本書淡化理論、強化實踐，讓讀者學以致用、學用結合，補充了電器品牌、電器型號、電線電纜、電氣柜體、電氣標準和認證、電氣成套設備等內容，并把目前應用廣泛的變頻器、電動機軟啟動器等電力電子產品作為電器的一部分進行介紹。本書共12章，主要內容包括：緒論、常用電器及相關材料、電氣控制基本線路、電氣控制線路示例、PLC的工作原理及硬件組成、S7-200控制技術基礎、S7-200基本指令及其應用、S7-200順序控制指令及其應用、S7-200功能指令及其應用、S7-200通信及網絡、S7-200編程軟件、S7-300控制技術。本書提供配套的電子課件、習題參考答案。
郭榮祥，1985年7月畢業于包頭鋼鐵學院機電工程系工業自動化專業；1985年7月至1988年8月，包頭鋼鐵學院機電工程系自動化專業從事教學工作；1988年9月至1991年5月，鞍山鋼鐵學院自控系讀研究生，獲碩士學位；1991年6月至今，內蒙古科技大學信息工程學院自動化系從事教學及科研工作。長期講授電力電子技術、電氣控制及PLC、電力拖動自動控制系統、控制電機等課程。主要研究方向是遙測遙控和控制系統集成。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 電氣控制技術簡介 1
1.1.1 電氣控制技術概述 1
1.1.2 電氣控制技術發展簡史 2
1.1.3 電氣控制技術展望 3
1.2 PLC控制技術簡介 4
1.2.1 PLC控制技術的產生和發展 4
1.2.2 PLC控制技術概述 5
1.2.3 PLC控制技術展望 6
1.2.4 PLC的應用 8
習題 9
第2章 常用電器及相關材料 10
2.1 電器綜述 10
2.1.1 電器分類 10
2.1.2 電器品牌簡介 11
2.2 隔離開關和低壓斷路器 11
2.2.1 隔離開關 12
2.2.2 低壓斷路器 13
2.2.3 漏電保護器 15
2.2.4 組合開關 15
2.2.5 隔離開關和斷路器應用示例 16
2.3 熔斷器 16
2.3.1 熔斷器的工作原理及保護特性 17
2.3.2 熔斷器的主要技術參數及分類 17
2.3.3 熔斷器的選擇和應用示例 17
2.4 主令電器 18
2.4.1 控制按鈕 18
2.4.2 轉換開關 20
2.4.3 行程開關 20
2.5 接觸器 22
2.5.1 電磁式電器的組成和工作原理 22
2.5.2 交流接觸器 24
2.5.3 直流接觸器 27
2.6 繼電器 27
2.6.1 電磁式繼電器 27
2.6.2 固態繼電器 29
2.6.3 熱繼電器和電動機綜合保護器 29
2.6.4 時間繼電器 31
2.6.5 速度繼電器 32
2.6.6 壓力繼電器和電接點壓力表 33
2.6.7 液位繼電器和液位浮球開關 33
2.6.8 溫度繼電器和溫控開關 34
2.7 電動機軟啟動器及調速器 35
2.7.1 電動機軟啟動器 35
2.7.2 變頻調速器 36
2.7.3 直流調速器 40
2.8 其他常用電器 41
2.8.1 信號電器 41
2.8.2 常用電量測量與顯示儀表 41
2.8.3 時控開關 43
2.8.4 電磁閥 43
2.8.5 控制變壓器 43
2.9 中高壓電器及防爆電器簡介 44
2.10 電線電纜簡介 44
2.10.1 電氣裝備用電力電纜 45
2.10.2 裸電線 45
2.11 電氣設備簡介 46
2.11.1 常用低壓電氣柜簡介 46
2.11.2 電氣控制柜常用輔助材料 47
2.11.3 電氣標準與電氣認證 49
2.12 常用電氣圖形及文字符號 49
習題 50
第3章 電氣控制基本線路 52
3.1 電氣控制線路圖的繪制原則 52
3.1.1 電氣控制原理圖 52
3.1.2 電氣元件布置圖 53
3.1.3 電氣安裝接線圖 53
3.2 三相異步電動機直接啟動和停止線路 53
3.2.1 三相異步電動機直接啟停和保護線路 54
3.2.2 三相異步電動機正轉和反轉 控制線路 55
3.2.3 聯鎖控制 57
3.2.4 多地控制 58
3.2.5 循環控制 58
3.3 三相異步電動機降壓啟動控制線路 59
3.3.1 星形—三角形降壓啟動控制線路 60
3.3.2 自耦變壓器降壓啟動控制線路 61
3.3.3 電動機軟啟動器降壓啟動控制線路 62
