （45）
3.3.2 PLC控制系統與工業計算機控制系統的比較 （46）
3.4 PLC的發展趨勢 （47）
本章小結 （48）
思考題和習題 （48）

第4章 PLC的基本組成和工作原理 （49）
4.1 PLC的基本組成 （49）
4.1.1 CPU單元 （49）
4.1.2 存儲器 （50）
4.1.3 輸入/輸出單元 （50）
4.1.4 編程器 （53）
4.1.5 電源單元 （54）
4.2 PLC的工作原理與編程語言 （54）
4.2.1 PLC的基本工作原理 （54）
4.2.2 PLC的循環掃描工作過程 （55）
4.2.3 PLC的編程語言 （56）
4.3 PLC的分類方法 （57）
4.3.1 按結構形式分類 （57）
4.3.2 按控制規模分類 （58）
4.3.3 按控制功能分類 （58）
4.3.4 按生產廠家分類 （59）
4.4 歐姆龍PLC硬件系統 （59）
4.4.1 歐姆龍PLC的分類 （59）
4.4.2 CJ1系列PLC的硬件系統配置 （63）
4.5 西門子PLC硬件系統 （68）
4.5.1 西門子PLC的分類 （68）
4.5.2 S7-200系列PLC硬件系統配置 （69）
4.5.3 S7-300系列PLC硬件系統簡介 （73）
本章小結 （77）
思考題和習題 （78）

第5章 PLC基本指令及應用 （79）
5.1 歐姆龍PLC基本指令及應用 （79）
5.1.1 CJ1系列PLC的數據區及其功能 （79）
5.1.2 邏輯條件指令 （86）
5.1.3 輸出指令 （88）
5.1.4 定時器計數器指令 （91）
5.1.5 程序結束指令 （96）
5.2 西門子PLC基本指令及應用 （96）
5.2.1 S7-200 PLC編程基礎 （97）
5.2.2 S7-300系列PLC基本指令及應用 （112）
5.3 PLC基本指令應用舉例 （122）
5.3.1 電動機正/反轉控制 （122）
5.3.2 電動機星形-三角形啟動控制 （124）
5.3.3 周期性通/斷控制 （125）
5.3.4 小車自動往返運動控制 （126）
5.3.5 自動開關門控制 （128）
5.3.6 分段傳送帶電動機控制 （130）
5.3.7 液壓動力滑臺運動控制 （132）
5.3.8 三相電動機變頻調速控制 （134）
本章小結 （140）
思考題和習題 （140）

第6章 梯形圖程序設計 （143）
6.1 編制梯形圖程序的規則 （143）
6.2 梯形圖程序設計的步驟 （145）
6.3 經驗設計法 （149）
6.4 邏輯設計法 （153）
6.5 波形圖設計法 （156）
6.6 流程圖設計法 （158）
本章小結 （161）
思考題和習題 （161）

第7章 PLC的編程支持軟件 （162）
7.1 歐姆龍PLC編程支持軟件 （162）
7.1.1 CX-Programmer編程支持軟件概況 （162）
7.1.2 CX-Programmer編程軟件使用方法 （163）
7.1.3 CX-Programmer軟件的離線操作 （170）
7.1.4 CX-Programmer軟件的在線操作 （174）
7.2 西門子PLC編程支持軟件 （178）
7.2.1 S7-200編程軟件STEP7-Micro/WIN （178）
7.2.2 S7-300編程軟件STEP7 V5.4 （184）
本章小結 （190）
思考題和習題 （190）

第8章 PLC功能指令及應用 （191）
8.1 歐姆龍PLC功能指令及應用 （191）
8.1.1 歐姆龍PLC功能指令概述 （191）
8.1.2 分支與循環控制指令及應用 （200）
8.1.3 數據傳送指令及應用 （204）
8.1.4 數據移位指令及應用 （206）
8.1.5 數據比較指令及應用 （209）
8.1.6 數據轉換指令及應用 （214）
8.1.7 算術運算指令及應用 （215）
8.2 西門子PLC功能指令及應用 （221）
8.2.1 數據運算指令 （221）
8.2.2 數據處理指令 （225）
本章小結 （227）
思考題和習題 （228）

