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第1章 电气控制中常用低压电器1

1.1 电磁式低压电器基本知识1

1.1.1 电器的概念和分类1

1.1.2 电磁式低压电器1

1.2 接触器6

1.2.1 交流接触器7

1.2.2 直流接触器10

1.3 继电器10

1.3.1 电磁式继电器11

1.3.2 时间继电器12

1.3.3 热继电器13

1.3.4 速度继电器17

1.4 低压断路器18

1.4.1 低压断路器结构及工作原理18

1.4.2 低压断路器的参数19

1.4.3 低压断路器的选用19

1.4.4 低压断路器典型产品19

1.5 熔断器20

1.5.1 熔断器结构与类型20

1.5.2 熔断器符号与型号表示21

1.5.3 熔断器的特性和技术参数21

1.5.4 熔断器的选择22

1.6 主令电器22

1.6.1 控制按钮23

1.6.2 行程开关与接近开关24

1.6.3 转换开关26

1.6.4 主令控制器27

1.7 项目实训——常用低压电器的选用和装配28

思考练习题32

第2章 电气控制线路分析与设计33

2.1 电气控制系统图33

2.1.1 电气控制系统图概念及分类33

2.1.2 常用电气图形和文字符号34

2.2 三相异步电动机典型控制线路39

2.2.1 三相异步电动机基本控制线路39

2.2.2 三相异步电动机点动与多地控制40

2.2.3 三相异步电动机正反转控制线路40

2.3 三相异步电动机降压起动控制43

2.3.1 Y-Δ降压起动控制线路43

2.3.2 软起动器及其使用43

2.4 三相异步电动机变极调速控制46

2.4.1 变极调速原理46

2.4.2 双速极对数调速控制47

2.4.3 三速电动机的控制48

2.5 三相异步电动机制动控制49

2.5.1 能耗制动控制电路49

2.5.2 电动机反接制动控制51

2.6 电气控制线路的分析52

2.6.1 电气控制线路的分析方法52

2.6.2 电气控制线路实例分析53

2.7 电气控制系统的设计55

2.7.1 电气控制系统的设计原则55

2.7.2 经验设计法55

2.7.3 逻辑设计法55

2.7.4 电气控制设计中应注意的问题56

2.7.5 电气控制线路设计实例57

2.8 项目实训——电动机顺序控制线路的安装与调试61

思考练习题64

第3章 可编程控制器结构及组态65

3.1 PLC的概念65

3.1.1 PLC的产生65

3.1.2 PLC的定义66

3.1.3 PLC的发展历程66

3.1.4 PLC的特点67

3.2 PLC的基本结构与工作原理68

3.2.1 PLC的基本结构68

3.2.2 PLC的性能指标71

3.2.3 PLC的分类72

3.2.4 PLC的工作原理73

3.3 S7-1200 PLC的硬件组成75

3.3.1 S7-1200 PLC产品定位75

3.3.2 S7-1200 PLC的硬件结构76

3.3.3 S7-1200 CPU工作模式80

3.4 S7-1200存储器及其寻址81

3.4.1 S7-1200存储器与数据存储81

3.4.2 S7-1200存储器寻址84

3.5 TIA portal组态软件的使用86

3.5.1 TIA博途软件介绍86

3.5.2 博途软件界面视图87

3.6 S7-1200 PLC的项目组态89

3.6.1 硬件设备组态90

3.6.2 程序编译和运行95

3.7 PLC的编程语言99

3.7.1 梯形图99

3.7.2 功能块图101

3.7.3 指令表101

3.7.4 结构文本102

3.7.5 顺序功能图102

3.8 项目实训——STEP7中项目的建立102

思考练习题107

第4章 S7-1200 PLC数据结构和编程指令109

4.1 PLC的数据类型109

4.1.1 基本数据类型109

4.1.2 复杂数据类型110

4.1.3 参数类型112

4.1.4 系统数据类型113

4.1.5 硬件数据类型113

4.2 S7-1200块结构与程序构成114

4.2.1 S7-1200的块结构114

4.2.2 程序结构类型116

4.3 S7-1200基本指令及使用118

4.3.1 位逻辑指令118

4.3.2 定时器指令123

4.3.3 计数器指令127

4.3.4 比较指令129

4.3.5 数学运算指令131

4.3.6 移动指令133

4.3.7 转换操作134

