隨著工業(yè)自動(dòng)化向網(wǎng)絡(luò)化、開放化、智能化和集成化方向的快速發(fā)展，作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)核心的PLC控制器，不但要能完成邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、模擬回路控制等任務(wù)，還要具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信等功能，滿足電氣控制網(wǎng)絡(luò)化和工廠信息化的需求。掌握先進(jìn)的PLC程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)，是電氣自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生走向工作崗位或繼續(xù)專業(yè)深造的一項(xiàng)重要技能。

本書以目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率較高、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大、具有較高性價(jià)比的西門子 SIMATIC 系列S7-1200為例，對(duì)電氣控制技術(shù)和PLC在電氣工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行編寫。本書編著過(guò)程中注意精選內(nèi)容，深入淺出，理論聯(lián)系實(shí)際，突出應(yīng)用，注重對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)。本書內(nèi)容系統(tǒng)全面，學(xué)用一致，通俗易懂，便于學(xué)習(xí)掌握，有如下特點(diǎn)：

（1）適用性。從實(shí)際應(yīng)用和教學(xué)的角度，對(duì)一般理論以夠用為度，對(duì)低壓電器和典型的繼電接觸器原理性內(nèi)容精簡(jiǎn)扼要，注重電路分析設(shè)計(jì)，為深入PLC程序設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

（2）系統(tǒng)性。把電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)聯(lián)系在一起，由淺入深介紹了電氣控制、PLC基礎(chǔ)知識(shí)、指令系統(tǒng)、模塊化程序設(shè)計(jì)方法及工藝功能設(shè)計(jì)，知識(shí)前后貫通和系統(tǒng)化。

（3）應(yīng)用性。在強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)、基本操作技能的同時(shí)，對(duì)程序設(shè)計(jì)方法、高速計(jì)數(shù)器、運(yùn)動(dòng)控制、PID控制技術(shù)等難點(diǎn)內(nèi)容結(jié)合實(shí)例作了詳細(xì)的介紹，可操作性強(qiáng)，實(shí)用價(jià)值高。

（4）實(shí)踐性。注重項(xiàng)目訓(xùn)練，各章配備相應(yīng)的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生工程應(yīng)用意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題與動(dòng)手能力。

（5）先進(jìn)性。以技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的S7-1200系列控制器為對(duì)象，培養(yǎng)學(xué)生模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信、人機(jī)界面設(shè)計(jì)深入講解，符合工廠自動(dòng)化和電氣信息技術(shù)的發(fā)展需求。

（6）學(xué)做一體化。本書內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要、圖文并茂、通俗易懂，繪圖上依據(jù)國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用上注重學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)，便于課堂教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。

本書由山東交通學(xué)院胡冠山擔(dān)任主編，潘為剛、韓耀振擔(dān)任副主編，張廣淵、王常順、張建軍參與了本書的編寫工作，全書由胡冠山擔(dān)任主審并進(jìn)行校驗(yàn)統(tǒng)稿。

本書是編者從事多年教學(xué)工作、教學(xué)研究的概括和總結(jié)，也參考了多種同類的教材、著作與科技文獻(xiàn)，同時(shí)得到了山東省本科高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目“大學(xué)生科技競(jìng)賽活動(dòng)組織管理模式研究”（C2016M055）的資助，在此表示衷心的感謝！

由于編者水平有限，雖然在編寫中經(jīng)過(guò)多次認(rèn)真的修改和校正，書中難免存在紕漏和錯(cuò)誤，不足之處懇請(qǐng)廣大讀者給予批評(píng)和指正，如有任何問(wèn)題可發(fā)送郵件至[email protected]。

