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绪论1

0.1 控制装置的发展1

0.2 课程的性质、内容与任务2

1 常用低压电器4

1.1 概述4

1.1.1 电器的定义与分类4

1.1.2 低压电器发展概况4

1.1.3 低压电器电磁机构及执行机构5

1.1.4 触点系统6

1.1.5 灭弧系统6

1.2 接触器7

1.2.1 接触器结构和工作原理7

1.2.2 接触器的型号及主要技术参数8

1.3 继电器9

1.3.1 电流电压继电器9

1.3.2 中间继电器10

1.3.3 热继电器11

1.3.4 时间继电器12

1.3.5 速度继电器13

1.3.6 液位继电器14

1.4 熔断器14

1.5 低压开关和低压断路器16

1.5.1 低压断路器16

1.5.2 漏电保护器17

1.5.3 低压隔离器18

1.6 主令电器19

1.6.1 按钮19

1.6.2 行程开关20

1.6.3 接近开关21

1.6.4 凸轮控制器22

1.6.5 主令控制器22

习题与思考题22

2 电气控制基本线路与设计23

2.1 电气控制线路的绘制23

2.1.1 电气原理图27

2.1.2 电气元件布置图30

2.1.3 电气安装接线图30

2.2 三相异步电动机的全压启动控制31

2.2.1 启动、点动和停止控制环节31

2.2.2 可逆控制和互锁环节32

2.2.3 顺序控制环节33

2.3 三相异步电动机的降压启动控制35

2.4 三相异步电动机的调速控制38

2.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制38

2.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制39

2.5 三相异步电动机的制动控制41

2.5.1 三相异步电动机反接制动控制41

2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制42

2.6 其他典型控制环节43

2.7 电气控制线路的设计方法45

2.7.1 经验设计法45

2.7.2 逻辑设计法48

2.7.3 原理图设计中应注意的问题49

习题与思考题50

3 PLC的组成与工作原理51

3.1 可编程控制器概述51

3.2 可编程控制器的组成55

3.3 可编程控制器的工作原理59

3.4 主要的可编程控制器产品及其分类61

3.5 S7-200 PLC系统的基本组成63

3.5.1 基本单元63

3.5.2 个人计算机或编程器65

3.5.3 STEP 7-Micro/WIN32编程软件65

3.5.4 通信电缆65

3.5.5 人机界面66

3.6 S7-200 PLC的接口模块66

3.6.1 数字量扩展模块66

3.6.2 模拟量输入输出扩展模块70

3.6.3 热电偶、热电阻扩展模块71

3.6.4 PROFIBUS-DP扩展模块71

3.6.5 SIMATIC NET CP243-2通信处理器71

3.6.6 智能扩展模块72

3.7 S7-200 PLC的系统配置72

3.7.1 S7-200 PLC的基本配置72

3.7.2 S7-200 PLC的扩展配置73

习题与思考题74

4 PLC基本指令75

4.1 可编程控制器的编程语言与IEC61131-3标准75

4.1.1 传统的可编程控制器编程语言及不足75

4.1.2 IEC 61131-3标准的产生76

4.1.3 IEC 61131-3标准的特点77

4.1.4 IEC61131-3标准的5种编程语言79

4.1.5 基于IEC61131-3标准的编程软件83

4.1.6 SIMATIC指令集与IEC61131-3指令集84

4.1.7 可编程控制器的程序结构84

4.2 存储器的数据类型与寻址方式84

4.2.1 数据在存储器中存取的方式84

4.2.2 不同存储区的寻址85

4.2.3 直接寻址与间接寻址87

4.2.4 绝对地址与符号地址88

4.3 S7-200PLC的基本指令及编程方法88

4.3.1 位逻辑指令88

4.3.2 定时器与计数器指令93

4.3.3 比较操作指令97

4.4 功能图及步进控制指令99

4.4.1 功能图主要类型101

4.4.2 功能图及步进控制指令应用实例101

习题与思考题118

5 PLC功能指令120

