PLC編程從入門到精通

第1篇　PLC 編程基礎
第1章　電氣控制基礎 2
1.1　低壓開關電器 2
1.1.1　刀開關 2
1.1.2　低壓斷路器 3
1.1.3　剩余電流保護電器 8
1.2　接觸器 10
1.2.1　接觸器的功能 10
1.2.2　接觸器的結(jié)構及其工作原理 10
1.2.3　常用的接觸器 11
1.2.4　接觸器的技術參數(shù) 12
1.2.5　接觸器的選用 13
1.3　繼電器 14
1.3.1　電磁繼電器 15
1.3.2　時間繼電器 18
1.3.3　計數(shù)繼電器 22
1.3.4　電熱繼電器 23
1.3.5　其他繼電器 26
1.4　熔斷器 26
1.4.1　熔斷器的種類、結(jié)構和工作原理 26
1.4.2　熔斷器的技術參數(shù) 27
1.4.3　熔斷器的選用 28
1.5　主令電器 29
1.5.1　按鈕 29
1.5.2　行程開關 32
1.5.3　接近開關 33
1.6　變壓器和電源 38
1.6.1　變壓器 38
1.6.2　直流穩(wěn)壓電源 39
1.7　其他電器 40
1.7.1　傳感器和變送器 40
1.7.2　隔離器 42
1.7.3　浪涌保護器 42
1.7.4　安全柵 43
1.8　電氣控制線路圖 43
1.9　繼電接觸器控制電路基本控制規(guī)律 46
1.9.1　點動運行控制線路 46
1.9.2　連續(xù)運行控制線路 46
1.9.3　正反轉(zhuǎn)運行控制線路 46
1.9.4　多地控制線路 47
1.9.5　自動循環(huán)控制線路 48
1.10　三相異步電動機的啟動控制線路 49
1.10.1　直接啟動 49
1.10.2　星形- 三角形減壓啟動 49
1.10.3　自耦變壓器減壓啟動 50
1.11　三相異步電動機的調(diào)速控制 51
1.11.1　改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速 51
1.11.2　改變極對數(shù)的調(diào)速 52
1.11.3　變頻調(diào)速 52
1.12　三相異步電動機的制動控制 56
1.12.1　機械制動 57
1.12.2　反接制動 57
1.12.3　能耗制動 58
1.13　電氣控制系統(tǒng)常用的保護環(huán)節(jié) 59
1.13.1　電流保護 59
1.13.2　電壓保護 61
1.13.3　其他保護 62

第2章　可編程控制器（PLC）基礎 63
2.1　概述 63
2.1.1　PLC 的發(fā)展歷史 63
2.1.2　PLC 的主要特點 64
2.1.3　PLC 的應用范圍 65
2.1.4　PLC 的分類與性能指標 65
2.1.5　PLC 與繼電器系統(tǒng)的比較 66
2.1.6　PLC 與微機的比較 67
2.1.7　PLC 的發(fā)展趨勢 67
2.1.8　PLC 在我國的應用情況 67
2.2　PLC 的結(jié)構和工作原理 68
2.2.1　可編程控制器的硬件組成 68
2.2.2　PLC 的工作原理 72
2.2.3　PLC 的立即輸入、輸出功能 73

第2篇　西門子PLC 編程入門
第3章　西門子S7-200 SMART PLC的硬件 76
3.1　西門子S7-200 SMART PLC 概述 76
3.1.1　西門子S7 系列模塊簡介 76
3.1.2　西門子S7-200 SMART PLC 的產(chǎn)品特點 77
3.2　西門子S7-200 SMART CPU模塊及其接線 78
3.2.1　西門子S7-200 SMART CPU模塊的介紹 78
3.2.2　西門子S7-200 SMART CPU模塊的接線 81
3.3　西門子S7-200 SMART PLC擴展模塊及其接線 83
3.3.1　數(shù)字量輸入和輸出擴展模塊 84
3.3.2　模擬量輸入和輸出擴展模塊 85
3.3.3　其他擴展模塊 87
3.4　西門子S7-200 SMART PLC的安裝 90
3.4.1　安裝的預留空間 90
3.4.2　安裝CPU 模塊 91
3.4.3　擴展模塊的連接 91
3.4.4　信號板的安裝 92
3.4.5　接線端子的拆卸和安裝 92
3.5　最大輸入和輸出點配置與電源需求計算 93
3.5.1　模塊的地址分配 93
3.5.2　最大輸入和輸出點配置 93
3.5.3　電源需求計算 94