編 者

2019年1月

第1章 電氣控制中常用低壓電器 1
1.1 電磁式低壓電器基本知識(shí) 1
1.1.1 電器的概念和分類 1
1.1.2 電磁式低壓電器 1
1.2 接觸器 6
1.2.1 交流接觸器 7
1.2.2 直流接觸器 10
1.3 繼電器 10
1.3.1 電磁式繼電器 11
1.3.2 時(shí)間繼電器 12
1.3.3 熱繼電器 13
1.3.4 速度繼電器 17
1.4 低壓斷路器 18
1.4.1 低壓斷路器結(jié)構(gòu)及工作原理 18
1.4.2 低壓斷路器的參數(shù) 19
1.4.3 低壓斷路器的選用 19
1.4.4 低壓斷路器典型產(chǎn)品 19
1.5 熔斷器 20
1.5.1 熔斷器結(jié)構(gòu)與類型 20
1.5.2 熔斷器符號(hào)與型號(hào)表示 21
1.5.3 熔斷器的特性和技術(shù)參數(shù) 21
1.5.4 熔斷器的選擇 22
1.6 主令電器 22
1.6.1 控制按鈕 23
1.6.2 行程開關(guān)與接近開關(guān) 24
1.6.3 轉(zhuǎn)換開關(guān) 26
1.6.4 主令控制器 27
1.7 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)—常用低壓電器的選用和裝配 28
思考練習(xí)題 32
第2章 電氣控制線路分析與設(shè)計(jì) 33
2.1 電氣控制系統(tǒng)圖 33
2.1.1 電氣控制系統(tǒng)圖概念及分類 33
2.1.2 常用電氣圖形和文字符號(hào) 34
2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)典型控制線路 39
2.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制線路 39
2.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與多地控制 40
2.2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路 40
2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制 43
2.3.1 Y-△降壓起動(dòng)控制線路 43
2.3.2 軟起動(dòng)器及其使用 43
2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速控制 46
2.4.1 變極調(diào)速原理 46
2.4.2 雙速極對(duì)數(shù)調(diào)速控制 47
2.4.3 三速電動(dòng)機(jī)的控制 48
2.5 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制 49
2.5.1 能耗制動(dòng)控制電路 49
2.5.2 電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制 51
2.6 電氣控制線路的分析 52
2.6.1 電氣控制線路的分析方法 52
2.6.2 電氣控制線路實(shí)例分析 53
2.7 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 55
2.7.1 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 55
2.7.2 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 55
2.7.3 邏輯設(shè)計(jì)法 55
2.7.4 電氣控制設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 56
2.7.5 電氣控制線路設(shè)計(jì)實(shí)例 57
2.8 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)—電動(dòng)機(jī)順序控制線路的安裝與調(diào)試 61
思考練習(xí)題 64
第3章 可編程控制器結(jié)構(gòu)及組態(tài) 65
3.1 PLC的概念 65
3.1.1 PLC的產(chǎn)生 65
3.1.2 PLC的定義 66
3.1.3 PLC的發(fā)展歷程 66
3.1.4 PLC的特點(diǎn) 67
3.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 68
3.2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 68
3.2.2 PLC的性能指標(biāo) 71
3.2.3 PLC的分類 72
3.2.4 PLC的工作原理 73
3.3 S7-1200 PLC的硬件組成 75
3.3.1 S7-1200 PLC產(chǎn)品定位 75
3.3.2 S7-1200 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 76
3.3.3 S7-1200 CPU工作模式 80
3.4 S7-1200存儲(chǔ)器及其尋址 81
3.4.1 S7-1200存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 81
3.4.2 S7-1200存儲(chǔ)器尋址 84
3.5 TIA portal組態(tài)軟件的使用 86
3.5.1 TIA博途軟件介紹 86
3.5.2 博途軟件界面視圖 87
3.6 S7-1200 PLC的項(xiàng)目組態(tài) 89
3.6.1 硬件設(shè)備組態(tài) 90
3.6.2 程序編譯和運(yùn)行 95
3.7 PLC的編程語(yǔ)言 99
3.7.1 梯形圖 99
3.7.2 功能塊圖 101
3.7.3 指令表 101
3.7.4 結(jié)構(gòu)文本 102
3.7.5 順序功能圖 102
3.8 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)—STEP7中項(xiàng)目的建立 102
思考練習(xí)題 107
第4章 S7-1200 PLC數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編程指令 109
4.1 PLC的數(shù)據(jù)類型 109
4.1.1 基本數(shù)據(jù)類型 109
4.1.2 復(fù)雜數(shù)據(jù)類型 110
4.1.3 參數(shù)類型 112
4.1.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型 113
4.1.5 硬件數(shù)據(jù)類型 113
4.2 S7-1200塊結(jié)構(gòu)與程序構(gòu)成 114
4.2.1 S7-1200的塊結(jié)構(gòu) 114
4.2.2 程序結(jié)構(gòu)類型 116
4.3 S7-1200基本指令及使用 118
4.3.1 位邏輯指令 118
4.3.2 定時(shí)器指令 123
4.3.3 計(jì)數(shù)器指令 127
4.3.4 比較指令 129
