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绪论1

第1章 常用低压控制电器3

1.1 概述3

1.1.1 电器的分类3

1.1.2 电力拖动自动控制系统中常用的低压控制电器4

1.1.3 我国低压控制电器的发展概况4

1.2 接触器6

1.2.1 结构和工作原理6

1.2.2 交、直流接触器的特点9

1.2.3 接触器的主要技术参数与选用原则10

1.3 继电器12

1.3.1 电磁式继电器12

1.3.2 热继电器14

1.3.3 时间继电器17

1.3.4 速度继电器19

1.4 熔断器20

1.4.1 熔断器的工作原理20

1.4.2 熔断器的选用21

1.5 低压开关和低压断路器23

1.5.1 低压断路器23

1.5.2 漏电保护器24

1.5.3 低压隔离器26

1.6 主令电器30

1.6.1 按钮30

1.6.2 位置开关30

1.6.3 凸轮控制器与主令控制器32

习题与思考题33

第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节34

2.1 电气控制线路的绘制34

2.1.1 电气控制线路常用的图形、文字符号34

2.1.2 电气原理图39

2.1.3 电气元件布置图41

2.1.4 电气安装接线图42

2.2 三相异步电动机的启动控制43

2.2.1 三相笼型电动机直接启动控制43

2.2.2 三相笼型电动机减压启动控制45

2.2.3 三相绕线转子电动机的启动控制49

2.3 三相异步电动机的正、反转控制52

2.4 三相异步电动机的调速控制53

2.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制53

2.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制54

2.4.3 电磁调速异步电动机的控制55

2.5 三相异步电动机的制动控制56

2.5.1 三相异步电动机反接制动控制57

2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制57

2.5.3 三相异步电动机电容制动控制59

2.6 其他典型控制环节59

2.6.1 多地点控制60

2.6.2 多台电动机先后顺序控制60

2.6.3 自动循环控制61

2.7 电气控制线路的设计方法62

2.7.1 经验设计法62

2.7.2 逻辑设计法67

习题与思考题72

第3章 可编程控制器基础74

3.1 可编程控制器概述74

3.1.1 可编程控制器的产生与发展74

3.1.2 可编程控制器的特点76

3.2 可编程控制器的组成76

3.2.1 中央处理单元（CPU）77

3.2.2 存储器单元77

3.2.3 电源单元78

3.2.4 输入／输出单元78

3.2.5 接口单元78

3.2.6 外部设备79

3.3 可编程控制器的工作原理80

3.3.1 可编程控制器的等效电路80

3.3.2 可编程控制器的工作过程81

3.4 可编程控制器的硬件基础82

3.4.1 可编程控制器的I／O模块82

3.4.2 可编程控制器的配置84

3.5 可编程控制器的软件基础85

3.5.1 系统监控程序85

3.5.2 用户应用程序86

3.6 可编程控制器的性能指标及分类87

3.6.1 可编程控制器的性能指标87

3.6.2 可编程控制器的分类88

习题与思考题89

第4章 S7－200 PLC的系统配置与开发环境90

4.1 S7－200 PLC系统的基本组成90

4.2 S7－200 PLC的接口模块94

4.2.1 数字量I／O模块94

4.2.2 模拟量I／O模块97

4.2.3 智能模块98

4.3 S7－200 PLC的系统配置102

4.3.1 S7－200 PLC的基本配置102

4.3.2 S7－200 PLC的扩展配置102

4.3.3 内部电源的负载能力103

4.4 STEP 7－Micro／WIN开发环境简介104

4.4.1 系统要求104

4.4.2 硬件连接104

4.4.3 设置和修改PLC通信参数105

4.4.4 软件功能与界面105

4.4.5 程序文件来源106

4.4.6 程序的调试及运行监控107

习题与思考题108

第5章 S7－200 PLC的指令系统109

5.1 S7－200 PLC编程基础109

5.1.1 编程语言109

5.1.2 数据类型110

5.1.3 存储器区域112

5.1.4 寻址方式116

5.1.5 用户程序结构118

5.1.6 编程的一般规则119

