目 录

第1章 常用低压电器 (1)

1.1 刀开关与自动空气开关 (1)

1.1.1 刀开关 (1)

1.1.2 组合开关 (2)

1.1.3 自动空气开关 (2)

1.2 熔断器 (4)

1.2.1 熔断器的结构原理及分类 (4)

1.2.2 熔断器的主要技术参数 (5)

1.2.3 常用熔断器 (6)

1.2.4 熔断器的选择原则 (7)

1.3 按钮与行程开关 (8)

1.3.1 按钮 (8)

1.3.2 行程开关 (9)

1.4 接触器 (10)

1.4.1 交流接触器结构 (10)

1.4.2 交流接触器工作原理 (11)

1.4.3 接触器的技术参数及选用 (11)

1.5 继电器 (13)

1.5.1 热继电器 (13)

1.5.2 中间继电器与固态继电器 (16)

1.5.3 时间继电器 (17)

1.5.4 速度继电器 (18)

1.5.5 磁保持继电器 (19)

本章小结 (20)

思考题和习题 (20)

第2章 电气控制线路基本环节 (22)

2.1 电气图基本知识 (22)

2.1.1 电气原理图 (28)

2.1.2 电气元件布置图 (29)

2.1.3 电气设备接线图 (29)

2.2 三相异步电动机的启动控制 (30)

2.2.1 全电压直接启动控制 (30)

2.2.2 降压启动控制 (32)

2.3 三相异步电动机的正/反转控制 (35)

2.3.1 接触器互锁正/反转控制线路 (35)

2.3.2 双重互锁正/反转控制线路 (36)

2.3.3 电动机正/反转自动循环控制 (36)

2.4 三相异步电动机的制动控制 (37)

2.4.1 反接制动控制线路 (38)

2.4.2 能耗制动控制线路 (39)

2.5 顺序启/停控制与多地点控制 (40)

2.5.1 顺序启/停控制 (40)

2.5.2 多地点控制 (41)

本章小结 (41)

思考题和习题 (42)

第3章 PLC概述 (43)

3.1 从继电器控制到PLC控制 (43)

3.2 PLC的主要特点 (44)

3.3 PLC控制系统与其他工业控制系统的比较 (45)

3.3.1 PLC控制系统与继电器控制系统的比较 (45)

3.3.2 PLC控制系统与工业计算机控制系统的比较 (46)

3.4 PLC的发展趋势 (47)

本章小结 (48)

思考题和习题 (48)

第4章 PLC的基本组成和工作原理 (49)

4.1 PLC的基本组成 (49)

4.1.1 CPU单元 (49)

4.1.2 存储器 (50)

4.1.3 输入/输出单元 (50)

4.1.4 编程器 (53)

4.1.5 电源单元 (54)

4.2 PLC的工作原理与编程语言 (54)

4.2.1 PLC的基本工作原理 (54)

4.2.2 PLC的循环扫描工作过程 (55)

4.2.3 PLC的编程语言 (56)

4.3 PLC的分类方法 (57)

4.3.1 按结构形式分类 (57)

4.3.2 按控制规模分类 (58)

4.3.3 按控制功能分类 (58)

4.3.4 按生产厂家分类 (59)

4.4 欧姆龙PLC硬件系统 (59)

4.4.1 欧姆龙PLC的分类 (59)

4.4.2 CJ1系列PLC的硬件系统配置 (63)

4.5 西门子PLC硬件系统 (68)

4.5.1 西门子PLC的分类 (68)

4.5.2 S7-200系列PLC硬件系统配置 (69)

4.5.3 S7-300系列PLC硬件系统简介 (73)

本章小结 (77)

思考题和习题 (78)

第5章 PLC基本指令及应用 (79)

5.1 欧姆龙PLC基本指令及应用 (79)

5.1.1 CJ1系列PLC的数据区及其功能 (79)

5.1.2 逻辑条件指令 (86)

5.1.3 输出指令 (88)

5.1.4 定时器计数器指令 (91)

5.1.5 程序结束指令 (96)

5.2 西门子PLC基本指令及应用 (96)

5.2.1 S7-200 PLC编程基础 (97)

5.2.2 S7-300系列PLC基本指令及应用 (112)

5.3 PLC基本指令应用举例 (122)

5.3.1 电动机正/反转控制 (122)

5.3.2 电动机星形-三角形启动控制 (124)

5.3.3 周期性通/断控制 (125)

5.3.4 小车自动往返运动控制 (126)

5.3.5 自动开关门控制 (128)

5.3.6 分段传送带电动机控制 (130)

5.3.7 液压动力滑台运动控制 (132)

5.3.8 三相电动机变频调速控制 (134)

本章小结 (140)

思考题和习题 (140)

第6章 梯形图程序设计 (143)

6.1 编制梯形图程序的规则 (143)

6.2 梯形图程序设计的步骤 (145)

6.3 经验设计法 (149)

6.4 逻辑设计法 (153)

6.5 波形图设计法 (156)

6.6 流程图设计法 (158)

本章小结 (161)

思考题和习题 (161)

第7章 PLC的编程支持软件 (162)

7.1 欧姆龙PLC编程支持软件 (162)

7.1.1 CX-Programmer编程支持软件概况 (162)

7.1.2 CX-Programmer编程软件使用方法 (163)

7.1.3 CX-Programmer软件的离线操作 (170)

7.1.4 CX-Programmer软件的在线操作 (174)

7.2 西门子PLC编程支持软件 (178)

7.2.1 S7-200编程软件STEP7-Micro/WIN (178)

7.2.2 S7-300编程软件STEP7 V5.4 (184)

本章小结 (190)