4.3.5 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令 131
4.3.6 移動(dòng)指令 133
4.3.7 轉(zhuǎn)換操作 134
4.3.8 移位和循環(huán)移位指令 135
4.3.9 字邏輯指令 137
4.3.10 程序控制指令 138
4.4 擴(kuò)展指令 140
4.4.1 日期時(shí)間指令 140
4.4.2 字符串指令 142
4.4.3 中斷指令 146
4.4.4 脈沖指令 149
4.5 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)—步進(jìn)電機(jī)的PLC控制 155
思考練習(xí)題 158
第5章 S7-1200 PLC程序設(shè)計(jì) 159
5.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法編程 159
5.1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn) 159
5.1.2 從電路原理圖到梯形圖的轉(zhuǎn)化 159
5.1.3 PLC編程原則 161
5.2 順序功能圖設(shè)計(jì)法 163
5.2.1 順序控制設(shè)計(jì)的概念 163
5.2.2 起保停方法實(shí)現(xiàn)順序控制設(shè)計(jì) 166
5.2.3 置位復(fù)位指令實(shí)現(xiàn)順序控制設(shè)計(jì) 171
5.3 模塊化編程 174
5.3.1 模塊化程序構(gòu)建 174
5.3.2 FC和FB的使用 174
5.4 組織塊在程序設(shè)計(jì)中的使用 180
5.4.1 程序循環(huán)組織塊 180
5.4.2 啟動(dòng)組織塊 181
5.4.3 循環(huán)中斷組織塊 182
5.4.4 硬件中斷組織塊 183
5.4.5 延時(shí)中斷組織塊 185
5.4.6 時(shí)間錯(cuò)誤組織塊 186
5.4.7 診斷中斷組織塊 187
5.5 數(shù)據(jù)塊的使用 188
5.5.1 數(shù)據(jù)塊的類型 188
5.5.2 數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建 189
5.5.3 數(shù)據(jù)塊聲明表的結(jié)構(gòu) 190
5.5.4 數(shù)據(jù)塊在編程中的使用 190
5.6 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)—材料分揀系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì) 191
思考練習(xí)題 195
第6章 S7-1200 PLC通信設(shè)計(jì) 196
6.1 S7-1200通信概述 196
6.1.1 S7-1200串口通信模塊 196
6.1.2 S7-1200的以太網(wǎng)通信功能 198
6.2 S7-1200的MODBUS通信設(shè)計(jì) 200
6.2.1 Modbus通信模式 200
6.2.2 Modbus功能代碼 200
6.2.3 Modbus RTU功能指令與組態(tài) 201
6.3 S7-1200的USS通信 207
6.3.1 通用串行通信的特點(diǎn) 207
6.3.2 USS指令 208
6.4 S7-1200的自由口通信 211
6.5 S7-1200與S7-1200之間的以太網(wǎng)通信 212
6.5.1 帶連接管理的通信指令 213
6.5.2 不帶連接管理的通信指令 216
6.5.3 S7-1200以太網(wǎng)通信組態(tài) 217
6.6 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)—PLC與變頻器通信設(shè)計(jì) 224
思考練習(xí)題 227
第7章 SIMATIC精智面板的組態(tài)應(yīng)用 228
7.1 HMI概述 228
7.1.1 HMI的概念 228
7.1.2 SIMATIC HMI精智面板 229
7.2 觸摸屏組態(tài)入門 230
7.2.1 HMI工程的建立 230
7.2.2 組態(tài)變量 232
7.2.3 畫面的編輯窗口 233
7.2.4 觸摸屏的在線運(yùn)行與仿真模擬 234
7.3 畫面對(duì)象的組態(tài) 235
7.3.1 按鈕、開關(guān)與指示燈的組態(tài) 236
7.3.2 棒圖和時(shí)間域的組態(tài) 240
7.3.3 組態(tài)符號(hào)I/O域 241
7.3.4 組態(tài)圖形I/O域 244
7.3.5 動(dòng)畫功能的使用 245
7.4 畫面對(duì)象的報(bào)警組態(tài) 246
7.4.1 HMI報(bào)警基礎(chǔ)知識(shí) 246
7.4.2 變量報(bào)警 248
7.4.3 報(bào)警視圖 248
7.5 用戶管理組態(tài) 249
7.6 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)—精智面板的使用設(shè)置 252
思考練習(xí)題 258
第8章 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工藝功能應(yīng)用 259
8.1 PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 259
8.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 259
8.1.2 PLC選型 260
8.1.3 硬件電路設(shè)計(jì) 261
8.1.4 軟件設(shè)計(jì) 261
8.1.5 系統(tǒng)調(diào)試 261
8.1.6 文件編制 262
8.2 PLC高速計(jì)數(shù)器功能與應(yīng)用 262
8.2.1 高速計(jì)數(shù)器工作模式 262
8.2.2 高速計(jì)數(shù)器的尋址 263
8.2.3 高速計(jì)數(shù)器指令參數(shù) 264
8.2.4 高速計(jì)數(shù)器的組態(tài)應(yīng)用 264
8.3 PID控制功能與應(yīng)用 267
8.3.1 PID控制器結(jié)構(gòu) 267
8.3.2 PID控制指令 267
8.3.3 組態(tài)PID控制器 270
8.3.4 PID Compact的調(diào)試 273
8.3.5 PID組態(tài)應(yīng)用 275
8.4 運(yùn)動(dòng)控制功能與應(yīng)用 279
8.4.1 CPU S7-1200運(yùn)動(dòng)控制功能 279
8.4.2 運(yùn)動(dòng)控制的功能原理 279
8.4.3 S7-1200 軸資源啟用 281
8.4.4 工藝對(duì)象“軸”組態(tài) 282
8.4.5 運(yùn)動(dòng)控制指令 286
8.4.6 運(yùn)動(dòng)控制功能應(yīng)用 290
思考練習(xí)題 298
參考文獻(xiàn) 299

