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第1章 PLC综述1

1.1 PLC的历史1

1.2 PLC的定义与发展2

1.3 PLC系统的基本结构4

1.4 PLC的分类5

1.5 PLC的特点6

1.6 PLC的应用领域7

1.7 常见的PLC8

1.8 PLC的发展趋势9

第2章 PLC的硬件结构11

2.1 PLC的组成11

2.1.1 CPU模块11

2.1.2 存储器12

2.1.3 底板及电源模块12

2.1.4 I／O模块及特殊I／O模块12

2.1.5 通信接口模块13

2.2 PLC的工作原理13

2.2.1 巡回扫描机制14

2.2.2 I／O映象区15

2.2.3 I／O响应时间16

2.3 PLC的开关量I／O模块17

2.3.1 开关量I／O模块及其接线方式17

2.3.2 直流开关量输入模块18

2.3.3 交流开关量输入模块19

2.3.4 晶体管型开关量输出模块20

2.3.5 继电器型开关量输出模块21

2.3.6 本地I／O与远程I／O21

2.4 PLC的模拟量I／O模块22

2.4.1 模拟量I／O模块的功用与种类22

2.4.2 模拟量输入模块22

2.4.3 模拟量输出模块23

2.5 PLC的扩展I／O模块24

2.5.1 高速计数模块24

2.5.2 中断输入模块26

2.5.3 闭环控制模块26

2.5.4 BCD码输入／输出模块29

2.5.5 温度控制模块29

2.5.6 数据通信模块29

第3章 PLC的编程语言与指令系统30

3.1 PLC的编程语言30

3.1.1 常见编程语言简介30

3.1.2 梯形图的特点与编程规则32

3.2 PLC的指令格式与编程元素35

3.2.1 PLC的指令与指令格式35

3.2.2 PLC指令中的变量与常数36

3.2.3 PLC的编程元素38

3.3 PLC的指令系统42

3.3.1 基本指令43

3.3.2 步进指令51

3.3.3 功能指令53

3.3.4 PLC指令系统比较55

3.4 常见功能的梯形图实现57

3.4.1 控制器运行状态的指示57

3.4.2 单一脉冲发生器57

3.4.3 顺序脉冲发生器58

3.4.4 方波和占空比可调的脉冲发生器58

3.4.5 启动、保持和停止回路59

3.4.6 延时接通和断开回路59

3.4.7 长延时计时器60

3.4.8 闪烁与单稳态回路60

第4章 PLC的应用技术62

4.1 PLC控制系统设计的基本原则与步骤62

4.1.1 PLC控制系统设计的基本原则62

4.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤63

4.2 PLC的选型与硬件配置65

4.2.1 PLC机型的选择65

4.2.2 PLC容量的确定67

4.2.3 I／O模块的选择68

4.3 PLC运行方式及外部电路设计69

4.3.1 系统运行方式的设计69

4.3.2 PLC外部电路设计70

4.4 PLC控制系统的可靠性设计75

4.4.1 PLC的环境适应性设计75

4.4.2 控制系统的冗余性设计77

4.4.3 控制系统的抗干扰性设计78

4.4.4 控制系统的故障诊断82

第5章 PLC的应用程序设计84

5.1 PLC应用程序的设计流程84

5.1.1 熟悉被控对象84

5.1.2 熟悉编程器和编程语言85

5.1.3 参数表的定义85

5.1.4 程序框图的设计86

5.1.5 程序的编写86

5.1.6 程序的测试87

5.1.7 程序说明书的编写87

5.2 逻辑控制程序设计的方法与技巧87

5.2.1 程序中输入设备状态的表示88

5.2.2 按钮信号的程序设计89

5.2.3 边沿信号的检测与程序设计90

5.2.4 时间控制逻辑的程序设计91

5.2.5 逻辑控制信号的输出93

5.2.6 逻辑控制程序的经验设计法94

5.2.7 逻辑控制程序设计中的状态分析法97

5.3 基于功能表图的顺序控制过程描述99

5.3.1 功能表图的由来99

5.3.2 功能表图中的基本元素100

5.3.3 功能表图的基本结构102

5.3.4 功能表图中转换实现的基本规则103

5.3.5 功能表图绘制时的注意事项104

5.4 基于功能表图的顺序控制梯形图设计105

5.4.1 利用功能表图实现顺序控制的基本思想105

5.4.2 用启保停回路设计顺序控制梯形图106

5.4.3 用置位／复位指令设计顺序控制梯形图107

5.4.4 用移位寄存器设计顺序控制梯形图108

5.4.5 用步进指令设计顺序梯形图109

5.4.6 几种编程方法的比较110

5.5 程序设计中如何节省扫描时间110

第6章 电气控制类应用112

6.1 实例1——PLC在三相异步电动机控制中的应用112

6.1.1 应用背景与需求112

6.1.2 电动机的顺序启动控制113

6.1.3 电动机的正转、反转和停止控制113

6.1.4 电动机的星-三角降压启动控制114

6.1.5 总结与评价115

6.2 实例2——PLC在自耦变压器控制多台电动机中的应用115

6.2.1 应用背景与需求115