3.3.4 電動機變頻調速啟動控制線路 63
3.4 三相異步電動機制動控制線路 64
3.4.1 反接制動控制線路 64
3.4.2 能耗制動控制線路 65
3.4.3 變頻器供電時的能量回饋制動控制線路 68
3.5 三相異步電動機變頻調速控制線路 69
3.5.1 手動調節的變頻調速控制線路 70
3.5.2 多段速控制的變頻調速控制線路 70
3.5.3 PID調節的變頻調速控制線路 71
3.5.4 以開關量輸入模擬電位器的變頻調速控制線路 72
3.6 繞線式異步電動機啟動控制線路 73
3.6.1 轉子串電阻啟動控制線路 73
3.6.2 轉子串頻敏變阻器啟動控制線路 74
3.7 設計電氣控制線路的基本原則及注意事項 75
3.7.1 電氣控制線路的設計規則 75
3.7.2 設計電氣控制線路時的注意事項 76
3.8 直流電動機控制線路 80
3.8.1 直流電動機串電阻啟動控制線路 80
3.8.2 直流調速器控制線路 81
習題 81
第4章 電氣控制線路示例 84
4.1 多臺電動機降壓啟動控制線路 84
4.1.1 一臺自耦變壓器啟動兩臺電動機 84
4.1.2 一臺軟啟動器啟動兩臺電動機 86
4.2 多臺電動機變頻調速控制線路 87
4.2.1 多臺小功率電動機變頻調速控制線路 88
4.2.2 多臺大功率電動機變頻調速控制線路 90
4.2.3 兩臺電動機變頻調速同步運行控制線路 93
4.3 供水系統水泵電氣控制 93
4.4 采暖鍋爐電氣控制系統 94
4.5 鉆床電氣控制線路 97
習題 99
第5章 PLC的工作原理及硬件組成 100
5.1 PLC的工作原理 100
5.1.1 PLC的基本結構 100
5.1.2 PLC的工作過程 101
5.2 PLC的硬件組成 102
5.2.1 PLC的分類 102
5.2.2 PLC主機 104
5.2.3 開關量輸入/輸出模塊 105
5.2.4 模擬量輸入/輸出模塊 107
5.2.5 功能模塊 107
5.2.6 通信模塊及聯網控制 108
5.3 PLC的硬件系統配置 108
習題 109
第6章 S7-200控制技術基礎 110
6.1 S7-200的硬件配置 110
6.1.1 S7-200主機單元 110
6.1.2 S7-200的硬件擴展單元 110
6.2 S7-200編程語言及程序結構 111
6.2.1 編程語言 111
6.2.2 程序結構 113
6.3 S7-200編程元件及尋址方式 113
6.3.1 編程元件 114
6.3.2 數據類型及尋址方式 116
習題 119
第7章 S7-200基本指令及其應用 121
7.1 邏輯指令及其應用 121
7.1.1 邏輯取指令及線圈驅動指令 121
7.1.2 觸點串聯和并聯指令 122
7.1.3 電路塊串聯和并聯指令 124
7.1.4 置位和復位指令 126
7.1.5 RS觸發器指令 127
7.1.6 立即指令 128
7.1.7 脈沖生成指令EU/ED 129
7.1.8 邏輯堆棧操作指令 130
7.1.9 NOT和NOP指令 132
7.1.10 比較指令 132
7.1.11 定時器 133
7.1.12 計數器 138
7.2 程序控制指令及其應用 140
7.2.1 跳轉指令和標號指令 141
7.2.2 循環指令 141
7.2.3 結束指令、停止指令和看門狗復位指令 142
7.3 PLC應用時的注意事項 143
7.3.1 硬件設計注意事項 143
7.3.2 編程注意事項 146
7.4 基本指令綜合應用示例 147
7.4.1 典型應用示例 147
7.4.2 蓄水池水位控制 149
7.4.3 電熱采暖鍋爐控制 152
習題 155
第8章 S7-200順序控制指令及其應用 158
8.1 順序功能圖的基本概念及構成規則 158
8.1.1 基本概念 158
8.1.2 順序功能圖的構成規則 159
8.2 順序控制指令 161
8.3 順序功能圖的基本結構 162
8.3.1 單流程 162
8.3.2 選擇流程 163
8.3.3 并列流程 163
8.3.4 跳轉與循環 164
8.4 順序控制指令應用示例 166
8.4.1 液體的混合控制 166
8.4.2 小車運動控制 167
8.4.3 機械手的控制 168
