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电气控制及PLC应用技术

作者 郭荣祥 , 田海
出版社 电子工业出版社
出版日期 2019-09-01
页数 296
格式 Paper book / ebook (PDF)
ISBN 9787121352256
价格 55.0
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出版信息

ISBN:9787121352256
语言:简体中文
包装/印刷类型:
开本:16开
出版时间:2019-09-01
页数:296

内容简介

本书淡化理论、强化实践,让读者学以致用、学用结合,补充了电器品牌、电器型号、电线电缆、电气柜体、电气标准和认证、电气成套设备等内容,并把目前应用广泛的变频器、电动机软启动器等电力电子产品作为电器的一部分进行介绍。本书共12章,主要内容包括:绪论、常用电器及相关材料、电气控制基本线路、电气控制线路示例、PLC的工作原理及硬件组成、S7-200控制技术基础、S7-200基本指令及其应用、S7-200顺序控制指令及其应用、S7-200功能指令及其应用、S7-200通信及网络、S7-200编程软件、S7-300控制技术。本书提供配套的电子课件、习题参考答案。 前 言 电是目前人类使用最广泛的人造能量,以电为能量的产品遍布我们的生活。为满足各种用电设备的要求,需要对电进行变换和控制。利用各种电气元件或装置对电进行变换或控制的技术称为电气控制技术。电气控制技术历史悠久、应用广泛。 电气控制及PLC应用技术包括电气控制技术和PLC应用技术两部分。其中,前者是利用电器和电力电子装置组成电路对电进行控制,适用于生产工艺相对简单、被控制量较少的设备或生产过程;而后者则是把装有满足生产工艺控制要求程序的PLC用于生产设备或生产过程的控制,适用于工艺过程复杂、被控制量类型及数量较多、控制要求高、涵盖面广的生产过程及场合。本书第1章为绪论。第2~4章介绍电气控制的内容。其中,第2章介绍组成电气控制线路的各种常用电器及相关材料;第3章重点介绍电气控制基本线路,为复杂电气控制线路奠定基础;第4章对一些相对复杂的电气控制线路示例进行分析,以加深读者对电气控制原理及应用的理解和掌握。第5~12章介绍PLC控制技术。其中,第5章主要介绍PLC的工作原理及组成、输入/输出接线及硬件配置,是PLC应用技术的基础;第6~11章以西门子S7-200系列小型PLC为例,进行硬件电路、编程指令、应用示例的分析和讲解,并对通信及网络、编程软件做简要介绍(其中第5~9章的部分内容是PLC应用技术的重点内容);第12章简单介绍西门子中型PLC S7-300系列产品的软硬件及应用。在教学过程中,不同学校、不同专业可根据自身的具体情况对某些内容进行取舍。 本课程是自动化、电气类及机电类专业的一门专业必修课。课程的任务是学习电气控制和应用PLC进行控制的基本知识,掌握电气控制基本线路与PLC控制的分析和设计方法,为学习后续课程及走上工作岗位奠定坚实的基础。 本书的特点是“淡化理论,强化实践”,目的是让读者“学以致用,学用结合”。把教学内容与工程实践相结合,以实际应用为主,让读者掌握更多的实际应用知识,以便尽早投入工作。相对于其他教材,本书补充了电器品牌、电器型号、电线电缆、电气柜体、电气标准和认证、电气成套设备等内容,并把目前应用广泛的变频器、电动机软启动器等电力电子产品作为电器的一部分进行介绍。电气控制线路中以实际应用较多的示例进行分析讲解,并针对用电设备的功率大小进行了电器、电导体的选型。在PLC控制技术中,结合实际示例进行分析。建议在教学过程中安排学生深入相关企业对电气设备、各种品牌电器、电气材料、PLC控制系统进行认识性实践。各学校可根据自己的实验条件安排若干实验,加深理解,加强认知和记忆。 本书提供配套的电子课件、习题参考答案等教学资源,请登录华信教育资源网(http:// www.hxedu.com.cn)注册后下载,或联系本书策划编辑(010-88254113,[email protected])索取。 本书由郭荣祥、田海编著,田海编写了第12章的内容,王臣、李少波、涂正宏、马和平参与了部分章节内容的编写,全书由郭荣祥统稿并定稿。本书的出版得到内蒙古科技大学信息工程学院的大力支持。高级工程师左鸿奎、研究生于子月、田国为本书的编写提供了许多帮助,在此深表谢意。 无论是在学生时代还是走向社会从事实际工作,都应明确学习和工作的方法,清楚所办事情、办事目的、预期目标、所用方法、实现措施、实际效果。要善于提问,问题是最好的老师,向自己提问是每个学习者最应学会的技能,对问题的好奇、对答案的探索会成为自我学习的驱动力。在学习过程中,要注重宏观与微观、全局与细节的关系,知道“思路决定出路,细节决定成败”的道理。无论是工作还是学习,一般难以做到鱼与熊掌兼得,需要学会权衡利弊、能取能舍。学习是为了工作,工作是为了创造价值,学习和工作一定要紧密结合实际,做事简单化,做人个性化,消费大众化,语言通俗化。 在本书的编写过程中,我们力图使内容通俗易懂、易于掌握,但限于作者水平,不一定能满足所有师生的要求。多年的教学和工程实践使我们明白:许多事情以为想清楚了,结果一说才发现有问题;以为说明白了,一写才知道有漏洞;以为写缜密了,一干才知道有难度;以为做好了的产品,一用才知其不足。想是跳跃的思维火花,说是即兴的逻辑片段,写是沉淀的思想体系,干是困难的理想实现。 由于作者水平有限,书中难免存在错误和疏漏之处,敬请同行批评指正,作者不胜感激。 作 者 2019年8月

