PLC基础及应用

廖常初，重庆大学教授，本科毕业于清华大学，曾在企业从事机械、电气技术工作，长期从事工业控制和PLC应用的教学、科研和工程应用工作。主编教材和著作有：《PLC编程及应用》第3版，获中国书刊发行业协会“2006年度全行业优秀畅销品种（科技类）”称号；《S7-300/400 PLC应用技术》第2版，获2006年度机械工业出版社科技进步奖；《S7-300/400 PLC应用教程》；《FX系列PLC编程及应用》，获机械工业出版社2007年度科技进步奖； 《S7-200 PLC编程及应用》第2版， 教育部 “十一五”国家级规划教材；《S7-200 PLC基础教程》第2版；《PLC基础及应用》第2版，教育部 “十一五”国家级规划教材；《西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术》第2版；《西门子工业通信网络组态编程与故障诊断》；《S7-1200 PLC编程及应用》。

出版说明

前言

第1章 概述

1.1 可编程序控制器概述

1.1.1 PLC的基本结构

1.1.2 PLC的特点

1.1.3 PLC的应用领域

1.1.4 PLC的主要生产厂家

1.2 PLC的工作原理

1.2.1 继电器

1.2.2 逻辑运算

1.2.3 PLC的工作原理

1.3 习题

第2章 PLC的硬件

2.1 PLC的硬件结构

2.1.1 PLC的物理结构

2.1.2 CPU模块与存储器

2.1.3 输入模块

2.1.4 输出模块

2.2 FX系列PLC性能简介

2.2.1 FX系列PLC的特点

2.2.2 FX系列型号命名方法与输入输出技术指标

2.2.3 FX1s与FX2N系列PLC

2.2.4 FX2N系列PLC

2.2.5 FX2Nc与FX1Nc系列PLC

2.2.6 FX3U与FX3UC系列PLC

2.3 特殊功能模块

2.4 编程设备与人机界面

2.4.1 专用编程器

2.4.2 编程软件

2.4.3 显示模块与人机界面

2.5 习题

第3章 PLC程序设计基础

3.1 PLC的编程语言

3.1.1 PLC编程语言的国际标准

3.1.2 梯形图的主要特点

3.2 FX系列PLC梯形图中的编程元件

3.2.1 基本数据结构

3.2.2 FX系列PLC的性能指标

3.2.3 输入继电器与输出继电器

3.2.4 辅助继电器与状态

3.2.5 定时器

3.2.6 内部计数器

3.2.7 高速计数器

3.2.8 数据寄存器

3.2.9 指针与常数

3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令

3.3.1 LD、LDI、OUT指令

3.3.2 串联指令与并联指令

3.3.3 堆栈指令与多重分支输出电路

3.3.4 边沿检测指令

3.3.5 置位指令与复位指令

3.3.6 其他指令

3.3.7编程注意事项

3.4 习题

第4章 开关量控制系统梯形图设计方法

4.1 梯形图的经验设计法

4.1.1 起动-保持-停止电路

4.1.2 三相异步电动机正反转控制电路

4.1.3 钻床刀架运动控制系统的设计

4.1.4 常闭触点输入信号的处理

4.2 时序控制系统梯形图设计方法

4.2.1 常用的定时器应用电路

4.2.2 使用定时器和区间比较指令设计时序控制电路

4.2.3 使用多个定时器接力定时的时序控制电路

4.3 根据继电器电路图设计梯形图的方法

4.3.1 基本方法

4.3.2 应注意的问题

4.4 顺序控制设计法与顺序功能图

4.4.1 顺序控制设计法

4.4.2 步与动作

4.4.3 有向连线与转换条件

4.4.4 顺序功能图的基本结构

4.4.5 顺序功能图中转换实现的基本规则

4.4.6 顺序控制设计法的本质

4.5 习题

第5章 顺序控制梯形图的编程方法

5.1 使用STL指令的编程方法

5.1.1 STL指令

5.1.2 单序列的编程方法

5.1.3 选择序列的编程方法

5.1.4 并行序列的编程方法

5.2 使用起保停电路的编程方法

5.2.1 单序列的编程方法

5.2.2 选择序列与并行序列的编程方法

5.2.3 仅有两步的闭环的处理

5.3 以转换为中心的编程方法

5.3.1 单序列的编程方法