5.1 功能指令的基本形式120

5.2 功能指令及其应用122

5.2.1 运算指令122

5.2.2 数据处理指令133

5.2.3 表功能指令139

5.2.4 转换指令142

5.2.5 程序控制类指令146

5.2.6 特殊指令153

习题与思考题161

6 PLC控制系统设计162

6.1 PLC程序设计的常用方法162

6.1.1 经验设计法162

6.1.2 逻辑设计法162

6.1.3 状态分析法163

6.1.4 利用状态转移图设计法164

6.2 PLC应用程序设计基础166

6.2.1 应用程序设计步骤166

6.2.2 应用程序设计流程168

6.3 常用基本环节编程168

6.4 PLC控制系统设计内容与步骤173

6.4.1 控制设计原则173

6.4.2 控制设计内容173

6.4.3 系统设计和调试的主要步骤173

6.5 PLC控制系统硬件设计175

6.5.1 PLC的选型175

6.5.2 PLC容量估算176

6.5.3 I/O模块的选择176

6.5.4 分配输入／输出点178

6.6 PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用178

6.6.1 全自动洗衣机控制系统的控制要求178

6.6.2 全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置179

6.6.3 全自动洗衣机控制系统的程序设计和调试179

6.6.4 全自动洗衣机控制系统PLC程序179

6.7 自动生产线控制系统183

6.7.1 自动生产线穿销钉单元184

6.7.2 自动生产线检测单元189

6.7.3 自动生产线加盖单元189

习题与思考题199

7 PLC通信与网络技术201

7.1 PLC通信的基本概念201

7.1.1 基本概念和术语201

7.1.2 差错控制203

7.1.3 通信介质204

7.1.4 串行通信接口标准206

7.2 工业局域网基础208

7.2.1 局域网的拓扑结构208

7.2.2 网络协议和体系结构209

7.2.3 IEEE802通信标准210

7.2.4 现场总线211

7.3 S7-200 CPU所支持的通信协议211

7.3.1 PPI协议212

7.3.2 MPI协议212

7.3.3 PROFIBUS协议212

7.3.4 TCP/IP协议213

7.4 S7-200通信部件介绍213

7.4.1 通信端口213

7.4.2 PC/PPI电缆214

7.4.3 网络连接器215

7.4.4 PROFIBUS网络电缆215

7.4.5 网络中继器215

7.4.6 EM277 PROFIBUS-DP模块216

7.4.7 S7-200通信的硬件选择217

7.5 S7-200 PLC的通信217

7.5.1 概述217

7.5.2 利用PPI协议进行网络通信219

7.5.3 利用MPI协议进行网络通信221

7.5.4 利用PROFIBUS协议进行网络通信221

7.5.5 利用ModBus协议进行网络通信224

7.5.6 工业以太网226

习题与思考题227

8 组态软件及其在SCADA系统开发中的应用228

8.1 SCADA系统概述228

8.1.1 什么是SCADA系统228

8.1.2 SCADA系统组成228

8.1.3 SCADA系统的发展232

8.1.4 SCADA系统应用232

8.2 组态软件技术233

8.2.1 组态软件概述233

8.2.2 组态软件结构与功能部件235

8.2.3 用组态软件开发SCADA系统上位机人机界面238

8.3 组态王及其应用242

8.3.1 组态王软件介绍242

8.3.2 组态王软件结构244

8.3.3 用组态王开发上位机人机界面一般过程245

8.4 组态王与外部设备通信及配置246

8.4.1 组态王与外部设备通信概述246

8.4.2 组态王与S7-200的通信方式246

8.4.3 组态王与外部设备通信配置举例248

8.5 组态王人机界面开发实例分析259

8.5.1 人机界面开发概述259

8.5.2 人机界面开发实例分析260

习题与思考题274

附录A 特殊寄存器（SM）标志位275

附录B STEP7-Micro/WIN32编程软件使用279

附录C S7-200仿真软件的使用287

附录D 课程设计290

参考文献296