6.2.2 PLC控制系统分析与设计116

6.2.3 PLC控制梯形图设计118

6.2.4 总结与评价119

6.3 实例3——PLC在步进电机控制中的应用119

6.3.1 应用背景与需求119

6.3.2 PLC控制步进电机的方式120

6.3.3 PLC控制步进电机的实现121

6.3.4 总结与评价125

6.4 实例4——PLC在输电线路自动重合闸控制中的应用125

6.4.1 应用背景与需求125

6.4.2 自动重合闸PLC控制系统设计126

6.4.3 自动重合闸PLC控制程序设计127

6.4.4 总结与评价128

6.5 实例5——PLC在电镀专用行车控制中的应用128

6.5.1 应用背景与需求128

6.5.2 电镀专用行车PLC控制系统设计128

6.5.3 电镀专用行车PLC控制程序设计131

6.5.4 总结与评价132

6.6 实例6——PLC在交流双速电梯控制中的应用132

6.6.1 应用背景与需求132

6.6.2 交流双速电梯PLC控制系统设计133

6.6.3 交流双速电梯PLC控制程序设计135

6.6.4 总结与评价141

第7章 工业生产控制类应用143

7.1 实例7——PLC在多工步机床控制中的应用144

7.1.1 应用背景与需求144

7.1.2 多工步机床PLC控制系统的设计144

7.1.3 多工步机床PLC控制梯形图的设计146

7.1.4 总结与评价149

7.2 实例8——PLC在光源机械上泡机械手控制中的应用149

7.2.1 应用背景与需求149

7.2.2 控制过程分析与PLC选型149

7.2.3 采用移位寄存器控制法的控制梯形图设计150

7.2.4 总结与评价153

7.3 实例9——PLC在砂处理生产线上的应用153

7.3.1 应用背景与需求153

7.3.2 砂处理生产线PLC控制系统分析153

7.3.3 采用计时器设计型砂输送控制梯形图154

7.3.4 采用鼓形控制器设计旧砂输送控制梯形图155

7.3.5 采用移位寄存器设计碾混系统控制梯形图157

7.3.6 总结与评价158

7.4 实例10——PLC在机器人施釉生产线控制中的应用158

7.4.1 应用背景与需求158

7.4.2 施釉生产线PLC控制系统设计159

7.4.3 施釉生产线PLC控制梯形图设计161

7.4.4 总结与评价162

7.5 实例11——PLC在储丝生产线系统控制中的应用163

7.5.1 应用背景与需求163

7.5.2 储丝生产线PLC控制系统的设计163

7.5.3 储丝生产线PLC控制梯形图设计165

7.5.4 总结与评价168

7.6 实例12——PLC用于生产过程的联锁报警控制169

7.6.1 应用背景与需求169

7.6.2 生产过程联锁报警控制功能分析169

7.6.3 联锁报警控制功能的实现170

7.6.4 总结与评价171

第8章 机电设备控制类应用172

8.1 实例13——PLC在液压实验台控制中的应用172

8.1.1 应用背景与需求172

8.1.2 实验台PLC控制系统设计与控制实例173

8.1.3 总结与评价175

8.2 实例14——PLC在液体混合装置控制中的应用175

8.2.1 应用背景与需求175

8.2.2 液体混合装置PLC控制系统设计175

8.2.3 液体混合装置PLC控制梯形图设计176

8.2.4 总结与评价178

8.3 实例15——PLC在谷物烘干机自动控制中应用178

8.3.1 应用背景与需求178

8.3.2 谷物烘干机PLC控制系统设计179

8.3.3 谷物烘干机PLC控制梯形图设计180

8.3.4 总结与评价181

8.4 实例16——PLC在交通信号灯自动控制中的应用181

8.4.1 应用背景与需求181

8.4.2 交通信号灯PLC控制系统分析与设计181

8.4.3 交通信号灯PLC控制梯形图设计183

8.4.4 总结与评价184

8.5 实例17——PLC在桥式起重机检测控制中的应用185

8.5.1 应用背景与需求185

8.5.2 桥式起重机检测的PLC控制系统设计185

8.5.3 桥式起重机检测的PLC控制梯形图设计186

8.5.4 总结与评价187

8.6 实例18——PLC在高压离心风机控制中的应用188

8.6.1 应用背景与需求188

8.6.2 高压离心风机PLC控制系统的分析与设计188

8.6.3 高压离心风机PLC控制梯形图设计190

8.6.4 总结与评价190

8.7 实例19——PLC在多机系统自动切换控制中的应用190

8.7.1 应用背景与需求190

8.7.2 双机系统自动切换的PLC控制191

8.7.3 双机系统自动切换的PLC控制192

8.7.4 总结与评价193

第9章 模拟量检测与控制类应用194

9.1 实例20——PLC实现模拟量检测与控制的基本方法194

9.1.1 应用背景与需求194

9.1.2 F1／F2系列PLC的模拟量输入输出单元简介195

9.1.3 实现模拟量信号输入、运算与输出功能的编程实例197

9.1.4 总结与评价197

9.2 实例21——PLC实现模拟量输入信号滤波的程序设计198

9.2.1 应用背景与需求198

9.2.2 输入信号的惯性滤波法及其梯形图设计199