5.3.2 选择序列与并行序列的编程方法

5.4 具有多种工作方式的系统的编程方法

5.4.1 工作方式

5.4.2 使用起保停电路的编程方法

5.4.3 以转换为中心的编程方法

5.4.4 使用步进梯形指令的编程方法

5.5 习题

第6章 PLC的应用指令

6.1 FX系列PLC应用指令概述

6.1.1 应用指令的表示方法

6.1.2 数据格式

6.1.3 怎样学习应用指令

6.2 程序流控制指令

6.2.1 条件跳转指令

6.2.2 子程序调用与子程序返回指令

6.2.3 中断指令与中断程序

6.2.4 其他指令

6.3 比较与传送指令

6.3.1 整数比较指令

6.3.2 浮点数比较指令与时钟数据比较指令

6.3.3 传送指令

6.4 数学运算指令

6.4.1 整数运算指令

6.4.2 浮点数运算指令

6.4.3 字逻辑运算指令

6.5 循环移位指令与移位指令

6.5.1 循环移位指令

6.5.2 移位指令

6.6 数据处理指令

6.6.1 数据转换指令

6.6.2 报警器置位/复位指令

6.6.3 其他数据处理指令

6.7 高速处理指令

6.7.1 与输入输出有关的指令

6.7.2 高速计数器指令

6.7.3 速度检测与脉冲输出指令

6.8 方便指令与外部设备指令

6.8.1 方便指令

6.8.2 外部I/O设备指令

6.8.3 FX系列外部设备指令

6.9 其他指令

6.9.1 时钟运算指令

6.9.2 其他指令

6.10习题

第7章 PLC在模拟量检测与PID闭环控制中的应用“

7.1 模拟量I/O模块的使用方法

7.1.1 模拟量I/O模块的功能

7.1.2 Fx系列的模拟量I/O模块

7.1.3 模拟量输入模块的应用

7.1.4 模拟量输入值的转换

7.1.5 模拟量输出模块的应用

7.2 PLC在模拟量闭环控制中的应用

7.2.1 PID调节器的数字化

7.2.2 PID指令

7.2.3 PID参数的整定方法

7.3 习题

第8章 PLC应用中的一些问题

8.1 PLC应用系统的设计调试方法

8.1.1 系统规划

8.1.2 系统设计

8.1.3 PLC及其组件的选型

8.1.4 硬件软件设计与调试

8.2 PLC应用系统的可靠性措施

8.2.1 硬件抗干扰措施

8.2.2 故障的检测与诊断

8.3 PLC的通信与计算机通信网络

8.3.1 计算机通信的基本知识

8.3.2 串行通信接口

8.3.3 计算机通信的国际标准

8.3.4 数据链接与无协议通信

8.3.5 开放式通信网络

8.3.6 串行通信接口模块

8.4 节省PLC输入输出点数的方法

8.4.1 减少所需输入点数的方法

8.4.2 减少所需输出点数的方法

8.5 PLC的人机界面与组态软件简介

8.5.1 人机界面

8.5.2 触摸屏

8.5.3 触摸屏的画面设计简介

8.5.4 触摸屏的运行与仿真

8.5.5 组态软件简介

8.6 PLC在变频器控制中的应用

8.6.1 电动机转速与旋转方向的控制

8.6.2 变频电源与工频电源的切换

8.6.3 电动机的多段转速控制

8.7 习题

第9章 PLC编程软件的使用方法

9.1 FX系列编程软件概述

9.1.1 软件的主要功能与编程电缆

9.1.2 程序的生成与编辑

9.1.3 注释的生成与编辑

9.1.4 编辑程序的其他操作

9.2 PLC的在线操作

9.3 程序监控与参数设置

9.3.1 监控与测试功能

9.3.2 编程软件与PLC的参数设置

附录

附录A 实验指导书

附录B 部分习题参考答案

附录C FX系列应用指令简表

参考文献2100433B

《PLC基础及应用》是廖常初编著的一本图书。该书是《PLC基础及应用》的第2版，以国内广泛使用的三菱电机公司的FX系列为例，介绍了PLC（可编程序控制器）的工作原理、硬件结构、编程元件与指令系统，还介绍了梯形图的经验设计法、时序控制系统梯形图的设计方法、根据继电器电路图设计梯形图的方法、根据顺序功能图设计顺序控制梯形图的3种方法，这些设计方法很容易被初学者掌握，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的开关量控制系统的梯形图。

