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绪论 1

0.1 控制装置的发展 1

0.2 课程的性质、内容与任务 2

1 常用低压电器 4

1.1 概述 4

1.1.1 电器的定义与分类 4

1.1.2 低压电器发展概况 4

1.1.3 低压电器电磁机构及执行机构 5

1.1.4 触点系统 6

1.1.5 灭弧系统 6

1.2 接触器 7

1.2.1 接触器结构和工作原理 7

1.2.2 接触器的型号及主要技术参数 8

1.3 继电器 9

1.3.1 电流电压继电器 9

1.3.2 中间继电器 10

1.3.3 热继电器 11

1.3.4 时间继电器 12

1.3.5 速度继电器 13

1.3.6 液位继电器 14

1.4 熔断器 14

1.5 低压开关和低压断路器 16

1.5.1 低压断路器 16

1.5.2 漏电保护器 17

1.5.3 低压隔离器 18

1.6 主令电器 19

1.6.1 按钮 19

1.6.2 行程开关 20

1.6.3 接近开关 21

1.6.4 凸轮控制器 22

1.6.5 主令控制器 22

习题与思考题 22

2 电气控制基本线路与设计 23

2.1 电气控制线路的绘制 23

2.1.1 电气原理图 27

2.1.2 电气元件布置图 30

2.1.3 电气安装接线图 30

2.2 三相异步电动机的全压启动控制 31

2.2.1 启动、点动和停止控制环节 31

2.2.2 可逆控制和互锁环节 32

2.2.3 顺序控制环节 33

2.3 三相异步电动机的降压启动控制 35

2.4 三相异步电动机的调速控制 38

2.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制 38

2.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制 39

2.5 三相异步电动机的制动控制 41

2.5.1 三相异步电动机反接制动控制 41

2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制 42

2.6 其他典型控制环节 43

2.7 电气控制线路的设计方法 45

2.7.1 经验设计法 45

2.7.2 逻辑设计法 48

2.7.3 原理图设计中应注意的问题 49

习题与思考题 50

3 PLC的组成与工作原理 51

3.1 可编程控制器概述 51

3.2 可编程控制器的组成 55

3.3 可编程控制器的工作原理 59

3.4 主要的可编程控制器产品及其分类 61

3.5 S7-200 PLC系统的基本组成 63

3.5.1 基本单元 63

3.5.2 个人计算机或编程器 65

3.5.3 STEP 7-Micro/WIN32编程软件 65

3.5.4 通信电缆 65

3.5.5 人机界面 66

3.6 S7-200 PLC的接口模块 66

3.6.1 数字量扩展模块 66

3.6.2 模拟量输入输出扩展模块 70

3.6.3 热电偶、热电阻扩展模块 71

3.6.4 PROFIBUS-DP扩展模块 71

3.6.5 SIMATIC NET CP243-2通信处理器 71

3.6.6 智能扩展模块 72

3.7 S7-200 PLC的系统配置 72

3.7.1 S7-200 PLC的基本配置 72

3.7.2 S7-200 PLC的扩展配置 73

习题与思考题 74

4 PLC基本指令 75

4.1 可编程控制器的编程语言与IEC61131-3标准 75

4.1.1 传统的可编程控制器编程语言及不足 75

4.1.2 IEC 61131-3标准的产生 76

4.1.3 IEC 61131-3标准的特点 77

4.1.4 IEC61131-3标准的5种编程语言 79

4.1.5 基于IEC61131-3标准的编程软件 83

4.1.6 SIMATIC指令集与IEC61131-3指令集 84

4.1.7 可编程控制器的程序结构 84

4.2 存储器的数据类型与寻址方式 84

4.2.1 数据在存储器中存取的方式 84

4.2.2 不同存储区的寻址 85

4.2.3 直接寻址与间接寻址 87

4.2.4 绝对地址与符号地址 88

4.3 S7-200PLC的基本指令及编程方法 88

4.3.1 位逻辑指令 88

4.3.2 定时器与计数器指令 93

4.3.3 比较操作指令 97

4.4 功能图及步进控制指令 99

4.4.1 功能图主要类型 101

4.4.2 功能图及步进控制指令应用实例 101

习题与思考题 118

5 PLC功能指令 120

