可编程控制器简明教程计算机与互联网

第1章 概述1
1.1 可编程序控制器概述
1.1.1 可编程序控制器的诞展
1.1.2 可编程序控制器的发展
1.2 可编程序控制器的定义及特点
1.2.1 可编程序控制器的定义
1.2.2 可编程序控制器的特点
1.3 可编程序控制器的分能
1.3.1 可编程序控制器的分类
1.3.2 可编程序控制能
1.4 可编程序控制器的技术指标和应用
1.4.1 可编程序控制器的技术指标
1.4.2 可编程序控制器的应用
思考与练br/>第2章 继电器、接触器控制系统
2.1 常用低压电器
2.1.1 接触器
2.1.2 继电器
2.1.3 常用的开关电器
2.1.4 熔断器
2.1.5 主令电器
2.1.6 常用低压电器故障的排除
2.2 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则
2.2.1 常用电气设备图形符号及文字符号
2.2.2 电气原理图
2.2.3 电气元件布置图
2.2.4 电气安装接线图
2.3 三相异步电动机电气控制线路
2.3.1 三相异步电动机的基本控制电路
2.3.2 三相异步电动机的启动控制电路
2.3.3 异步电动机的制动控制电路
思考与练br/>第3章 PLC控制系统
3.1 控制系统概述
3.2 PLC控制系统的分类
3.3 PLC控制系统的硬件系统
3.3.1 可编程控制器
3.3.2 输入/输出设备
3.3.3 外部设备
3.3.4 扩展模块
3.4 PLC控制系统的软件系统
3.4.1 系统程序
3.4.2 用户程序
3.5 可编程序控制器（主机）的工作原理
3.5.1 可编程控制器的基本概念
3.5.2 可编程控制器的工作过程
3.5.3 可编程序控制器PLC控制系统的工作原理
3.5.4 PLC控制系统的中断处理
3.6 可编程序控制器的编程语言
3.6.1 梯形图
3.6.2 指令表
3.6.能块图
3.6.4 能流程图
3.7 可编程序控制器的程序
3.7.1 逻辑块
3.7.2 数据块
3.7.3 参数块
3.8 可编程序控制器的程序结构
3.8.1 线性化程序
3.8.2 结构化程序
3.9 PLC控制系统设计
思考与练br/>第4章 SIMATIC S7-300系列PLC
4.1 概述
4.2 SIMATIC S7-300系列PLC的基本构成
4.2.1 SIMATIC S7-300 PLC的能
4.2.2 SIMATIC S7-300 PLC的基本构成
4.2.3 S7-300 PLC的硬件配置
4.2.4 S7-300 PLC模块的地址
4.2.5 S7-300 PLC的存储器
4.3 S7-300 系列PLC模块
4.3.1 电源模块
4.3.2 CPU模块
4.3.3 接口模块
4.3.4 数字量模块（DI/DO）
4.3.5 模拟量模块（AI/AO）
4.3.能模块
4.3.7 通信模块
4.3.8 特殊模块及其他
4.4 S7-300模块的电流耗率损耗
思考与练br/>第5章 基本指令系统及编程
5.1 指令结构
5.1.1 指令
5.1.2 操作数的存储
5.1.3 状态字结构及其含义
5.2 位逻辑指令
5.2.1 位逻辑运算指令
5.2.2 位操作指令
5.2.3 位测试指令
5.2.4 位逻辑指令编程举例
5.2.5 触点的串并联组合
5.3 寻址方式
5.3.1 立即寻址
5.3.2 直接寻址
5.3.3 存储器间接寻址
5.3.4 寄存器间接寻址
5.4 定时器
5.4.1 定时器概述
5.4.2 定时器的种类和定时特点
5.4.3 定时器启动指令
5.4.4 定时器指令的使用
5.4.5 定时器编程举例
5.5 计数器
5.5.1 计数器概述
5.5.2 计数器种类和计数特点
5.5.3 计数器指令
5.5.4 计数器指令的使用
5.5.5 计数器编程举例
5.6 数据处理指令
5.6.1 装入和传送指令
5.6.2 方块传送指令
5.6.3 比较指令
5.6.4 移位和循环移位指令
5.7 转换指令
5.7.1 BCD与整数间的转换
5.7.2 整数转换为长整数
5.7.3 实数和长整数间的转换
5.7.4 数的取反和求补
5.7.5 累加器和地址寄存器操作指令
5.8 数据运算指令
5.8.1 加、减、乘、除算术运算指令
5.8.2 实数算术运算
5.8.3 字逻辑运算指令
5.9 控制指令
5.9.1 逻辑控制指令
5.9.2 程序控制指令
5.9.3 主控继电器指令
思考与练br/>第6章 PLC控制系统设计及应用举例
6.1 PLC控制系统设计概述
6.1.1 PLC控制系统设计原则
6.1.2 系统设计和调试的主要步骤
6.1.3 控制系统设计的内容
6.2 PLC的处理速度应满足实时控制的要求
6.3 PLC应用系统设计实例
6.3.1 十字路通信号灯PLC控制系统设计
6.3.2 PLC控制起重机动作机构设计
思考与练br/>第7章 实验与实训
7.1 S7-300PLC编程软件STEP 7
7.1.1 安装STEP 7
7.1.2 SIMATIC Manager（管理器）窗口
7.1.3 启动和退出SIMATIC Manager
7.1.4 建立项目
7.1.5 设置参数
7.1.6 硬件组态的保存、和上传
7.1.7 编辑程序
7.1.8 保存、程序
7.1.9 测试程序
7.1.10 编辑器的设置
7.1.11 结构化编程
7.1.12 中断组织块
7.2 实验项目
7.2.1 STEP 7的使用环境及S7-300的组态
7.2.2 简单位逻辑控制
7.2.3 定时器指令
7.2.4 计数器指令
7.2.5 数据运算指令
7.2.6 数据处理指令
7.2.7 结构化程序设计
7.3 实训项目
7.3.1 双门通道控制
7.3.2 化学反应器的PLC控制
7.3.3 传送带控制
7.3.4 装卸料小车多方式运行的PLC控制273
7.3.5 水泵控制
7.3.6 水箱水位控制
7.3.7 自动药片装瓶机控制
7.3.8 全自动洗衣机的PLC控制
7.3.9 某电动单梁起重机质量检测系统的PLC控制
7.3.10 三层电梯的PLC控制
参考文献

