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本书以三菱FX系列和西门子S7系列的可编程控制器(PLC)作为目标机型,结合工程应用和教学要求,介绍了电气控制和PLC的基础知识、设计基础及应用设计。全书共分10章。第1~4章介绍常用低压电器、电气控制线路基础、继电接触式电气控制系统设计和可通信的低压开关电器。第5~7章是PLC基础部分,介绍PLC的构成、工作原理、编程元件与指令系统、程序设计基础和设计方法。第8~10章从应用角度出发,讨论PLC控制系统综合设计及设计规范、网络技术,并且列举了工程应用实例。
书中图文并茂,列举了大量的例子,有利于学生掌握原理和工程设计方法。
本书可作为本科学生学习低压电器和PLC技术的教材,也可供工程技术人员自学,还可作为培训教材使用。

第1章 常用低压电器 1
1.1 低压电器概述 1
1.1.1 低压电器的分类和主要用途 1
1.1.2 低压电器的发展趋势 2
1.1.3 电磁机构 3
1.2 低压隔离器 4
1.2.1 低压刀开关 4
1.2.2 熔断器式刀开关 5
1.2.3 组合开关 6
1.3 低压断路器 6
1.3.1 低压断路器的结构及工作原理 6
1.3.2 低压断路器的常用类型 7
1.3.3 低压断路器的选用 8
1.4 接触器 9
1.4.1 接触器的结构和工作原理 9
1.4.2 接触器的种类 9
1.4.3 接触器的主要技术参数 10
1.4.4 接触器的选用 11
1.5 低压熔断器 11
1.5.1 熔断器的结构和特点 11
1.5.2 熔断器的特性 12
1.6 继电器 13
1.6.1 继电器的输入/输出特性及主要技术参数 13
1.6.2 普通电磁式继电器 14
1.6.3 时间继电器 15
1.6.4 热继电器 15
1.6.5 固态继电器 17
1.7 主令电器 18
1.7.1 控制按钮 18
1.7.2 行程开关 19
1.7.3 **转换开关 20
1.7.4 主令控制器 20
思考与习题 20
第2章 电气控制线路基础 22
2.1 电气控制线路图基础知识 22
2.1.1 常用电气图的图形符号和文字符号 22
2.1.2 电气控制线路图的绘制规则 23
2.2 继电器-接触器控制线路基本环节 27
2.2.1 启停、自锁环节和连续控制 27
2.2.2 点动控制 28
2.2.3 可逆控制与互锁(或联锁)环节 29
2.3 三相笼型异步电动机的基本控制电路 30
2.3.1 电动机降压启动的控制电路 30
2.3.2 三相异步电动机的制动控制 31
2.3.3 电动机可逆运行自动往返控制电路 33
2.3.4 电气控制系统的保护环节 34
2.4 典型生产机械设备电气电路分析 37
2.4.1 电气控制电路分析基础 37
2.4.2 C650型普通卧式车床电气控制电路分析 38
2.4.3 摇臂钻床 41
思考与习题 43
第3章 继电器-接触器控制系统设计 45
3.1 控制系统设计基础 45
3.1.1 控制系统设计的基本任务与内容 45
3.1.2 控制系统设计原则 45
3.1.3 控制系统设计的基本步骤 49
3.2 继电器-接触器控制系统原理图的设计 50
3.2.1 原理图的基本设计方法 50
3.2.2 原理图的基本设计步骤 52
3.3 控制工艺设计基础 55
3.3.1 电气设备总体布局设计 55
3.3.2 电器元件布置图的设计与绘制 55
3.3.3 绘制电器部件接线图 56
3.3.4 电气柜(箱)及非标准零件图的设计 57
3.3.5 各类元器件及材料清单的汇总 58
3.3.6 编写技术文档 58
思考与习题 58
第4章 可通信的低压电器与现场总线 60
4.1 低压电器数据通信概述 60
4.1.1 低压电器通信的特点和功能 60
4.1.2 基于现场总线的低压电器数据通信规约 61
4.2 现场总线(Fieldbus)基础 63
4.2.1 现场总线概述 63
4.2.2 Profibus 现场总线的拓扑结构及传输机制 65
4.2.3 执行器/传感器接口——AS-i网络 67
4.2.4 DeviceNet现场总线 69
4.3 可通信的低压电器及应用系统结构示例 72
4.3.1 可通信的低压断路器 72
4.3.2 智能化低压开关柜 73
4.3.3 Bulletin825型智能化电动机控制器 74
4.3.4 可通信电器的AS-i网络应用 74
思考与习题 76
第5章 可编程控制器概述 77
5.1 可编程序控制器的产生及发展 77
5.1.1 可编程序控制器的产生 77
5.1.2 可编程序控制器与其他工业控制系统的比较 78
5.1.3 当前流行的PLC 80
5.1.4 可编程序控制器的发展趋势 81
5.1.5 PLC的特点 83
5.2 PLC的应用 84
5.2.1 PLC的性能指标 84
5.2.2 PLC的标准IEC61131——开放的平台 86
5.2.3 PLC的应用领域 88
5.3 PLC的系统构成 88
5.3.1 PLC系统的基本组成 88
5.3.2 PLC的结构形式 92
5.4 PLC的工作原理 93
5.4.1 可编程序控制器的工作方式 93
5.4.2 输入/输出滞后时间 96
5.5 可编程序控制器的外部接线 96
5.5.1 开关量输入/输出的外部接线方式 96