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2. 網(wǎng)絡(luò)工程師5天修煉（適配第6版考綱） [主編　朱小平 施游]
3. 信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師考試32小時(shí)通關(guān)（適用第4版考綱） [薛大龍]
4. 信息系統(tǒng)管理工程師考試32小時(shí)通關(guān)（適配第2版考綱） [薛大龍　劉偉]
5. 土木工程材料檢測(cè)實(shí)訓(xùn) [洪曉江 達(dá)則曉麗 錢波]
6. 科技信息檢索與論文寫作實(shí)用教程 [李振華]
7. 傳統(tǒng)山水畫論解讀與實(shí)踐 [陳鈉 著]
8. Python數(shù)據(jù)庫(kù)編程 [主編 殷樹友 邢 翀]
9. 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo) [主編 袁春萍 朱妮]
10. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國(guó)勇 晏廷榮]
11. Vienna整流器技術(shù) [桂存兵 著]
12. 變頻器與伺服應(yīng)用 [陳剛 葉云飛]
13. 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [湯琳 李敏]
14. 爐邊夜話——深入淺出話AI [汪建　著]
15. 電商運(yùn)營(yíng)與管理 [鐘肖英 陳瀟]
16. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) [主編 姜春磊 陳虹潔]
17. 信息技術(shù)基礎(chǔ)（Windows 10+WPS Office）（微課版） [主編　石利平　田輝平　謝盛嘉]
18. 人工智能應(yīng)用 [主編　陳　萍　劉培培　陳孟軍]
19. 大學(xué)生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo) [主編　劉志堅(jiān)]
20. 高級(jí)辦公應(yīng)用項(xiàng)目教程 [主編 屈晶 趙成麗]
21. 微信小程序開發(fā)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)（微課版） [主編 黃龍泉 郭峰 朱倩]
22. 企業(yè)檔案工作實(shí)戰(zhàn)寶典百問(wèn)百答 [華俊 盧秀英 邵甜甜 著]
23. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 [主編 唐繼勇 葉坤 孫夢(mèng)娜]
24. 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ) [主編 王麗莉 王 楊]
25. 船舶輔機(jī) [主編 王連海 于洋 姜淑翠]
26. 大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo) [主編 王麗莉 董宴廷]
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28. 高校學(xué)生工作探索與實(shí)踐 [郭亮 著]
29. 大學(xué)生情商管理 [方雄 著]
30. 2023年長(zhǎng)沙市會(huì)展業(yè)發(fā)展報(bào)告 [主編 周棟良]