思考题和习题 (190)

第8章 PLC功能指令及应用 (191)

8.1 欧姆龙PLC功能指令及应用 (191)

8.1.1 欧姆龙PLC功能指令概述 (191)

8.1.2 分支与循环控制指令及应用 (200)

8.1.3 数据传送指令及应用 (204)

8.1.4 数据移位指令及应用 (206)

8.1.5 数据比较指令及应用 (209)

8.1.6 数据转换指令及应用 (214)

8.1.7 算术运算指令及应用 (215)

8.2 西门子PLC功能指令及应用 (221)

8.2.1 数据运算指令 (221)

8.2.2 数据处理指令 (225)

本章小结 (227)

思考题和习题 (228)

第9章 PLC的模拟量输入与输出 (229)

9.1 欧姆龙PLC模拟量模块 (229)

9.1.1 CJ系列PLC模拟量输入模块及应用 (229)

9.1.2 CJ系列PLC模拟量输出模块及应用 (241)

9.2 西门子PLC模拟量模块 (249)

9.2.1 西门子S7-200 PLC模拟量模块 (249)

9.2.2 西门子S7-300模拟量模块 (265)

本章小结 (272)

思考题和习题 (272)

第10章 PLC的通信网络 (273)

10.1 欧姆龙 PLC通信网络概述 (273)

10.1.1 欧姆龙 PLC网络概述 (274)

10.1.2 Ethernet (277)

10.1.3 HOST Link (278)

10.1.4 Controller Link (279)

10.1.5 DeviceNet (283)

10.1.6 CompoNet (285)

10.2 西门子PLC通信网络 (287)

10.2.1 西门子PLC网络常用协议 (287)

10.2.2 S7-200 PLC在西门子网络中的应用 (288)

10.2.3 S7-300 PLC在西门子网络中的应用 (295)

10.3 PLC通信网络举例 (300)

10.3.1 污水处理系统对测控的要求 (300)

10.3.2 监控系统方案 (301)

10.3.3 监控网络PLC的选择 (302)

10.3.4 人机监控界面 (303)

本章小结 (304)

思考题和习题 (304)

第11章 PLC课程设计指导 (305)

11.1 PLC课程设计的目的与要求 (305)

11.2 PLC课程设计的一般过程 (306)

11.3 PLC课程设计参考课题 (307)

11.3.1 输送带的PLC控制设计 (307)

11.3.2 自动卸料爬斗PLC控制设计 (309)

11.3.3 大球、小球分拣传送机械PLC控制设计 (310)

11.3.4 小区供水系统PLC控制设计 (311)

11.3.5 自动送料装车系统PLC控制设计 (312)

11.3.6 箱体加工专用机床PLC控制设计 (313)

11.3.7 两工位钻孔攻丝组合机床PLC控制设计 (315)

11.3.8 多工步机床PLC控制设计 (317)

前 言

可编程控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型、通用的自动控制产品，具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适合工业环境下应用等一系列优点，近年来在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面得到广泛应用。

本教材以欧姆龙CJ1系列PLC和西门子S7-200系列PLC为主要机型，兼顾西门子S7-300系列PLC，详细介绍PLC的基本原理、指令、编程及应用。根据读者的认知规律对章节内容进行精心安排，深入浅出，理论联系实际。在介绍常用低压电器和电气控制线路基本环节的基础上，详尽介绍PLC的基本原理、常用指令、梯形图程序设计、模拟量输入/输出、PLC通信网络等，并结合具体的应用案例介绍PLC的实际应用，具有较强的实用性。全书重点突出、难点分散，第1~10章末均附有本章小结和练习题，内容安排上易教易学。本书作为本科生教材时，课堂讲授与实验总学时为40~64学时，教师在讲授时，可根据各专业特点和需要适当删减部分内容。

全书共分11章。前两章简要介绍常用低压电器和电气控制线路基本环节。第3章和第4章简要介绍PLC的发展、特点、基本组成、工作原理以及PLC的分类等。第5章详细介绍PLC的基本指令及其实际应用。第6章结合实际案例详细介绍梯形图程序的设计方法，包括经验设计法、逻辑设计法、波形图设计法和流程图设计法。第7章简要介绍欧姆龙PLC和西门子PLC的编程支持软件。第8章分别介绍欧姆龙PLC和西门子PLC的常用功能指令及应用。第9章主要介绍PLC模拟量输入和输出模块及其应用。第10章简要介绍PLC的通信网络。第11章给出PLC课程设计指导及课程设计参考课题。全书章节编排由浅入深，文字叙述通俗易懂。从继电器控制到PLC控制，从基本指令介绍到功能指令的应用，从开关量输入/输出到模拟量应用，从程序设计到应用实例，从单机控制到联网控制，详细介绍了PLC的基本原理、常用指令、程序设计、应用案例、通信网络等知识，使读者能尽快学会PLC应用程序的设计技能。

本书配有课件，请有需要的教师及学生登录华信教育资源网免费注册后进行下载。

本书由福州大学吴亦锋、陈德为和淮阴工学院侯志伟、殷永华共同编写。其中第1章和第2章由陈德为编写，第3章、第6章和第11章由吴亦锋编写。第4章、第5章、第7章~第10章由吴亦锋、侯志伟、殷永华共同编写，其中的欧姆龙机型部分由吴亦锋编写，西门子机型部分由侯志伟和殷永华编写。全书由吴亦锋和侯志伟统稿。本书在编写过程中得到电子工业出版社、福州大学和欧姆龙自动化(中国)有限公司的大力支持和帮助。同时，编者还参考和引用了参考文献中有关编著者的部分资料，在此向他们表示衷心的感谢。

编 者