电气控制与PLC原理及应用（第二版）高职

绪论1

第1章 常用低压电器3

1.1 低压电器的基本知识3

1.1.1 低压电器的分类3

1.1.2 低压电器的基本结构4

1.1.3 灭弧系统6

1.2 熔断器8

1.2.1 熔断器的结构和工作原理8

1.2.2 熔断器的分类8

1.2.3 熔断器的选择10

1.3 刀开关11

1.3.1 刀开关的结构和安装11

1.3.2 常用刀开关12

1.4 低压断路器13

1.4.1 低压断路器的结构和工作原理13

1.4.2 低压断路器的分类15

1.4.3 低压断路器的主要技术参数16

1.4.4 低压断路器的选择18

1.4.5 智能化低压断路器18

1.5 接触器19

1.5.1 电磁式交流接触器的结构和工作原理19

1.5.2 直流接触器20

1.5.3 接触器的主要技术参数和选择20

1.5.4 真空交流接触器21

1.6 继电器22

1.6.1 概述22

1.6.2 电磁式电流、 电压及中间继电器22

1.6.3 时间继电器24

1.6.4 热继电器27

1.6.5 速度继电器28

1.6.6 固态继电器29

1.7 主令电器31

1.7.1 控制按钮31

1.7.2 行程开关32

1.7.3 接近开关33

1.7.4 万能转换开关35

小结36

思考题36

第2章 继电器—接触器控制电路的基本环节37

2.1 电气控制系统图37

2.1.1 电气原理图37

2.1.2 电器元件布置图39

2.1.3 电气接线图40

2.2 电路的逻辑表示及逻辑运算40

2.2.1 电器元件的逻辑表示41

2.2.2 电路状态的逻辑表示41

2.2.3 电路化简的逻辑法42

2.3 三相异步电动机的启动控制电路42

2.3.1 全压启动控制电路43

2.3.2 点动控制电路44

2.3.3 笼形异步电动机Y-△ 减压启动控制电路45

2.3.4 自耦变压器（补偿器）减压启动控制电路46

2.4 三相异步电动机的运行控制电路48

2.4.1 多地点控制电路48

2.4.2 多台电动机顺序启、 停控制电路48

2.4.3 三相异步电动机的正、 反转控制电路50

2.4.4 双速异步电动机的控制电路52

2.5 三相异步电动机的制动控制电路54

2.5.1 电磁式机械制动控制电路54

2.5.2 电气制动控制电路55

2.6 电液控制电路58

小结60

思考题60

第3章 典型机床电气控制电路62

3.1 电气控制电路分析基础62

3.1.1 电气控制电路分析的内容62

3.1.2 电气控制原理图的阅读和分析方法63

3.2 CA6140卧式车床电气控制电路63

3.2.1 结构、 运动形式和控制要求63

3.2.2 主电路分析64

3.2.3 控制电路分析65

3.3 X62W卧式万能铣床电气控制电路66

3.3.1 结构、 运动形式和控制要求66

3.3.2 主电路分析67

3.3.3 控制电路分析69

3.4 T68卧式镗床电气控制电路74

3.4.1 结构、 运动形式和控制要求74

3.4.2 主电路分析75

3.4.3 控制电路分析76

3.4.4 辅助电路分析78

3.5 M7120平面磨床电气控制电路78

3.5.1 结构、 运动形式和控制要求78

3.5.2 主电路分析79

3.5.3 控制电路分析81

3.6 桥式起重机电气控制系统82

3.6.1 结构、 运动形式和控制要求82

3.6.2 主电路分析83

3.6.3 控制电路分析85

小结89

思考题89

第4章 可编程控制器简介90

4.1 概述90

4.1.1 可编程控制器的产生与发展90

4.1.2 可编程控制器的特点和分类91

4.2 S7200系列PLC的组成和工作原理93

4.2.1 CPU 226型PLC的组成93

4.2.2 工作原理97

4.3 S7200系列PLC内部元器件99

4.3.1 数据存储类型及寻址方式99

4.3.2 S7200数据存储区及元件功能102

4.3.3 S7200 PLC的有效编程范围107

4.4 输入、 输出及扩展109

4.4.1 本机及扩展I/O编址110

4.4.2 扩展模块的安装与连接111

4.4.3 S7200系统块配置112

4.5 S7200系列PLC的编程语言113

4.5.1 梯形图编辑器113

4.5.2 语句表编辑器113

4.5.3 功能块图编辑器114

小结114

思考题115

第5章 S7200系列PLC基本指令116

5.1 基本逻辑指令116

5.1.1 基本位操作指令116

5.1.2 取非和空操作指令120

5.1.3 置位、 复位指令121

5.1.4 边沿触发指令（脉冲生成）122

5.1.5 定时器指令123

5.1.6 计数器指令126

5.1.7 比较指令128

5.2 算术、 逻辑运算指令129

5.2.1 算术运算指令129

5.2.2 数学函数变换指令133

5.2.3 增1/减1计数135