图书目录

目 录 第1章 绪论 1 1.1 电气控制技术简介 1 1.1.1 电气控制技术概述 1 1.1.2 电气控制技术发展简史 2 1.1.3 电气控制技术展望 3 1.2 PLC控制技术简介 4 1.2.1 PLC控制技术的产生和发展 4 1.2.2 PLC控制技术概述 5 1.2.3 PLC控制技术展望 6 1.2.4 PLC的应用 8 习题 9 第2章 常用电器及相关材料 10 2.1 电器综述 10 2.1.1 电器分类 10 2.1.2 电器品牌简介 11 2.2 隔离开关和低压断路器 11 2.2.1 隔离开关 12 2.2.2 低压断路器 13 2.2.3 漏电保护器 15 2.2.4 组合开关 15 2.2.5 隔离开关和断路器应用示例 16 2.3 熔断器 16 2.3.1 熔断器的工作原理及保护特性 17 2.3.2 熔断器的主要技术参数及分类 17 2.3.3 熔断器的选择和应用示例 17 2.4 主令电器 18 2.4.1 控制按钮 18 2.4.2 转换开关 20 2.4.3 行程开关 20 2.5 接触器 22 2.5.1 电磁式电器的组成和工作原理 22 2.5.2 交流接触器 24 2.5.3 直流接触器 27 2.6 继电器 27 2.6.1 电磁式继电器 27 2.6.2 固态继电器 29 2.6.3 热继电器和电动机综合保护器 29 2.6.4 时间继电器 31 2.6.5 速度继电器 32 2.6.6 压力继电器和电接点压力表 33 2.6.7 液位继电器和液位浮球开关 33 2.6.8 温度继电器和温控开关 34 2.7 电动机软启动器及调速器 35 2.7.1 电动机软启动器 35 2.7.2 变频调速器 36 2.7.3 直流调速器 40 2.8 其他常用电器 41 2.8.1 信号电器 41 2.8.2 常用电量测量与显示仪表 41 2.8.3 时控开关 43 2.8.4 电磁阀 43 2.8.5 控制变压器 43 2.9 中高压电器及防爆电器简介 44 2.10 电线电缆简介 44 2.10.1 电气装备用电力电缆 45 2.10.2 裸电线 45 2.11 电气设备简介 46 2.11.1 常用低压电气柜简介 46 2.11.2 电气控制柜常用辅助材料 47 2.11.3 电气标准与电气认证 49 2.12 常用电气图形及文字符号 49 习题 50 第3章 电气控制基本线路 52 3.1 电气控制线路图的绘制原则 52 3.1.1 电气控制原理图 52 3.1.2 电气元件布置图 53 3.1.3 电气安装接线图 53 3.2 三相异步电动机直接启动和停止线路 53 3.2.1 三相异步电动机直接启停和保护线路 54 3.2.2 三相异步电动机正转和反转 控制线路 55 3.2.3 联锁控制 57 3.2.4 多地控制 58 3.2.5 循环控制 58 3.3 三相异步电动机降压启动控制线路 59 3.3.1 星形—三角形降压启动控制线路 60 3.3.2 自耦变压器降压启动控制线路 61 3.3.3 电动机软启动器降压启动控制线路 62 3.3.4 电动机变频调速启动控制线路 63 3.4 三相异步电动机制动控制线路 64 3.4.1 反接制动控制线路 64 3.4.2 能耗制动控制线路 65 3.4.3 变频器供电时的能量回馈制动控制线路 68 3.5 三相异步电动机变频调速控制线路 69 3.5.1 手动调节的变频调速控制线路 70 3.5.2 多段速控制的变频调速控制线路 70 3.5.3 PID调节的变频调速控制线路 71 3.5.4 以开关量输入模拟电位器的变频调速控制线路 72 3.6 绕线式异步电动机启动控制线路 73 3.6.1 转子串电阻启动控制线路 73 3.6.2 转子串频敏变阻器启动控制线路 74 3.7 设计电气控制线路的基本原则及注意事项 75 3.7.1 电气控制线路的设计规则 75 