本书还介绍了PLC控制系统的设计和调试方法，提高系统可靠性和降低硬件费用的方法，PLC的联网通信，触摸屏和组态软件的应用，以及用PLC控制变频器的方法。

本书结合高职高专的教学特点，加强了实训部分的内容，包括编程器与编程软件的使用指南和有大量实验的实验指导书。各章配有适量的习题，并附有部分习题的参考答案。

本书可作为大专院校电气工程及自动化、工业自动化、应用电子、计算机应用、机电一体化及其他有关专业的教材，也可以供工程技术人员自学或作为培训教材使用。

前言

第1章 PLC基础知识

1.1 传统的工业控制方法

1.1.1 点动、长动控制电路

1.1.2 正反转控制电路

1.1.3 顺序控制电路

1.2 PLC概述

1.2.1 PLC的定义

1.2.2 PLC的特点

1.2.3 PLC的发展阶段

1.2.4 PLC的应用

1.3 PLC的系统结构和工作原理

1.3.1 PLC的硬件组成

1.3.2 PLC的软件及编程语言

1.3.3 PLC的工作原理

1.3.4 PLC的分类及性能指标

1.4 常用PLC简介

1.4.1 美国的PLC产品

1.4.2 欧洲的PLC产品

1.4.3 日本的PLC产品

1.4.4 我国的PLC产品

1.4.5 三菱FX2N系列PLC

1.5 PLC的发展趋势

1.6 上机实验——PLC应用及简单实例过程演示

1.7 习题

第2章 FX2N系列PLC的基本指令及编程

2.1 编程元件

2.1.1 输入继电器（X）和输出继电器（Y）

2.1.2 辅助继电器（M）

2.1.3 定时器（T）

2.1.4 计数器（C）

2.1.5 数据寄存器（D）

2.1.6 变址寄存器（V/Z）

2.1.7 指针（P/I）

2.1.8 状态器（S）

2.1.9 常数（K/H）

2.2 PLC的基本指令

2.2.1 逻辑取指令和线圈驱动指令（LD/LDI、OUT）

2.2.2 触点串联指令（AND、ANI）

2.2.3 触点并联指令（0R、ORI）

2.2.4 电路块串联指令（ANB）

2.2.5 电路块并联指令（ORB）

2.2.6 多重输出指令（MPS/MRD/MPP）

2.2.7 主控触点指令（MC/MCR）

2.2.8 置位、复位指令（SET、RST）

2.2.9 脉冲微分指令（PLS/PLF）

2.2.10 空操作指令（NOP）

2.2.11 结束指令（END）

2.3 定时器和计数器的应用

2.3.1 定时器的应用

2.3.2 计数器的应用

2.4 梯形图编程规则

2.5 梯形图的经验设计法

2.5.1 经验设计法

2.5.2 经验设计法的步骤

2.5.3 经验设计法应用举例

2.6 用继电器控制电路移植法设计梯形图

2.6.1 移植设计法的步骤

2.6.2 移植设计法应用举例

2.7 上机实验——基本指令及编程应用

2.7.1 交通灯控制

2.7.2 三相异步电动机的Y-△起动控制

2.8 习题

第3章 编程软件GX DeveIoper

3.1 程序输入

3.1.1 建立工程

3.1.2 程序输入

3.2 程序转换与检查

3.2.1 程序转换

3.2.2 程序检查

3.3 程序注释

3.4 仿真调试

3.5 程序传送

3.5.1 PLC与计算机的连接方式

3.5.2 通信设置

3.5.3 程序下载

3.6 上机实验——GX Developer编程软件练习

3.7 习题

第4章 步进顺序控制指令及应用