第4章　西門子S7-200 SMART PLC的編程軟件 96
4.1　 STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件簡介與安裝步驟 96
4.1.1　STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件簡介 96
4.1.2　STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件的安裝步驟 97
4.2　STEP7-Micro/WIN SMART軟件的使用 99
4.2.1　STEP7-Micro/WIN SMART軟件的打開 99
4.2.2　STEP7-Micro/WIN SMART軟件的界面介紹 100
4.2.3　創(chuàng)建新項目 106
4.2.4　保存項目 107
4.2.5　打開項目 107
4.2.6　系統(tǒng)塊 109
4.2.7　程序調(diào)試 118
4.2.8　交叉引用 121
4.2.9　工具 121
4.2.10　幫助菜單 122
4.2.11　使用快捷鍵 122
4.3　 用STEP7-Micro/WIN SMART軟件建立一個完整的項目 123
4.4　仿真軟件的使用 130
4.4.1　仿真軟件簡介 130
4.4.2　仿真軟件S7-200 SIM 2.0的使用 131

第5章　西門子S7-200 SMART PLC的編程語言 133
5.1　西門子S7-200 SMART PLC的編程基礎 133
5.1.1　數(shù)據(jù)的存儲類型 133
5.1.2　元件的功能與地址分配 136
5.1.3　STEP7 中的編程語言 141
5.2　位邏輯指令 142
5.2.1　基本位操作指令 142
5.2.2　置位/ 復位指令 144
5.2.3　置位優(yōu)先雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和復位優(yōu)先雙穩(wěn)態(tài)指令（SR/RS） 145
5.2.4　邊沿觸發(fā)指令 145
5.2.5　邏輯棧操作指令 147
5.2.6　取反指令（NOT） 147
5.3　定時器與計數(shù)器指令 148
5.3.1　定時器指令 148
5.3.2　計數(shù)器指令 155
5.3.3　基本指令的應用實例 159
5.4　功能指令 169
5.4.1　比較指令 169
5.4.2　數(shù)據(jù)處理指令 171
5.4.3　移位與循環(huán)指令 174
5.4.4　算術運算指令 180
5.4.5　功能指令的應用 195
5.5　西門子S7-200 SMART PLC的程序控制指令及其應用 199
5.5.1　跳轉(zhuǎn)指令 200
5.5.2　指針 200
5.5.3　循環(huán)指令 201
5.5.4　子程序調(diào)用指令 202
5.5.5　中斷指令 204
5.5.6　暫停指令 207
5.5.7　結(jié)束指令 209
5.5.8　順控繼電器指令 209
5.5.9　程序控制指令的應用 211

第3篇　三菱PLC 編程入門
第6章　三菱FX 系列PLC的硬件 214
6.1　三菱PLC 簡介 214
6.1.1　三菱PLC 系列 214
6.1.2　三菱FX 系列可編程控制器的特點 215
6.2　三菱FX 系列PLC 基本單元及其接線 216
6.2.1　三菱FX 系列PLC 基本單元介紹 216
6.2.2　三菱FX 系列PLC 基本單元的接線 218
6.3　三菱FX 系列PLC 的擴展單元和擴展模塊及其接線 221
6.3.1　三菱FX 系列PLC 擴展單元及其接線 221
6.3.2　三菱FX 系列PLC 擴展模塊及其接線 224
6.4　三菱FX 系列PLC 的模擬量模塊及其接線 225
6.4.1　三菱FX 模擬量輸入模塊（A/D） 225
6.4.2　三菱FX 模擬量輸出模塊（D/A） 230
6.4.3　三菱FX 模擬量輸入輸出模塊 234