3.7.2 设计电气控制线路时的注意事项 76 3.8 直流电动机控制线路 80 3.8.1 直流电动机串电阻启动控制线路 80 3.8.2 直流调速器控制线路 81 习题 81 第4章 电气控制线路示例 84 4.1 多台电动机降压启动控制线路 84 4.1.1 一台自耦变压器启动两台电动机 84 4.1.2 一台软启动器启动两台电动机 86 4.2 多台电动机变频调速控制线路 87 4.2.1 多台小功率电动机变频调速控制线路 88 4.2.2 多台大功率电动机变频调速控制线路 90 4.2.3 两台电动机变频调速同步运行控制线路 93 4.3 供水系统水泵电气控制 93 4.4 采暖锅炉电气控制系统 94 4.5 钻床电气控制线路 97 习题 99 第5章 PLC的工作原理及硬件组成 100 5.1 PLC的工作原理 100 5.1.1 PLC的基本结构 100 5.1.2 PLC的工作过程 101 5.2 PLC的硬件组成 102 5.2.1 PLC的分类 102 5.2.2 PLC主机 104 5.2.3 开关量输入/输出模块 105 5.2.4 模拟量输入/输出模块 107 5.2.5 功能模块 107 5.2.6 通信模块及联网控制 108 5.3 PLC的硬件系统配置 108 习题 109 第6章 S7-200控制技术基础 110 6.1 S7-200的硬件配置 110 6.1.1 S7-200主机单元 110 6.1.2 S7-200的硬件扩展单元 110 6.2 S7-200编程语言及程序结构 111 6.2.1 编程语言 111 6.2.2 程序结构 113 6.3 S7-200编程元件及寻址方式 113 6.3.1 编程元件 114 6.3.2 数据类型及寻址方式 116 习题 119 第7章 S7-200基本指令及其应用 121 7.1 逻辑指令及其应用 121 7.1.1 逻辑取指令及线圈驱动指令 121 7.1.2 触点串联和并联指令 122 7.1.3 电路块串联和并联指令 124 7.1.4 置位和复位指令 126 7.1.5 RS触发器指令 127 7.1.6 立即指令 128 7.1.7 脉冲生成指令EU/ED 129 7.1.8 逻辑堆栈操作指令 130 7.1.9 NOT和NOP指令 132 7.1.10 比较指令 132 7.1.11 定时器 133 7.1.12 计数器 138 7.2 程序控制指令及其应用 140 7.2.1 跳转指令和标号指令 141 7.2.2 循环指令 141 7.2.3 结束指令、停止指令和看门狗复位指令 142 7.3 PLC应用时的注意事项 143 7.3.1 硬件设计注意事项 143 7.3.2 编程注意事项 146 7.4 基本指令综合应用示例 147 7.4.1 典型应用示例 147 7.4.2 蓄水池水位控制 149 7.4.3 电热采暖锅炉控制 152 习题 155 第8章 S7-200顺序控制指令及其应用 158 8.1 顺序功能图的基本概念及构成规则 158 8.1.1 基本概念 158 8.1.2 顺序功能图的构成规则 159 8.2 顺序控制指令 161 8.3 顺序功能图的基本结构 162 8.3.1 单流程 162 8.3.2 选择流程 163 8.3.3 并列流程 163 8.3.4 跳转与循环 164 8.4 顺序控制指令应用示例 166 8.4.1 液体的混合控制 166 8.4.2 小车运动控制 167 8.4.3 机械手的控制 168 习题 171 第9章 S7-200功能指令及其应用 174 9.1 数据运算指令及其应用 174 9.1.1 算术运算指令及其应用 174 9.1.2 逻辑运算指令及其应用 178 9.2 数据处理指令及其应用 179 9.2.1 数据传送指令 179 9.2.2 字节交换指令和填充指令 180 9.2.3 移位指令与循环指令 181 