4.1 状态转移图与顺序指令

4.1.1 状态转移图的基本概念

4.1.2 状态转移图

4.1.3 步进顺序控制指令

4.2 状态转移图的编程方法

4.2.1 状态转移图编制规则

4.2.2 单流程状态转移图的编程

4.2.3 选择性分支与汇合的编程

4.2.4 并行分支与汇合的编程

4.2.5 组合流程及虚拟状态

4.3 状态编程在非状态元件编程中的应用

4.3.1 用辅助继电器实现状态编程

4.3.2 用移位寄存器实现状态编程

4.4 上机实验——顺序控制指令及应用

4.4.1 机械手控制

4.4.2 大小球分类控制

4.4.3 交通灯控制（状态编程法）

4.5 习题

第5章 FXN系列PLC的应用指令

5.1 应用指令概述

5.1.1 应用指令的表达形式

5.1.2 数据长度和指令执行形式

5.1.3 变址寄存器

5.2 程序流程指令

5.2.1 条件跳转指令

5.2.2 子程序调用和子程序返回

5.2.3 中断指令

5.2.4 主程序结束指令

5.2.5 监视定时器指令

5.2.6 循环指令

5.3 比较与传送指令

5.3.1 比较指令

5.3.2 区间比较指令

5.3.3 传送指令

5.3.4 移位传送指令

5.3.5 取反传送指令

5.3.6 块传送指令

5.3.7 多点传送指令

5.3.8 数据交换指令

5.3.9 BCD变换指令

5.3.1 0BIN变换指令

5.4 四则运算与逻辑运算指令

5.4.1 加法指令

5.4.2 减法指令

5.4.3 乘法指令

5.4.4 除法指令

5.4.5 加1指令

5.4.6 减l指令

5.4.7 字逻辑与指令

5.4.8 字逻辑或指令

5.4.9 字逻辑异或指令

5.4.10 求补指令

5.5 循环与移位指令

5.5.1 循环右移指令

5.5.2 循环左移指令

5.5.3 带进位的循环右移指令

5.5.4 带进位的循环左移指令

5.5.5 位右移指令

5.5.6 位左移指令

5.5.7 字右移指令

5.5.8 字左移指令

5.5.9 移位写入指令

5.5.10 移位读出指令

5.6 数据处理指令

5.6.1 区间复位指令

5.6.2 解码指令

5.6.3 编码指令

5.6.4 ON位数统计指令

5.6.5 ON位判别指令

5.6.6 平均值指令

……

第6章 PLC的特殊功能模块

第7章 PLC的通信

第8章 PLC的工程应用

附录

参考文献2100433B

《S7200 PLC基础及应用》由两部分组成，共15章。第一部分由1~5章组成，介绍可编程控制器的原理与基础，从第2章开始，以西门子公司S7-200系列PLC为对象，顺序介绍PLC的系统配置、指令系统、所用的编程软件以及PLC的通信与网络。第二部分主要介绍PLC的在多种工业控制场所以及人们日常生活的应用，主要介绍了PLC在电动机控制系统、多种工业自动化设备、灯光控制、物料控制、制药行业以及人们日常生活中的应用等。最后一章介绍PLC的变频器控制技术。

出版说明

前言

第1章 概述

第2章　PLC的硬件

第3章 PLC程序设计基础

第4章 开关量控制系统梯形图设计方法

第5章 顺序控制梯形图的编程方法

第6章 PLC的应用指令

第7章 PLC在模拟量测量与PID闭环控制中的应用

第8章 PLC应用中的一些问题

第9章 PLC编程软件的使用方法

附录

参考文献2100433B