5.1 功能指令的基本形式 120

5.2 功能指令及其应用 122

5.2.1 运算指令 122

5.2.2 数据处理指令 133

5.2.3 表功能指令 139

5.2.4 转换指令 142

5.2.5 程序控制类指令 146

5.2.6 特殊指令 153

习题与思考题 161

6 PLC控制系统设计 162

6.1 PLC程序设计的常用方法 162

6.1.1 经验设计法 162

6.1.2 逻辑设计法 162

6.1.3 状态分析法 163

6.1.4 利用状态转移图设计法 164

6.2 PLC应用程序设计基础 166

6.2.1 应用程序设计步骤 166

6.2.2 应用程序设计流程 168

6.3 常用基本环节编程 168

6.4 PLC控制系统设计内容与步骤 173

6.4.1 控制设计原则 173

6.4.2 控制设计内容 173

6.4.3 系统设计和调试的主要步骤 173

6.5 PLC控制系统硬件设计 175

6.5.1 PLC的选型 175

6.5.2 PLC容量估算 176

6.5.3 I/O模块的选择 176

6.5.4 分配输入／输出点 178

6.6 PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用 178

6.6.1 全自动洗衣机控制系统的控制要求 178

6.6.2 全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置 179

6.6.3 全自动洗衣机控制系统的程序设计和调试 179

6.6.4 全自动洗衣机控制系统PLC程序 179

6.7 自动生产线控制系统 183

6.7.1 自动生产线穿销钉单元 184

6.7.2 自动生产线检测单元 189

6.7.3 自动生产线加盖单元 189

习题与思考题 199

7 PLC通信与网络技术 201

7.1 PLC通信的基本概念 201

7.1.1 基本概念和术语 201

7.1.2 差错控制 203

7.1.3 通信介质 204

7.1.4 串行通信接口标准 206

7.2 工业局域网基础 208

7.2.1 局域网的拓扑结构 208

7.2.2 网络协议和体系结构 209

7.2.3 IEEE802通信标准 210

7.2.4 现场总线 211

7.3 S7-200 CPU所支持的通信协议 211

7.3.1 PPI协议 212

7.3.2 MPI协议 212

7.3.3 PROFIBUS协议 212

7.3.4 TCP/IP协议 213

7.4 S7-200通信部件介绍 213

7.4.1 通信端口 213

7.4.2 PC/PPI电缆 214

7.4.3 网络连接器 215

7.4.4 PROFIBUS网络电缆 215

7.4.5 网络中继器 215

7.4.6 EM277 PROFIBUS-DP模块 216

7.4.7 S7-200通信的硬件选择 217

7.5 S7-200 PLC的通信 217

7.5.1 概述 217

7.5.2 利用PPI协议进行网络通信 219

7.5.3 利用MPI协议进行网络通信 221

7.5.4 利用PROFIBUS协议进行网络通信 221

7.5.5 利用ModBus协议进行网络通信 224

7.5.6 工业以太网 226

习题与思考题 227

8 组态软件及其在SCADA系统开发中的应用 228

8.1 SCADA系统概述 228

8.1.1 什么是SCADA系统 228

8.1.2 SCADA系统组成 228

8.1.3 SCADA系统的发展 232

8.1.4 SCADA系统应用 232

8.2 组态软件技术 233

8.2.1 组态软件概述 233

8.2.2 组态软件结构与功能部件 235

8.2.3 用组态软件开发SCADA系统上位机人机界面 238

8.3 组态王及其应用 242

8.3.1 组态王软件介绍 242

8.3.2 组态王软件结构 244

8.3.3 用组态王开发上位机人机界面一般过程 245

8.4 组态王与外部设备通信及配置 246

8.4.1 组态王与外部设备通信概述 246

8.4.2 组态王与S7-200的通信方式 246

8.4.3 组态王与外部设备通信配置举例 248

8.5 组态王人机界面开发实例分析 259

8.5.1 人机界面开发概述 259

8.5.2 人机界面开发实例分析 260

习题与思考题 274

附录A 特殊寄存器（SM）标志位 275

附录B STEP7-Micro/WIN32编程软件使用 279

附录C S7-200仿真软件的使用 287

附录D 课程设计 290

参考文献 296