習題 171
第9章 S7-200功能指令及其應用 174
9.1 數據運算指令及其應用 174
9.1.1 算術運算指令及其應用 174
9.1.2 邏輯運算指令及其應用 178
9.2 數據處理指令及其應用 179
9.2.1 數據傳送指令 179
9.2.2 字節交換指令和填充指令 180
9.2.3 移位指令與循環指令 181
9.2.4 表功能指令 183
9.2.5 數據轉換指令 184
9.3 子程序和中斷程序控制指令 188
9.3.1 子程序指令 188
9.3.2 中斷程序控制指令 190
9.4 特殊功能指令及其應用 193
9.4.1 高速計數器指令 193
9.4.2 高速脈沖輸出指令 198
9.4.3 時鐘功能指令 199
9.4.4 PID回路指令 199
習題 204
第10章 S7-200通信及網絡 206
10.1 通信數據傳輸方式及網絡結構 206
10.1.1 通信數據傳輸方式 206
10.1.2 網絡結構 207
10.2 S7-200通信接口及網絡部件 208
10.2.1 通信接口及連接器 208
10.2.2 通信介質 209
10.2.3 網絡中繼器和調制解調器 210
10.2.4 通信模塊 210
10.3 S7-200網絡配置及通信 212
10.3.1 PPI通信 212
10.3.2 MPI通信 213
10.3.3 自由口通信 214
10.3.4 PROFIBUS總線 214
10.3.5 其他網絡及通信 214
10.4 S7-200網絡通信指令 216
習題 216
第11章 S7-200編程軟件 217
11.1 編程軟件安裝 217
11.1.1 系統要求 217
11.1.2 硬件連接 217
11.1.3 軟件安裝 217
11.1.4 參數設置及在線聯系 218
11.1.5 設置和修改PLC通信參數 218
11.2 編程軟件功能 219
11.2.1 基本功能 219
11.2.2 軟件界面及功能 219
11.2.3 系統組態 221
11.3 編程軟件使用 223
11.3.1 文件操作 223
11.3.2 編輯程序 224
11.3.3 下載、運行和停止程序 228
11.4 程序調試及運行監控 229
11.4.1 選擇掃描次數 229
11.4.2 狀態圖及趨勢圖顯示 229
11.4.3 運行模式下編輯程序 230
11.4.4 程序狀態顯示 230
第12章 S7-300控制技術 231
12.1 S7-300的硬件 231
12.1.1 S7-300系統結構 231
12.1.2 CPU模塊 232
12.1.3 信號模塊（SM） 233
12.1.4 電源模塊（PS） 236
12.1.5 接口模塊（IM） 236
12.1.6 其他模塊（CP和FM） 236
12.1.7 ET200分布式I/O簡介 237
12.1.8 SIMATIC S7-300系統的硬件配置 237
12.1.9 硬件組態示例 239
12.2 STEP 7軟件的安裝和使用 239
12.2.1 S7-300的用戶程序結構 239
12.2.2 STEP 7軟件概述及安裝 241
12.2.3 使用STEP 7的基本步驟 242
12.2.4 SIMATIC管理器 242
12.2.5 使用符號編程 243
12.2.6 在OB1中創建程序 244
12.2.7 創建帶有功能塊和數據塊的程序 244
12.2.8 配置中央機架 245
12.2.9 下載和調試程序 245
12.3 S7-300編程語言和指令系統 247
12.3.1 STEP 7編程語言和數據類型 247
12.3.2 S7-300指令基礎 248
12.3.3 位邏輯指令 251
12.3.4 定時器與計數器指令 255
12.3.5 數字操作指令 260
12.3.6 程序控制指令 265
12.4 S7-300的用戶程序結構與設計 267
12.4.1 組織塊OB 267
12.4.2 功能FC和功能塊FB的生成與調用 267
12.4.3 分部式程序與結構化程序設計示例 269
習題 276
附錄A 常用電氣圖形符號和文字符號 278
參考文獻 285
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