9.2.3 输入信号的平均值滤波法及其梯形图设计199

9.2.4 总结与评价202

9.3 实例22——PLC模拟量信号的数值整定202

9.3.1 应用背景与需求202

9.3.2 模拟量输入信号的数值整定203

9.3.3 模拟量输出信号的数值整定204

9.3.4 总结与评价205

9.4 实例23——PLC闭环控制系统中PID控制器的实现206

9.4.1 应用背景与需求206

9.4.2 PLC实现PID控制的方式206

9.4.3 PLCPID控制器的实现207

9.4.4 总结与评价210

9.5 实例24——PLC在温度监测与控制系统中的应用211

9.5.1 应用背景与需求211

9.5.2 PLC温度监测与控制系统的设计211

9.5.3 PLC温度监测与控制梯形图的设计212

9.5.4 总结与评价215

9.6 实例25——PLC在双参量随动控制系统中的应用216

9.6.1 应用背景与需求216

9.6.2 PLC双参量随动控制系统设计216

9.6.3 双参量随动控制梯形图设计217

9.6.4 总结与评价220

9.7 实例26——PLC在轴承滚针分选机控制中的应用220

9.7.1 应用背景与需求220

9.7.2 轴承滚针分选机PLC控制系统设计220

9.7.3 PLC控制梯形图的设计221

9.7.4 总结与评价223

9.8 实例27——PLC在污水处理模糊控制中的应用224

9.8.1 应用背景与需求224

9.8.2 SBR法污水处理过程分析224

9.8.3 PLC模糊控制器的设计225

9.8.4 总结与评价227

第10章 网络通信类应用228

10.1 网络通信中的基本概念228

10.1.1 并行通信与串行通信228

10.1.2 异步传输和同步传输229

10.1.3 单工通信与双工通信230

10.1.4 基带传输与频带传输230

10.1.5 数据传输速率232

10.1.6 数据传输中的差错控制与检错码232

10.1.7 串行通信接口标准234

10.2 工业局域网及其组网技术236

10.2.1 局域网基础236

10.2.2 工业局域网的组网技术242

10.2.3 现场总线技术244

10.3 实例28——西门子S7系列PLC的网络通信技术249

10.3.1 应用背景与需求249

10.3.2 S7系列PLC的网络结构与协议250

10.3.3 S7-200PLC的通信方式与硬件选择252

10.3.4 编程软件中S7-200PLC的通信参数设置254

10.3.5 S7-200PLC的通信指令256

10.3.6 S7-200通信应用实例259

10.3.7 S7-300／S7-400的通信与组网260

10.4 实例29——Windows下计算机与PLC串行通信的实现262

10.4.1 应用背景与需求262

10.4.2 Delphi下用WindowsAPI函数实现计算机串行通信263

10.4.3 Windows串行通信控件MSComm介绍264

10.4.4 VisualBasic下用MSComm实现计算机与PLC的串行通信265

10.4.5 总结与评价267

10.5 实例30——自由端口模式下PLC串行通信的实现267

10.5.1 应用背景与需求267

10.5.2 自由端口初始化与参数设置268

10.5.3 程序设计要考虑的几个问题270

10.5.4 编程实例272

10.5.5 总结与评价273

10.6 实例31——OMRON系列PLC与计算机的通信技术274

10.6.1 应用背景274

10.6.2 OMRONPLC与上位机的硬件连接274

10.6.3 OMRONPLC与上位机的通信协议275

10.6.4 用VisualBasic实现OMRONPLC与计算机的串行通信278

10.6.5 用VisualC＋＋实现OMRONPLC与计算机的串行通信280

10.6.6 总结与评价282

10.7 实例32——FX系列PLC与计算机串行通信的实现282

10.7.1 应用背景与需求282

10.7.2 FX2PLC与计算机的硬件连接283

10.7.3 FX2系列PLC与计算机的通信协议284

10.7.4 VisualC＋＋语言下串行通信程序的设计284

10.7.5 总结与评价290

10.8 实例33——基于USS协议实现PLC对变频器的控制290

10.8.1 应用背景与需求290

10.8.2 变频器的USS控制协议291

10.8.3 PLC控制变频器的程序设计292

10.8.4 总结与评价294

10.9 实例34——PLC在以太网中与上位计算机通信的实现295

10.9.1 应用背景与需求295

10.9.2 局域网技术与以太网295

10.9.3 PLC与以太网的结合298

10.9.4 用组态王实现PLC在以太网中的通信298

10.9.5 总结与评价301

10.10 实例35——利用电话网实现PLC与计算机的远程通信302

10.10.1 应用背景与需求302

10.10.2 PLC与计算机远程通信系统的设计302

10.10.3 上位计算机远程通信功能的设计303

10.10.4 MODBUS协议下PLC的通信程序304

10.10.5 总结与评价306