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第1章 常用低压电器1

1.1 低压电器的定义及分类1

1.2 电磁式电器的组成与工作原理2

1.2.1 电磁机构2

1.2.2 触点系统5

1.2.3 灭弧系统6

1.3 接触器8

1.3.1 接触器的组成及工作原理8

1.3.2 接触器的分类8

1.3.3 接触器的主要技术参数10

1.3.4 接触器的选择与使用10

1.3.5 接触器的图形符号与文字符号11

1.4 继电器11

1.4.1 继电器的分类和特性11

1.4.2 电磁式继电器12

1.4.3 时间继电器13

1.4.4 热继电器15

1.4.5 速度继电器19

1.4.6 固态继电器19

1.5 主令电器21

1.5.1 控制按钮21

1.5.2 行程开关22

1.5.3 接近开关23

1.5.4 万能转换开关24

1.6 信号电器25

1.7 开关电器26

1.7.1 刀开关26

1.7.2 低压断路器27

1.8 熔断器29

1.8.1 熔断器的结构和工作原理29

1.8.2 熔断器的类型30

1.8.3 熔断器的主要技术参数31

1.8.4 熔断器的选择32

1.9 电磁执行器件32

1.9.1 电磁铁33

1.9.2 电磁阀33

1.9.3 电磁制动器34

习题与思考题34

第2章 基本电气控制电路36

2.1 电气控制电路的绘制原则及标准36

2.1.1 电气图中的图形符号及文字符号36

2.1.2 电气原理图的绘制原则37

2.1.3 电气安装接线图39

2.1.4 电气元器件布置图40

2.2 交流电动机的基本控制电路40

2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路40

2.2.2 三相笼型异步电动机减压起动控制电路47

2.2.3 三相绕线转子异步电动机起动控制电路49

2.2.4 三相笼型异步电动机制动控制电路50

2.2.5 三相笼型异步电动机调速控制电路53

2.2.6 组成电气控制电路的基本规律55

2.2.7 电气控制电路中的保护环节55

2.3 典型生产机械电气控制电路的分析57

2.3.1 电气控制电路分析的基础57

2.3.2 电气原理图阅读分析的方法与步骤57

2.3.3 C650型卧式车床电气控制电路的分析58

2.4 电气控制电路的一般设计法61

2.4.1 一般设计法的主要原则61

2.4.2 一般设计法中应注意的问题62

2.4.3 一般设计法控制电路举例62

习题与思考题63

第3章 可编程序控制器概述65

3.1 PLC的产生及定义65

3.1.1 PLC的产生65

3.1.2 PLC的定义66

3.2 PLC的发展与应用66

3.2.1 PLC的发展历程66

3.2.2 PLC的发展趋势67

3.2.3 PLC的应用领域69

3.3 PLC的特点71

3.4 PLC的分类72

3.4.1 按结构形式分类72

3.4.2 按功能分类74

3.4.3 按I/O点数分类75

3.4.4 按生产厂家分类75

3.5 PLC的硬件结构和各部分的作用75

3.6 PLC的工作原理78

3.6.1 PLC控制系统的组成78

3.6.2 PLC循环扫描的工作过程79

3.6.3 PLC用户程序的工作过程80

3.6.4 PLC工作过程举例说明81

3.6.5 输入、输出延迟响应81

3.6.6 PLC对输入、输出的处理规则83

习题与思考题84

第4章 S7-200 SMART PLC的接口模块与系统配置85

4.1 S7-200 SMART PLC控制系统的基本构成85

4.2 S7-200 SMART PLC的扩展模块89

4.2.1 数字量扩展模块89

4.2.2 模拟量扩展模块92

4.2.3 信号板94

4.3 S7-200 SMART PLC的系统配置95

4.3.1 最大I/O配置的限制条件95

4.3.2 扩展模块的编址96

4.3.3 内部电源的负载能力97

习题与思考题98

第5章 S7-200 SMART PLC的基本指令及应用99

5.1 PLC的编程语言99

5.2 数据类型与存储区域100

5.2.1 数制100

5.2.2 数据类型与范围101

5.2.3 存储器与存储区102

5.3 S7-200 SMART PLC的编程元件103

5.3.1 编程元件的分类104

5.3.2 编程元件的地址范围108

5.4 寻址方式109

5.5 程序结构与编程规约111

5.5.1 程序结构111

5.5.2 编程的一般规约111

5.6 S7-200 SMART PLC的基本指令113

5.6.1 位逻辑指令113

5.6.2 立即I/O指令115

5.6.3 逻辑堆栈指令116

5.6.4 取反指令与空操作指令119

5.6.5 正／负跳变指令119

5.6.6 定时器指令120

5.6.7 计数器指令124

5.6.8 比较指令126

5.6.9 移位寄存器指令127

5.6.10 顺序控制继电器指令129

5.7 典型控制环节的PLC程序设计131

5.7.1 单向运转电动机起、停控制程序132

5.7.2 单按钮起、停控制程序132

5.7.3 具有点动调整功能的电动机起、停控制程序133

5.7.4 电动机的正、反转控制程序133

5.7.5 大功率电动机的星-三角减压起动控制程序134

5.7.6 闪烁控制程序136

5.7.7 瞬时接通／延时断开程序136

5.7.8 定时器、计数器的扩展程序137

5.7.9 高精度时钟程序137

5.7.10 多台电动机顺序起、停控制程序138

5.7.11 故障报警程序141

5.8 梯形图编写规则142