第7章　三菱FX 系列PLC的編程軟件 237
7.1　GX Developer 編程軟件的安裝 237
7.1.1　GX Developer 編程軟件的概述 237
7.1.2　GX Developer 編程軟件的安裝 239
7.2　GX Developer 編程軟件的使用 241
7.2.1　GX Developer 編程軟件工作界面的打開 241
7.2.2　創(chuàng)建新工程 242
7.2.3　保存工程 243
7.2.4　打開工程 244
7.2.5　改變程序類型 244
7.2.6　程序的輸入方法 244
7.2.7　連線的輸入和刪除 246
7.2.8　注釋 247
7.2.9　程序的復制、修改與清除 250
7.2.10　軟元件查找與替換 252
7.2.11　常開常閉觸點互換 253
7.2.12　程序變換 255
7.2.13　程序檢查 256
7.2.14　程序的下載和上傳 256
7.2.15　遠程操作（RUN/STOP） 259
7.2.16　在線監(jiān)視 260
7.2.17　軟元件測試 260
7.2.18　設置密碼 261
7.2.19　仿真 263
7.2.20　PLC 診斷 264
7.3　用GX Developer 建立一個完整的工程 264
7.4　GX Works 使用入門 272
7.4.1　GX Works3 的功能 272
7.4.2　GX Works3 的特點 273
7.4.3　GX Works3 的使用簡介 273

第8章　三菱FX 系列PLC的指令及其應用 280
8.1　編程基礎 280
8.1.1　數(shù)制 280
8.1.2　編程語言簡介 280
8.1.3　三菱FX 系列PLC 內(nèi)部軟組件 282
8.1.4　存儲區(qū)的尋址方式 291
8.2　三菱FX 系列PLC 的基本指令 292
8.2.1　輸入指令與輸出指令（LD、LDI、OUT） 292
8.2.2　觸點的串聯(lián)指令（AND、ANI） 293
8.2.3　觸點的并聯(lián)指令（OR、ORI） 293
8.2.4　脈沖式觸點指令（LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF） 294
8.2.5　脈沖輸出指令（PLS、PLF） 294
8.2.6　置位與復位指令（SET、RST） 295
8.2.7　邏輯反、空操作與結(jié)束指令（INV、NOP、END） 296
8.3　基本指令應用 297
8.3.1　單鍵啟?？刂疲ㄆ古铱刂疲?297
8.3.2　定時器和計數(shù)器應用 298
8.3.3　取代特殊繼電器的梯形圖 300
8.3.4　電動機的控制 301
8.4　三菱FX 系列PLC 的功能指令 307
8.4.1　功能指令的格式 308
8.4.2　傳送和比較指令 308
8.4.3　程序流指令 312
8.4.4　四則運算 316
8.4.5　移位和循環(huán)指令 319
8.4.6　數(shù)據(jù)處理指令 320
8.4.7　高速處理指令 321
8.4.8　方便指令 322
8.4.9　外部I/O 設備指令 323
8.4.10　外部串口設備指令 324
8.4.11　浮點數(shù)運算指令 325
8.4.12　觸點比較指令 327
8.5　功能指令應用實例 329
8.6　步進梯形圖指令 339
8.7　模擬量模塊相關指令應用實例 341
8.7.1　FX2N-4AD 模塊 341
8.7.2　FX2N-4DA 模塊 342
8.7.3　FX3U-4AD-ADP 模塊 344
8.7.4　FX3U-3A-ADP 模塊 346

第4篇　PLC 編程高級應用
第9章　PLC的編程方法與調(diào)試 350
9.1　功能圖 350
9.1.1　功能圖的畫法 350
9.1.2　梯形圖編程的原則 355
9.2　邏輯控制的梯形圖編程方法 357
9.2.1　經(jīng)驗設計法 357
9.2.2　功能圖設計法 359
9.2.3　利用基本指令編寫梯形圖程序 359
9.2.4　利用功能指令編寫邏輯控制程序 366
9.2.5　利用復位和置位指令編寫邏輯控制程序 371
9.3　實例 376

第10章　PLC的工藝功能及應用 385
10.1　PID 控制簡介 385
10.1.1　PID 控制原理簡介 385
10.1.2　PID 控制器的參數(shù)整定 388
10.1.3　利用西門子S7-200SMART PLC 進行電爐的溫度控制 391
10.2　高速計數(shù)器的應用 396
10.2.1　西門子S7-200 SMART PLC 高速計數(shù)器的簡介 396
10.2.2　三菱FX 系列PLC 高速 計數(shù)器的簡介 401
10.2.3　高速計數(shù)器的應用 403
10.2.4　高速計數(shù)器在轉(zhuǎn)速測量中的應用 405