5.5.2 开关量输入模块电路结构 97
5.5.3 开关量输出模块电路结构 98
思考与习题 100
第6章 PLC程序设计基础 101
6.1 PLC 编程语言 101
6.1.1 梯形图 101
6.1.2 指令表语言 102
6.1.3 功能块图语言 102
6.1.4 顺序功能图 103
6.1.5 **语言 103
6.2 PLC编程元件 104
6.2.1 输入/输出器件 104
6.2.2 内部器件 104
6.3 西门子S7-200系列PLC指令系统及编程方法 106
6.3.1 西门子S7-200系列PLC编程元件 106
6.3.2 西门子S7-200系列PLC基本逻辑指令及其应用 111
6.4 三菱FX系列 PLC指令系统及编程方法 127
6.4.1 三菱FX系列PLC编程元件 127
6.4.2 FX系列 PLC基本逻辑指令及其应用 130
6.4.3 应用指令简介 140
6.5 常用基本程序设计范例 146
思考与习题 150
第7章 可编程序控制器程序设计方法 154
7.1 梯形图的编程方法 154
7.1.1 经验设计法的编程思路 154
7.1.2 编程举例 155
7.2 顺序控制设计法基础 156
7.2.1 顺序控制设计法概念 157
7.2.2 步与动作 157
7.2.3 转换条件和有向连线 158
7.2.4 顺序功能图的结构 159
7.2.5 顺序功能图中转换实现的基本规则 160
7.3 顺序控制梯形图编程技术 161
7.3.1 使用启保、停电路的编程方式 161
7.3.2 使用步进顺控指令的编程方式 165
7.3.3 以转换为**的编程方式 170
7.3.4 仿步进顺控指令的编程方式 173
7.3.5 具有多种工作方式的系统的编程方式 175
思考与习题 186
第8章 PLC控制系统的设计 188
8.1 PLC控制系统设计概论 188
8.2 PLC的选型 190
8.2.1 PLC的机型选择 190
8.2.2 PLC的容量选择 190
8.2.3 各种模块的选择 191
8.2.4 电源模块的选择 192
8.3 PLC控制系统硬/软件详细设计 192
8.4 系统的冗余设计 194
8.5 系统供电电源设计 195
8.6 系统接地设计 198
8.6.1 系统接地的概念 198
8.6.2 各种不同接地的处理 198
8.6.3 接地设计的安装 199
8.7 设计文件的编制 199
思考与习题 200
第9章 PLC网络通信 201
9.1 网络通信基本知识 201
9.1.1 数据通信基础 201
9.1.2 工业控制局域网简介 207
9.2 三菱FX系列 PLC的通信 211
9.2.1 FX系列PLC通信模式及系统构成 211
9.2.2 FX 系列PLC与计算机专有协议的通信 213
9.3 西门子PLC 网络 217
9.3.1 SINEC网络的分类与性能比较 217
9.3.2 S7-300 PLC多点接口网络(MPI) 219
9.3.3 CP340点对点通信的应用 222
9.3.4 利用PROFIBUS协议进行网络通信 227
9.4 组态软件概念 229
思考与习题 231
第10章 PLC控制系统应用实例 232
10.1 基于PLC 的控制系统在污水处理中的应用 232
10.2 PLC在灯泡行业中的应用 238
10.3 PLC在电梯自动控制系统中的应用 244
10.4 基于PLC控制的自动门系统 253
附录A 常用电气图用图形符号 258
附录B 常用基本文字符号 262
参考文献 263
……

低压电器技术、可编程控制器(PLC)技术、现场总线及网络通信技术是现代电气控制技术的基础,在工业企业自动化中有着广泛的应用,社会对这方面技术人才的需求也非常大。本书通过参考多种已有教材和应用论文,结合工程应用和教学要求,并融入作者的教学经验和科研成果,以三菱FX和西门子S7两个系列的可编程控制器作为目标机型,介绍了电气控制和可编程控制器的原理及应用。
本书从基础知识、设计基础、应用设计三个内容层次,系统性地、 由浅入深地引导学生掌握基础知识和应用知识。书中通过大量例子和图文,如指令编程举例、每一章节的设计举例等,来帮助读者理解和掌握所学内容。在第10章系统应用实例中,结合PLC、低压电器和工业网络,按工程设计步骤和规范要求给出设计过程,对前面所学知识进行综合 应用。
本书重视培养学生工程设计的规范化、标准化。书中的图标、符号基本符合**标准。第3章继电器-接触器控制系统设计和第8章PLC控制系统的设计严格按照工程设计步骤和要求进行,引导学生加强设计的规范意识,注重掌握设计方法。
目前在电气控制系统中,继电器—接触器控制系统大多已被基于PLC的控制系统代替,而低压电器在控制系统中侧重于主电路、输入/输出外围电路、物理信号的转换和匹配、系统机电和电气保护等方面的应用。因此本书在内容安排中,前3章**介绍低压电器原理、继电接触式电气控制线路的基本环节和基本设计方法,对典型生产机械电器控制电路的内容仅在读图部分给出了两个例子。本书还引入了在自动化中已广泛应用的可通信低压电器、现场总线、PLC 网络通信等较先进的自动化技术。
本书由浙江大学颜钢锋教授主审,颜教授对本书提出了许多宝贵意见和建议。在本书的编写过程中,研究生伍胡平、张毅、刘玉成参加了插图绘制和书稿整理工作。
由于编者水平有限,书中难免存在错误和不足之处,请予指教。