第9章 PLC的模擬量輸入與輸出 （229）
9.1 歐姆龍PLC模擬量模塊 （229）
9.1.1 CJ系列PLC模擬量輸入模塊及應用 （229）
9.1.2 CJ系列PLC模擬量輸出模塊及應用 （241）
9.2 西門子PLC模擬量模塊 （249）
9.2.1 西門子S7-200 PLC模擬量模塊 （249）
9.2.2 西門子S7-300模擬量模塊 （265）
本章小結 （272）
思考題和習題 （272）

第10章 PLC的通信網絡 （273）
10.1 歐姆龍 PLC通信網絡概述 （273）
10.1.1 歐姆龍 PLC網絡概述 （274）
10.1.2 Ethernet （277）
10.1.3 HOST Link （278）
10.1.4 Controller Link （279）
10.1.5 DeviceNet （283）
10.1.6 CompoNet （285）
10.2 西門子PLC通信網絡 （287）
10.2.1 西門子PLC網絡常用協議 （287）
10.2.2 S7-200 PLC在西門子網絡中的應用 （288）
10.2.3 S7-300 PLC在西門子網絡中的應用 （295）
10.3 PLC通信網絡舉例 （300）
10.3.1 污水處理系統對測控的要求 （300）
10.3.2 監控系統方案 （301）
10.3.3 監控網絡PLC的選擇 （302）
10.3.4 人機監控界面 （303）
本章小結 （304）
思考題和習題 （304）

第11章 PLC課程設計指導 （305）
11.1 PLC課程設計的目的與要求 （305）
11.2 PLC課程設計的一般過程 （306）
11.3 PLC課程設計參考課題 （307）
11.3.1 輸送帶的PLC控制設計 （307）
11.3.2 自動卸料爬斗PLC控制設計 （309）
11.3.3 大球、小球分揀傳送機械PLC控制設計 （310）
11.3.4 小區供水系統PLC控制設計 （311）
11.3.5 自動送料裝車系統PLC控制設計 （312）
11.3.6 箱體加工專用機床PLC控制設計 （313）
11.3.7 兩工位鉆孔攻絲組合機床PLC控制設計 （315）
11.3.8 多工步機床PLC控制設計 （317）

污水處理工程是解決水污染問題的重要手段之一，在污水處理工程中對污水處理工藝和設備進行自動檢測、控制、管理是提高污水處理效率、降低能耗的關鍵。污水處理工藝不同，對控制、監測的要求也會有所不同。本節以間歇式活性污泥法（簡稱SBR法）污水處理為例說明PLC通信網絡在污水處理系統中的應用。
10.3 1污水處理系統對測控的要求
（1）系統控制室設備處于污水處理廠的中控樓，屬于廠級控制。
（2）系統應具有“現場自動控制”“遠程控制”和“手動控制”工作模式。正常情況下處于“現場自動控制”模式；“遠程控制”模式主要用于在異常情況下，由中控室直接干預設備運行；在“手動控制”模式下，系統僅用于監視設備的工作狀態。
（3）污水廠自控系統負責污水廠運行的監控和管理，實現進水泵房、沉沙池、SBR池、出水泵房、脫水機和鼓風機房等子系統運行的自動控制以及主要工藝參數和設備工作狀態的監視。
進水泵房控制子系統：被控設備有粗、細格柵機和潛水泵，被測參數有進水pH值和溫度，進水池液位，粗、細格柵機和潛水泵的電流等。
沉沙池控制子系統：被控設備有砂水分離器、沖砂機和提升機。PLC可控制沉沙池各種設備的啟動／停止，并采集設備的運行狀態，傳送給上位計算機。
SBR池控制子系統：PLC采集溶解氧、超聲波液位檢測、氧化.還原點位、電磁流量計等被測參數，控制各種工藝設備如電動閥門、潷水器、水下攪拌器、回流污泥泵等工作，實現進水控制、循環控制，完成污水處理。
鼓風機房控制子系統：根據SBR池中溶解氧值自動調節鼓風機的變頻器來控制空氣量，保證SBR池中的空氣量使生物處理過程能夠順利進行。在保證生物池內空氣需求量和滿足曝氣管最低壓力值的前提下，盡可能節省能耗。
出水泵房控制子系統：被測參數有pH值、溫度、溶解氧、流量計、出水池液位和潛水泵電流等，被控設備是潛水泵。根據出水池中的液位高低自動控制多臺水泵的啟動和停止。同時系統累積各臺水泵的運行時間，自動輪換水泵，保證各臺水泵累積運行時間基本相等，使系統保持在最佳狀態。