    可编程控制器(programmable controller，PLC)是融计算机(computer)技术、控制(controller)技术和通信(communication)技术(即3C技术)为一体。专门为工业环境下应用而设计的工业控制装置，能强、可靠性高、能耗低、维护方便、使用灵活和易于学程简单等优点。它替代了继电一接触器控制一代通用的主要工业控制装置年来在世界范围内的冶金、机械制造、化工、交通运输等诸多领域的应用越来越广泛。

    自1969年PLC问世以来，随着科学技术的不断发展，PLC的产品不断更新换代，厂家争相生产PLC产品。目前在我国，西门-7"公司的S7—300／400系列PLC在大中型规模的PLC产品市场中占有率高，在各行各业中的应用广泛。为了使读者，尤其是初学者，能够尽快地学握PLC控制系统的设计方法和步骤、编程方法，我们编写了本书。本书以西门子公司S7—300系列PLC作为样机。作结了多年从事2"-科教育教学的经验，整理了有关的教学资料，并根据教学要求及人们学惯和特点，以培养和提高读者的PLC应用能力为目标。书中采用循序的方法，在重要的知识点都配合了相应的例题，图文并茂，深入浅出地讲解了可编程控制器的工作原理、硬件的结构、软件的组成、指令系统、通信与网络等，以及s7—300／400的编程软件STEP 7的使用方法。并且介绍了s7—300系列PLC的新的产品。每章还配有适当的思考题帮助读者加深理解相关内容。使读者学有所得，有成就感，不断提趣。可编程控制器是一门实用性极强的专业技术课程，PLC控制系统的应用的主要内客就是如何利用PLC来控制电机和其他执行电器的动作，因此，书后还设有实验与实训的有关内容和训练项目。采用这些实验与实训的训练项目对读行分析问题和解决问题的能力的培养，提高PLC的应用能力。

    全书共分为8章。第l章为概述，介绍了可编程控制器的产展、分类和特点及应用等；第2章为继电器、接触器控制系统，介绍了常用低压电器、各种接触嚣和继电器、常用的典型的继电嚣、接触嚣控制系统电路原理图的设计；第3章为PLC控制系统，介绍了PLC控制系统的组成和分类、PLC控制系统的硬件和软件系统、可编程控制器的工作原理、PLC控制系统的设计步骤等；第4章为SIMATIC s7．300系列PLC，介绍了S7—300系列PLC的硬件结构特点、各种模能和技术特性I第5章为基本指令系统及编程·主要介绍了s7—300的指令系统梯形图指令、指令表指能和用法，编程方法；第6章为PLC控制系统设计及应用举例，介绍PLC控制系统的设计方法，并辅以实例说明；第7章为实验与实训，介绍了s7·300／400的编程软件STEP 7的使用方法、实验与实训的训练项目。

