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第1章 自动化及PLC控制系统简介 1

1.1控制系统概述 2

1.1.1过程概述 2

1.1.2人工控制 3

1.1.3自动化系统的组成 5

1.2硬连接系统概述 6

1.2.1常规继电器 6

1.2.2继电器逻辑系统 8

1.2.3控制继电器应用 9

1.2.4电机磁力启动器 10

1.2.5保持和去保持控制继电器 12

1.3 PLC概述 13

1.3.1什么是PLC 13

1.3.2 PLC的历史 15

1.3.3 PLC的结构 19

1.3.4硬连接系统改造 20

1.3.5 PLC梯形图 21

1.3.6电机的人工/自动控制 21

1.3.7 S7-1200教学套件配置 23

1.3.8过程控制的选择 25

习题与实验 27

第2章PLC逻辑编程基础 39

2.1 PLC硬件结构 40

2.1.1 S7-1200处理器 40

2.1.2 CPU工作状态 41

2.1.3通信模块 41

2.1.4信号板 41

2.1.5 I/O模块 42

2.1.6供电电源 43

2.1.7 S7-1200PLC存储器配置 44

2.1.8存储器地址及程序存储 44

2.2梯形图 47

2.2.1 PLC I/O终端连接 48

2.2.2 PLC布尔指令 49

2.2.3移位及循环移位指令 51

2.2.4程序控制指令 52

2.3顺序逻辑和组合逻辑指令 54

2.3.1置位-复位触发指令 54

2.3.2置位、复位输出指令 55

2.3.3上升沿与下降沿指令 56

2.3.4逻辑门和真值表 57

2.3.5组合逻辑指令 60

2.3.6梯形图编程举例 62

习题与实验 65

第3章 定时器和计数器程序设计 83

3.1定时器基础 84

3.1.1延时导通定时器 84

3.1.2延时关断定时器 87

3.1.3时间累加器（记忆-累加定时器） 89

3.1.4定时器应用举例 90

3.2计数器基础 95

3.2.1增计数器 95

3.2.2减计数器 97

3.2.3增减计数器 99

3.2.4计数器应用举例 101

3.3特殊定时指令 102

3.3.1脉冲发生器/脉冲定时器 102

3.3.2单稳态指令 103

3.3.3单稳态指令应用举例 104

3.3.4计数器应用举例 104

习题与实验 108

第4章 数学、传送、比较指令 119

4.1数学运算指令 120

4.1.1编号系统 120

4.1.2西门子S7-1200 PLC的数据和计数表示法 121

4.1.3常用数学运算指令 122

4.1.4 MOVE指令和TRANSFER指令 130

4.2比较指令 132

4.2.1相等、大于及小于指令 133

4.2.2在范围指令和超范围指令 134

4.3工业应用举例 139

4.3.1 过程控制常见任务 139

4.3.2小型工业过程控制应用 143

习题与实验 147

第5章 设备配置与人机界面 155

5.1设备及PLC/HMI配置 156

5.1.1西门子S7-1200 PLC硬件准备 156

5.1.2PLC/HMI配置 157

5.2HMI 161

5.2.1通信基础 161

5.2.2PROFINET与以太网协议 162

5.2.3 HMI编程 163

5.3监视和控制 178

5.3.1分布式控制系统过程描述 178

5.3.2过程控制系统I/O配置 178

5.3.3水泵站控制梯形图设计 179

5.3.4 HMI-PLC应用举例 186

习题与实验 189

第6章 过程控制系统设计与故障诊断 197

6.1过程控制系统概述（层次1） 198

6.1.1过程描述 198

6.1.2自动化控制系统的层级 199

6.1.3控制系统组件 199

6.2过程控制实施（层次2） 200

6.2.1I/O表 200

6.2.2数据采集和闭环控制 201

6.2.3项目逻辑框图和梯形图模块 201

6.2.4控制系统文档初稿 202

6.2.5程序文档中的交叉引用 203

6.3过程控制系统校验和启动（层次3） 204

6.3.1强制赋值校验 205

6.3.2观察表校验 209

6.3.3交叉引用、程序状态和系统诊断校验 211

6.4系统校验和故障排除 222

6.4.1静态校验 222

6.4.2安全标准和预防措施 223

6.5安全措施应用举例 225

习题与实验 227

第7章 仪表与过程控制 233

7.1仪表基础 234

7.1.1传感器基础 234

7.1.2模拟传感器 234

7.1.3数字传感器 235

7.2过程控制单元 235

7.2.1测量单元基础 236

7.2.2过程控制变量 237

7.2.3信号调理 238

7.2.4信号传输 238

7.3信号变换 238

7.3.1 A /D转换 239

7.3.2 D/A转换 240

7.3.3分辨率和量化误差 241

7.4过程控制系统 242

7.4.1控制过程 242

7.4.2被控变量 243

7.4.3控制策略与控制类型 243

7.4.4过程控制闭环 245

7.4.5控制系统偏差量化 246

7.4.6控制系统暂态过程与性能评估 247

7.5闭环过程控制的类型 248

7.5.1 ON /OFF控制方式 249

7.5.2比例控制方式 250

7.5.3联合控制方式 251

7.5.4 PLC/分布式计算机监视控制 251

习题与实验 252

第8章 模拟应用和先进控制 257

8.1模拟I/O配置与编程 258

8.1.1模拟I/O模块 258

8.1.2模拟I/O模块配置 258

8.1.3模拟I/O诊断功能配置 259

8.1.4模拟信号调理 262

8.1.5模拟I/O编程 264

8.2 PID控制的配置与编程 267

8.2.1闭环控制系统 267

8.2.2控制系统的时域响应 267

8.2.3控制系统分类 270

8.2.4控制器的输出特性 271

8.2.5控制器结构选择 272

8.3 PID指令 273

SIMATIC S7-1200容器液位PID控制 275

习题与实验 291

第9章 综合案例分析 297

9.1灌溉渠水位控制 298

9.1.1系统I/O配置 298

9.1.2逻辑框图 300

9.1.3控制系统模块 302

9.2灌溉渠控制系统梯形图编程 303

9.3灌溉渠控制系统人机界面设计 314

9.4水泵站控制系统 316

9.4.1系统I/O分配表 317

9.4.2控制系统模块 317

9.5水泵站控制系统梯形图编程 318

水泵报警功能 318

9.6水泵站控制系统人机界面设计 323

习题与实验 323