5.2 S7－200 PLC的基本指令及编程方法119

5.2.1 基本逻辑指令121

5.2.2 立即操作指令126

5.2.3 复杂逻辑指令127

5.2.4 取非触点指令和空操作指令130

5.2.5 定时器和计数器指令130

5.2.6 顺序控制继电器指令137

5.2.7 移位寄存器指令138

5.2.8 比较指令143

5.3 S7－200 PLC的功能指令及编程方法145

5.3.1 数学运算指令145

5.3.2 逻辑运算指令152

5.3.3 其他数据处理指令155

5.3.4 转换指令157

5.3.5 表功能指令162

5.3.6 程序控制指令165

5.3.7 特殊指令169

习题与思考题174

第6章 可编程控制器系统设计与应用177

6.1 PLC控制系统设计177

6.1.1 PLC控制系统设计的基本原则177

6.1.2 PLC控制系统设计的内容177

6.1.3 PLC控制系统设计的一般步骤179

6.2 PLC控制系统硬件配置179

6.2.1 PLC的选型180

6.2.2 I／O地址分配181

6.2.3 响应时间181

6.3 PLC控制系统软件设计182

6.3.1 经验设计法182

6.3.2 逻辑设计法182

6.3.3 顺序功能图法182

6.4 PLC应用程序的典型环节及设计技巧184

6.4.1 PLC应用程序的典型环节184

6.4.2 PLC控制程序的设计技巧191

6.5 PLC在工业控制中的应用193

6.5.1 4台电动机的顺序启动、停止控制193

6.5.2 电动机Y－△减压启动控制197

6.5.3 节日彩灯的PLC控制198

6.5.4 十字路口交通信号灯的PLC控制201

6.5.5 造纸厂碱回收蒸发工段PLC控制205

6.6 提高PLC控制系统可靠性的措施207

6.6.1 PLC安装的环境条件207

6.6.2 抗干扰措施208

6.6.3 PLC系统的故障检查210

6.6.4 PLC系统的试运行与维护211

习题与思考题212

第7章 S7－200可编程控制器的通信与网络213

7.1 通信及网络基础213

7.1.1 数据通信方式213

7.1.2 网络概述217

7.2 S7－200系列PLC的网络类型及配置220

7.2.1 PLC网络类型220

7.2.2 通信协议220

7.2.3 通信设备222

7.2.4 S7－200 PLC组建的几种典型网络226

7.2.5 通信参数的设置228

7.2.6 S7－200的参数设置229

7.3 S7－200网络及应用230

7.3.1 网络指令及应用230

7.3.2 自由口指令及应用234

7.4 自由口模式下PLC与计算机的通信241

7.4.1 自由口模式下PLC串行通信编程要点241

7.4.2 自由口模式下PLC与计算机通信应用实例244

习题与思考题256

第8章 基于SIMATIC S7的工业网络257

8.1 概述257

8.2 MPI网络260

8.2.1 全局数据通信261

8.2.2 S7基本通信264

8.2.3 MPI网络实现S7通信266

8.2.4 MPI网络的其他通信功能268

8.3 Profibus网络268

8.3.1 Profibus网络简介268

8.3.2 Profibus光缆通信网络269

8.3.3 Profibus的总线存取技术269

8.3.4 Profibus－DP总线的设备分类270

8.3.5 Profibus－DP网络组态271

8.3.6 Profibus网络中的其他通信275

8.4 工业以太网275

8.4.1 网络方案276

8.4.2 网络部件276

8.4.3 网卡和通信处理器277

8.4.4 工业以太网的STEP7组态277

8.4.5 PROFINET简介279

习题与思考题279

第9章 PLC与电气传动系统280

9.1 电气传动系统简述280

9.2 直流拖动系统简述280

9.3 交流拖动系统及MM440变频器283

9.3.1 MM440变频器的外部端口284

9.3.2 MM440变频器参数简介285

9.3.3 变频器的参数组286

9.3.4 外部设备与变频器内部参数的关联287

9.3.5 MM440变频器的USS通信288

9.4 MM440变频器与S7－200 PLC的系统组成及应用289

9.4.1 几种常见控制系统的拓扑结构289

9.4.2 应用举例292

习题与思考题299

附录A 特殊寄存器（SM）标志位300

附录B 错误代码信息304

附录C S7－200可编程控制器指令集307

附录D 实验指导书312

附录E 课程设计指导书319

附录F 课程设计任务书320

参考文献323