习题与思考题144

第6章 S7-200 SMART PLC的功能指令与应用146

6.1 S7-200 SMART PLC的基本功能指令146

6.1.1 数据传送指令146

6.1.2 数学运算指令149

6.1.3 数据处理指令157

6.2 程序控制指令172

6.2.1 有条件结束指令172

6.2.2 暂停指令172

6.2.3 监视定时器复位指令172

6.2.4 跳转与标号指令173

6.2.5 循环指令173

6.3 局部变量表与子程序174

6.3.1 局部变量表174

6.3.2 子程序175

6.4 中断程序与中断指令177

6.4.1 中断程序177

6.4.2 中断指令177

6.5 PID指令及应用181

6.5.1 PID回路指令及应用181

6.5.2 PID向导186

6.5.3 PID参数自整定189

6.5.4 S7-200 SMART PLC结合智能仪表实现PID控制192

习题与思考题195

第7章 S7-200 SMART PLC的通信及网络197

7.1 SIEMENS工业自动化网络197

7.1.1 SIEMENS PLC网络的层次结构197

7.1.2 网络通信设备198

7.1.3 网络通信协议200

7.1.4 通信连接202

7.2 以太网通信及应用203

7.2.1 以太网通信概述203

7.2.2 S7-200 SMART CPU之间的通信203

7.2.3 S7-200 SMART CPU与SMART LINE触摸屏之间的通信207

7.3 自由口通信及应用213

7.3.1 自由口通信概述213

7.3.2 自由口通信指令213

7.3.3 自由口通信应用实例218

7.4 Modbus RTU通信及应用225

7.4.1 Modbus RTU通信概述225

7.4.2 Modbus RTU主站指令与从站指令226

7.4.3 Modbus RTU通信应用实例一230

7.4.4 Modbus RTU通信应用实例二233

7.5 USS通信及应用236

7.5.1 USS通信概述236

7.5.2 USS指令介绍237

习题与思考题241

第8章 S7-200 SMART PLC在运动控制中的应用242

8.1 高速I/O指令242

8.1.1 高速计数器指令242

8.1.2 高速脉冲输出指令249

8.2 S7-200 SMART PLC在开环运动控制中的应用254

8.2.1 运动控制255

8.2.2 运动控制指令260

8.2.3 S7-200 SMART PLC运动控制应用实例262

8.3 S7-200 SMART PLC在变频调速系统中的应用264

8.3.1 变频器多段调速控制265

8.3.2 变频器模拟量调速266

8.3.3 USS协议与变频器的通信调速268

习题与思考题271

第9章 PLC控制系统设计与应用实例272

9.1 PLC控制系统设计的内容与步骤272

9.1.1 PLC控制系统设计的内容272

9.1.2 PLC控制系统设计的步骤272

9.2 PLC控制系统的硬件配置274

9.2.1 PLC机型的选择274

9.2.2 开关量I/O模块的选择276

9.2.3 模拟量I/O模块的选择277

9.3 PLC控制系统梯形图程序的设计277

9.3.1 经验设计法277

9.3.2 顺序控制设计法与顺序功能图279

9.4 顺序控制梯形图的设计方法282

9.4.1 置位／复位指令编程282

9.4.2 顺序控制继电器指令编程284

9.4.3 具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法287

9.5 PLC在工业控制系统中的典型应用实例292

9.5.1 节日彩灯的PLC控制292

9.5.2 恒温控制294

9.5.3 基于增量式旋转编码器和PLC高速计数器的转速测量299

9.5.4 室内游泳池水处理系统PLC控制301

习题与思考题315

第10章 STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件功能与使用316

10.1 软件安装及硬件连接316

10.1.1 软件安装316

10.1.2 基本功能316

10.1.3 主界面功能介绍317

10.2 编程软件的使用319

10.2.1 创建项目319

10.2.2 系统组态320

10.2.3 通信连接324

10.2.4 程序的编辑与下载325

10.2.5 程序的预览与打印输出329

10.3 程序的监控与调试330

10.3.1 程序状态监控330

10.3.2 用状态表监控程序332

10.3.3 在RUN模式下编辑程序334

10.3.4 写入与强制操作334

10.3.5 扫描次数的选择336

10.3.6 S7-200 SMART的出错处理336

附录338

附录A常用低压电器的图形符号及文字符号338

附录B部分特殊存储器（SM）的含义339

附录C实验指导书341

实验1异步电动机的正、反转控制（含两地控制）341

实验2运料小车自动往返继电器-接触器控制342

实验3 S7-200 SMART PLC初识345

实验4运料小车自动往返程序控制347

实验5三级带式输送机的程序控制349

实验6深孔钻及三工位运料小车程序控制351

实验7彩灯的程序控制352

实验8交通信号灯的程序控制353

实验9 PID恒温控制353

实验10 PLC控制电动机变频调速系统356

实验11 PLC的通信与网络实验360

附录D课程设计指导书361

附录E课程设计任务书362

题1交通高低峰分段运行、数显倒计时交通信号灯控制程序设计362

题2 PLC控制变频调速系统程序设计364

参考文献367