9.2.4 表功能指令 183 9.2.5 数据转换指令 184 9.3 子程序和中断程序控制指令 188 9.3.1 子程序指令 188 9.3.2 中断程序控制指令 190 9.4 特殊功能指令及其应用 193 9.4.1 高速计数器指令 193 9.4.2 高速脉冲输出指令 198 9.4.3 时钟功能指令 199 9.4.4 PID回路指令 199 习题 204 第10章 S7-200通信及网络 206 10.1 通信数据传输方式及网络结构 206 10.1.1 通信数据传输方式 206 10.1.2 网络结构 207 10.2 S7-200通信接口及网络部件 208 10.2.1 通信接口及连接器 208 10.2.2 通信介质 209 10.2.3 网络中继器和调制解调器 210 10.2.4 通信模块 210 10.3 S7-200网络配置及通信 212 10.3.1 PPI通信 212 10.3.2 MPI通信 213 10.3.3 自由口通信 214 10.3.4 PROFIBUS总线 214 10.3.5 其他网络及通信 214 10.4 S7-200网络通信指令 216 习题 216 第11章 S7-200编程软件 217 11.1 编程软件安装 217 11.1.1 系统要求 217 11.1.2 硬件连接 217 11.1.3 软件安装 217 11.1.4 参数设置及在线联系 218 11.1.5 设置和修改PLC通信参数 218 11.2 编程软件功能 219 11.2.1 基本功能 219 11.2.2 软件界面及功能 219 11.2.3 系统组态 221 11.3 编程软件使用 223 11.3.1 文件操作 223 11.3.2 编辑程序 224 11.3.3 下载、运行和停止程序 228 11.4 程序调试及运行监控 229 11.4.1 选择扫描次数 229 11.4.2 状态图及趋势图显示 229 11.4.3 运行模式下编辑程序 230 11.4.4 程序状态显示 230 第12章 S7-300控制技术 231 12.1 S7-300的硬件 231 12.1.1 S7-300系统结构 231 12.1.2 CPU模块 232 12.1.3 信号模块(SM) 233 12.1.4 电源模块(PS) 236 12.1.5 接口模块(IM) 236 12.1.6 其他模块(CP和FM) 236 12.1.7 ET200分布式I/O简介 237 12.1.8 SIMATIC S7-300系统的硬件配置 237 12.1.9 硬件组态示例 239 12.2 STEP 7软件的安装和使用 239 12.2.1 S7-300的用户程序结构 239 12.2.2 STEP 7软件概述及安装 241 12.2.3 使用STEP 7的基本步骤 242 12.2.4 SIMATIC管理器 242 12.2.5 使用符号编程 243 12.2.6 在OB1中创建程序 244 12.2.7 创建带有功能块和数据块的程序 244 12.2.8 配置中央机架 245 12.2.9 下载和调试程序 245 12.3 S7-300编程语言和指令系统 247 12.3.1 STEP 7编程语言和数据类型 247 12.3.2 S7-300指令基础 248 12.3.3 位逻辑指令 251 12.3.4 定时器与计数器指令 255 12.3.5 数字操作指令 260 12.3.6 程序控制指令 265 12.4 S7-300的用户程序结构与设计 267 12.4.1 组织块OB 267 12.4.2 功能FC和功能块FB的生成与调用 267 12.4.3 分部式程序与结构化程序设计示例 269 习题 276 附录A 常用电气图形符号和文字符号 278 参考文献 285

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