5.2.4 逻辑运算指令136

5.3 数据处理指令137

5.3.1 数据传送137

5.3.2 字节交换/填充指令139

5.3.3 移位指令140

5.4 程序控制类指令142

5.4.1 系统控制类指令142

5.4.2 跳转、 循环指令143

5.4.3 顺序控制指令146

小结148

思考题148

第6章 S7200系列PLC功能指令150

6.1 表功能指令150

6.1.1 填表指令（ATT）150

6.1.2 表取数指令152

6.1.3 表查找指令153

6.2 转换指令154

6.2.1 数据的类型转换154

6.2.2 数据的编码和译码指令157

6.3 中断指令160

6.3.1 中断源160

6.3.2 中断控制161

6.3.3 中断程序162

6.4 高速处理指令163

6.4.1 高速计数指令163

6.4.2 高速脉冲输出165

6.4.3 立即类指令167

6.5 其他功能指令168

6.5.1 时钟指令168

6.5.2 通信指令168

6.5.3 PID指令169

小结169

思考题169

第7章 S7-300 PLC和S7-400 PLC系统配置与编程171

7.1 S7-300 PLC和S7-400 PLC的系统配置171

7.1.1 S7-300 PLC的基本组成171

7.1.2 S7-300 PLC的结构及功能特点172

7.1.3 S7-300 PLC的系统配置173

7.1.4 S7-300的CPU模块174

7.1.5 S7-300的数字量模块175

7.1.6 S7-300的模拟量模块176

7.1.7 S7-300的电源模块（PS）178

7.1.8 S7-300的I/O编址178

7.1.9 S7-400系统简介180

7.2 S7-300和S7-400的指令系统183

7.2.1 基本概念183

7.2.2 S7-300/400 PLC的基本指令及其编程185

7.3 S7-300和S7-400应用系统的编程190

7.3.1 STEP 7软件包190

7.3.2 应用系统的程序结构191

7.3.3 组织块功能192

7.3.4 循环程序的处理过程192

7.3.5 编程的基本方法和步骤193

小结196

思考题197

第8章 电气控制系统设计198

8.1 电气控制系统设计的内容198

8.1.1 电气控制系统设计的基本原则198

8.1.2 电气控制系统设计的基本内容198

8.2 电气接线图的设计方法199

8.3 继电器—接触器控制线路的设计方法201

8.4 PLC控制系统设计的内容和方法203

8.4.1 设计原则203

8.4.2 设计内容和方法203

8.5 应用示例209

8.5.1 继电器—接触器控制系统设计应用示例209

8.5.2 PLC控制系统设计应用示例213

小结220

思考题220

第9章 实验指导222

实验一 三相异步电动机Y-△ 降压启动控制222

实验二 三相异步电动机的能耗制动和反接制动225

实验三 SIMATIC的使用方法和PLC的应用练习226

实验四 由PLC控制电动机的正、 反向Y-△ 降压启动228

实验五 工作台的PLC自动循环控制229

实验六 交通灯的PLC控制230

实验七 多种液体自动混合PLC控制232

实验八 水塔水位PLC控制233

实验九 循环显示PLC控制234

实验十 电梯PLC控制235

附录A 电气图常用文字、 图形符号238

附录B SIMATIC软件介绍243

附录C PLC特殊标志存储器和错误信息259

参考文献261

本书从实际应用出发，系统介绍了继电器—接触器控制系统设计，突出介绍了可编程控制器（PLC）控制系统的原理与应用。 其主要内容有：常用低压电器的工作原理与选用、 机床控制线路的基本环节和典型机床电气控制线路的分析、PLC的工作原理和指令、 电气控制系统的设计和应用以及实验指导。

本书可作为高职高专电气类、机电类专业的教材，也可作为职大、电大等相关专业的教材，还可作为其他工程技术人员的参考书。

该书以三菱FX系列和西门子S7系列的可编程控制器(PLC)作为目标机型，结合工程应用和教学要求，介绍了电气控制和PLC的基础知识、设计基础及应用设计。全书共分10章。第1~4章介绍常用低压电器、电气控制线路基础、继电接触式电气控制系统设计和可通信的低压开关电器。第5～7章是PLC基础部分，介绍PLC的构成、工作原理、编程元件与指令系统、程序设计基础和设计方法。第8~10章从应用角度出发，讨论PLC控制系统综合设计及设计规范、网络技术，并且列举了工程应用实例。

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本书从应用角度出发，以培养学生能力为主线，服务生产需求为宗旨，理论联系实际地介绍了电气控制技术及可编程控制器（PLC）的原理,并突出其应用。

本书可作为高职高专院校的电机电器、电气自动化、自动控制、机电一体化、机械电子应用等专业的教学用书，也可供职工大学和现场工程技术人员自学参考。