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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