    本书由杨编，第pan style="font-family:微软雅黑">章及第2章由李润生编写。

    本书参考了许多同行的论著，在此谨致谢意。

    由于编者有限，书中难免会有错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。

概    述pan style="font-family:微软雅黑">．pan>可编程序控制器概述1 pan>．1  可编程序控制器的诞生与命名

  pan style="font-family:微软雅黑">．可编程序控制器的诞生

  20世纪60年代初可编程序控制器问世以前，在工业控制领域中占地位的是继电器控制。该控制装置由继电器、接触器或电子元器件组成，用导线将这些元器件按照一定的工作程序连接在一起的·以完成一定的能。这种控制装置对生产工艺多变的系统适应性差，能只要稍微变化，就需要增减元器件、改变接线、对元器件重新组合，改变硬件结构等。这造成了时间和资金的严重浪费。这种控制装置具有如下特点：体积大；接线复杂，不易改变能l生产周期长，费工费时l耗电多，存在大量的机械触点，可靠性差；使用寿命短；运行速度慢；存在动作延时和滞后的现象，难以实现控制；并需要定时和不定时行检修和维护。

    当时美国汽车制造业竞争激烈，新产品的开发周期越来越短，而自动生产线的控制装置是由继电器、接触器或电子元器件组成，难以适应这种频繁变动的要求。因此1 968年，美国通用汽车(General Motors corporatl’on，GM)公司，为了适应产品不断更新换代的需要，提出了研制新型逻辑顺序控制装置的一种设想：把计算能完善、通用性好、使用灵活等优点与继电器控制系统的简单易懂、操作方便等优点相结合，制成一种通用的控制装置。这种装置采用面向控制过程、面向对象的语言编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。这样在每次汽车改型或改变工艺流程时可不改动原有继电器柜内的接线，以降低生产成本。缩短新产品的开发周期。GM还提出了该装置的研制要求，即10项招标技术指标。其主要内容如下t

    (pan style="font-family:微软雅黑">编程简单·可以在现场方便地对程行编辑和修改。

    (2)所有系统单元必须能在工厂内无特殊支持的设备、硬件及环境条件下运行。

    (3)系统的维修必须简单易行，采用模块化结构。

    (4)装置的体积应小于原有继电器控制柜的体积，能耗也应比较少。

    (5)必须能与中央数据收集处理系行通信，以便监视系统的运行状态和运行情况。

    (6)输入开关量可以是已有的标准控制系统的按钮和限位开关的交流115 V电压信号。

    (7)输出信号为交流电，电压、电流分别在115 V、2 A以上，必须能直接驱动接触器和电磁阀线圈。

    (8)具有灵活的扩展能力。

    (9)在购买和安装费用上，应与继电器控制系统相比，具有较高的性能价格比。

    (10)用户存储器容量至少在4 KB以r(根据当时的汽车装配过程的要求提出)。

    从上述pan style="font-family:微软雅黑">项指标可以看出，它实际上就是当今可编程序控制器基能。将它们归纳一下，其核心为以下4点：

    (pan style="font-family:微软雅黑">用计算机代替继电器控制盘。

    (2)用程序代替硬件接线。

    (3)输人／输出可与外部装置直接连接。

    (4)结构易于扩能易于改变。

    根据以上设想，1969年美国数字设备公司(I)Ec公司)研制出了世界t台可编程序控制器，型号是PDP一14，并在GM公司的汽车自动装配生产线L获。

    2．可编程序控制器的命名

    可编程序控制器的诞生是用来替代继电器控制装置的．初的可编程序控制器只能对开关行逻辑控制和定时、计数。因此，人们称它为可编程序逻辑控制器(programmablelogi(：controller，PLC)。简称PLC。随着科学技术的发展，可编程序控制能不断完善，能已经远远不止于逻辑控制了，还可行模拟量的控制、数据运算和数据处理、通信联网等，因此人们改称它为可编程序控制器(programmable controller，Pc)。但是，由于个人计算机(Personal computer)的简称也为Pc，为了避免混淆，仍将PLc作为可编程序控制器的简称。pan>．1 12可编程序控制器的发展

    可编程序控制器是由继电器逻辑控制系统发展而来的，继电器在控制系统中主要起两种作用：一是逻辑运算，二是弱电控制强电。PLc是将3c(compIJter，controller，communication)技术，即计算机技术、自动控制技术、通信网络技术融为一体的一种新型的工业控制装置。在数据处理、顺序控制方面具有一定优势。

    PLC一经问世就取得，在工业界产生了巨大影响，世界各地的可编程序控制器的研发人员和机构纷纷不惜巨资从美国这项新技术，不断完善可编程序控制能．并研制开发出了不同系列的产品。从台可编程序控制器问世以来，能从只能做开关量的逻辑控制和定时、计能，到具有模拟量的能、数据的运算和数据的处能、智能控能、过程控能、实时监能、通信联能等。可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数宁技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求，也了它们的发展。

    20世纪70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使PLc从开关量的逻辑控制扩展到数宁控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制装置......