第11章　PLC在運動控制中的應用 416
11.1　西門子S7-200 SMART PLC的運動控制及其應用 416
11.1.1　西門子S7-200 SMARTPLC 的運動控制基礎 416
11.1.2　西門子S7-200 SMART PLC 的高速輸出點控制步進驅(qū)動系統(tǒng) 421
11.1.3　西門子S7-200 SMART PLC的高速輸出點控制伺服系統(tǒng) 428
11.2　三菱FX PLC 的運動控制及其應用 452
11.2.1　三菱FX PLC 控制步進驅(qū)動系統(tǒng) 452
11.2.2　三菱FX PLC 控制伺服驅(qū)動系統(tǒng) 453

第12章　PLC的通信及其應用 457
12.1　通信基礎知識 457
12.1.1　通信的基本概念 457
12.1.2　RS485 標準串行接口 458
12.1.3　PLC 網(wǎng)絡的術語解釋 459
12.2　西門子S7-200 SMART PLC 自由口通信 460
12.2.1　西門子S7-200 SMART PLC 自由口通信介紹 460
12.2.2　西門子S7-200 SMART PLC 之間的自由口通信 463
12.2.3　西門子S7-1200 PLC 與S7-200 SMART PLC 之間的自由口通信 468
12.3　以太網(wǎng)通信 471
12.3.1　工業(yè)以太網(wǎng)通信簡介 471
12.3.2　西門子S7-200 SMART PLC 與HMI 之間的以太網(wǎng)通信 473
12.3.3　西門子S7-200 SMART PLC 之間的以太網(wǎng)通信 476
12.4　Modbus 通信 479
12.4.1　Modbus 通信概述 479
12.4.2　西門子S7-200 SMART PLC 之間的Modbus串行通信 480
12.4.3　西門子S7-200 SMART PLC 之間的Modbus_TCP通信 485
12.5　PROFIBUS 通信 490
12.5.1　PROFIBUS 通信概述 490
12.5.2　西門子S7-200 SMART PLC 與S7-300/400 PLC之間的PROFIBUS-DP通信 492
12.6　三菱FX 系列PLC 的N ∶ N網(wǎng)絡通信 499
12.6.1　相關的標志和數(shù)據(jù)寄存器的說明 499
12.6.2　參數(shù)設置 500
12.6.3　實例講解 500
12.7　無協(xié)議通信 501
12.7.1　無協(xié)議通信基礎 501
12.7.2　西門子S7-200 SMART PLC與三菱FX 系列PLC 之間的無協(xié)議通信 503
12.8　CC-Link 通信 507
12.8.1　CC-Link 家族 507
12.8.2　CC-Link 通信的應用 508
12.9　PLC 與變頻器通信 514
12.9.1　西門子S7-200 SMARTPLC 與G120 變頻器之間的USS 通信 514
12.9.2　三菱FX3U PLC 與FR-E740變頻器之間的PU 通信 519

第13章　PLC、觸摸屏、變頻器和伺服系統(tǒng)工程應用 522
13.1　行車呼叫系統(tǒng)PLC 控制 522
13.1.1　采用西門子S7-200 SMART PLC 方案 523
13.1.2　采用三菱FX3U PLC 方案 528
13.2　送料小車自動往復運動的PLC 控制 534
13.2.1　采用西門子S7-200 SMART PLC 方案 534
13.2.2　采用三菱FX3U PLC 方案 538
13.3　步進電動機自動正反轉(zhuǎn)PLC 控制 540
13.3.1　采用西門子S7-200 SMART PLC 方案 540
13.3.2　采用三菱FX3U PLC 方案 548
13.4　定長剪切機PLC 控制 549
13.5　物料攪拌機的PLC 控制 555
13.5.1　硬件系統(tǒng)集成 555
13.5.2　編寫PLC 程序 556
13.5.3　設計觸摸屏項目 559

參考文獻 562