4.3.8 移位和循环移位指令135

4.3.9 字逻辑指令137

4.3.10 程序控制指令138

4.4 扩展指令140

4.4.1 日期时间指令140

4.4.2 字符串指令142

4.4.3 中断指令146

4.4.4 脉冲指令149

4.5 项目实训——步进电机的PLC控制155

思考练习题158

第5章 S7-1200 PLC程序设计159

5.1 经验设计法编程159

5.1.1 经验设计法的特点159

5.1.2 从电路原理图到梯形图的转化159

5.1.3 PLC编程原则161

5.2 顺序功能图设计法163

5.2.1 顺序控制设计的概念163

5.2.2 起保停方法实现顺序控制设计166

5.2.3 置位复位指令实现顺序控制设计171

5.3 模块化编程174

5.3.1 模块化程序构建174

5.3.2 FC和FB的使用174

5.4 组织块在程序设计中的使用180

5.4.1 程序循环组织块180

5.4.2 启动组织块181

5.4.3 循环中断组织块182

5.4.4 硬件中断组织块183

5.4.5 延时中断组织块185

5.4.6 时间错误组织块186

5.4.7 诊断中断组织块187

5.5 数据块的使用188

5.5.1 数据块的类型188

5.5.2 数据块的创建189

5.5.3 数据块声明表的结构190

5.5.4 数据块在编程中的使用190

5.6 项目实训——材料分拣系统模块化设计191

思考练习题195

第6章 S7-1200 PLC通信设计196

6.1 S7-1200通信概述196

6.1.1 S7-1200串口通信模块196

6.1.2 S7-1200的以太网通信功能198

6.2 S7-1200的MODBUS通信设计200

6.2.1 Modbus通信模式200

6.2.2 Modbus功能代码200

6.2.3 Modbus RTU功能指令与组态201

6.3 S7-1200的USS通信207

6.3.1 通用串行通信的特点207

6.3.2 USS指令208

6.4 S7-1200的自由口通信211

6.5 S7-1200与S7-1200之间的以太网通信212

6.5.1 带连接管理的通信指令213

6.5.2 不带连接管理的通信指令216

6.5.3 S7-1200以太网通信组态217

6.6 项目实训—PLC与变频器通信设计224

思考练习题227

第7章 SIMATIC精智面板的组态应用228

7.1 HMI概述228

7.1.1 HMI的概念228

7.1.2 SIMATIC HMI精智面板229

7.2 触摸屏组态入门230

7.2.1 HMI工程的建立230

7.2.2 组态变量232

7.2.3 画面的编辑窗口233

7.2.4 触摸屏的在线运行与仿真模拟234

7.3 画面对象的组态235

7.3.1 按钮、开关与指示灯的组态236

7.3.2 棒图和时间域的组态240

7.3.3 组态符号I／O域241

7.3.4 组态图形I／O域244

7.3.5 动画功能的使用245

7.4 画面对象的报警组态246

7.4.1 HMI报警基础知识246

7.4.2 变量报警248

7.4.3 报警视图248

7.5 用户管理组态249

7.6 项目实训——精智面板的使用设置252

思考练习题258

第8章 PLC系统设计与工艺功能应用259

8.1 PLC的系统设计259

8.1.1 设计任务分析259

8.1.2 PLC选型260

8.1.3 硬件电路设计261

8.1.4 软件设计261

8.1.5 系统调试261

8.1.6 文件编制262

8.2 PLC高速计数器功能与应用262

8.2.1 高速计数器工作模式262

8.2.2 高速计数器的寻址263

8.2.3 高速计数器指令参数264

8.2.4 高速计数器的组态应用264

8.3 PID控制功能与应用267

8.3.1 PID控制器结构267

8.3.2 PID控制指令267

8.3.3 组态PID控制器270

8.3.4 PID Compact的调试273

8.3.5 PID组态应用275

8.4 运动控制功能与应用279

8.4.1 CPU S7-1200运动控制功能279

8.4.2 运动控制的功能原理279

8.4.3 S7-1200轴资源启用281

8.4.4 工艺对象“轴”组态282

8.4.5 运动控制指令286

8.4.6 运动控制功能应用290

思考练习题298

参考文献299