可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例

第1章  可編程控制器綜述  1
1.1  可編程控制器的歷史  1
1.2  可編程控制器的定義與發(fā)展  2
1.3  可編程控制器系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)  4
1.4  可編程控制器的分類  5
1.5  可編程控制器的特點(diǎn)  6
1.6  可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域  7
1.7  常見可編程控制器  8
1.8  可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)  9
第2章  可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)  11
2.1  可編程控制器的組成  11
2.1.1  CPU模塊  11
2.1.2  存儲(chǔ)器  12
2.1.3  底板及電源模塊  12
2.1.4  I/O模塊及特殊I/O模塊  12
2.1.5  通信接口模塊  13
2.2  可編程控制器的工作原理  13
2.2.1  巡回掃描機(jī)制  14
2.2.2  I/O映象區(qū)  15
2.2.3  I/O響應(yīng)時(shí)間  16
2.3  可編程控制器的開關(guān)量I/O模塊  18
2.3.1  開關(guān)量I/O模塊及其接線方式  18
2.3.2  直流開關(guān)量輸入模塊  19
2.3.3  交流開關(guān)量輸入模塊  20
2.3.4  晶體管型開關(guān)量輸出模塊  20
2.3.5  繼電器型開關(guān)量輸出模塊  21
2.3.6  本地I/O與遠(yuǎn)程I/O  22
2.4  可編程控制器的模擬量I/O模塊  23
2.4.1  模擬量I/O模塊的功用與種類  23
2.4.2  模擬量輸入模塊  23
2.4.3  模擬量輸出模塊  24
2.5  可編程控制器的擴(kuò)展I/O模塊  25
2.5.1  高速計(jì)數(shù)模塊  25
2.5.2  中斷輸入模塊  27
2.5.3  閉環(huán)控制模塊  27
2.5.4  BCD碼輸入/輸出模塊  30
2.5.5  溫度控制模塊  30
2.5.6  數(shù)據(jù)通信模塊  30
第3章  可編程控制器的編程語(yǔ)言與指令系統(tǒng)  32
3.1  可編程控制器的編程語(yǔ)言  32
3.1.1  常見編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介  32
3.1.2  梯形圖的特點(diǎn)與編程規(guī)則  34
3.2  可編程控制器的指令格式與編程元素  37
3.2.1  可編程控制器的指令與指令格式  37
3.2.2  可編程控制器指令中的變量與常數(shù)  38
3.2.3  可編程控制器的編程元素  40
3.3  可編程控制器的指令系統(tǒng)  45
3.3.1  基本指令  45
3.3.2  步進(jìn)指令  55
3.3.3  功能指令  58
3.3.4  PLC指令系統(tǒng)比較  60
3.4  常見功能的梯形圖實(shí)現(xiàn)  63
3.4.1  控制器運(yùn)行狀態(tài)的指示  63
3.4.2  單一脈沖發(fā)生器  63
3.4.3  順序脈沖發(fā)生器  63
3.4.4  方波和占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器  64
3.4.5  起動(dòng)、保持和停止回路  65
3.4.6  延時(shí)接通和斷開回路  65
3.4.7  長(zhǎng)延時(shí)計(jì)時(shí)器  66
3.4.8  閃爍與單穩(wěn)態(tài)回路  66
第4章  可編程控制器的應(yīng)用技術(shù)  68
4.1  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則與步驟  68
4.1.1  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則  68
4.1.2  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟  68
4.2  PLC的選型與硬件配置  71
4.2.1  PLC機(jī)型的選擇  71
4.2.2  PLC容量的確定  73
4.2.3  I/O模塊的選擇  74
4.3  PLC運(yùn)行方式及外部電路設(shè)計(jì)  75
4.3.1  系統(tǒng)運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)  75
4.3.2  PLC外部電路設(shè)計(jì)  76
4.4  PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)  82
4.4.1  PLC的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)  82
4.4.2  控制系統(tǒng)的冗余性設(shè)計(jì)  84
4.4.3  控制系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)  85
4.4.4  控制系統(tǒng)的故障診斷  89
第5章  可編程控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)  91
5.1  可編程控制器應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)流程  91
5.1.1  熟悉被控對(duì)象  91
5.1.2  熟悉編程器和編程語(yǔ)言  92
5.1.3  參數(shù)表的定義  92
5.1.4  程序框圖的設(shè)計(jì)  93
5.1.5  程序的編寫  94
5.1.6  程序的測(cè)試  94
5.1.7  程序說明書的編寫  94
5.2  邏輯控制程序設(shè)計(jì)的方法與技巧  94
5.2.1  程序中輸入設(shè)備狀態(tài)的表示  95
5.2.2  按鈕信號(hào)的程序設(shè)計(jì)  96
5.2.3  邊沿信號(hào)的檢測(cè)與程序設(shè)計(jì)  98
5.2.4  時(shí)間控制邏輯的程序設(shè)計(jì)  99
5.2.5  邏輯控制信號(hào)的輸出  100
5.2.6  邏輯控制程序的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法  102
5.2.7  邏輯控制程序設(shè)計(jì)中的狀態(tài)分析法  106
5.3  基于功能表圖的順序控制過程描述  107
5.3.1  功能表圖的由來(lái)  107
5.3.2  功能表圖中的基本元素  108
5.3.3  功能表圖的基本結(jié)構(gòu)  111
5.3.4  功能表圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則  112
5.3.5  功能表圖繪制時(shí)的注意事項(xiàng)  113
5.4  基于功能表圖的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)  114
5.4.1  利用功能表圖實(shí)現(xiàn)順序控制的基本思想  114
5.4.2  用起保?；芈吩O(shè)計(jì)順序控制梯形圖  115
5.4.3  用置位/復(fù)位指令設(shè)計(jì)順序控制梯形圖  117
5.4.4  用移位寄存器設(shè)計(jì)順序控制梯形圖  119
5.4.5  用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)順序梯形圖  120
5.4.6  幾種編程方法的比較  120
5.5  程序設(shè)計(jì)中如何節(jié)省掃描時(shí)間  121
第6章  電氣控制類應(yīng)用  123
6.1  實(shí)例1——PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用  123
6.1.1  應(yīng)用背景與需求  123
6.1.2  電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)控制  123
6.1.3  電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止控制  124
6.1.4  電動(dòng)機(jī)的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)控制  125
6.1.5  總結(jié)與評(píng)價(jià)  127
6.2  實(shí)例2——PLC在自耦變壓器控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用  127
6.2.1  應(yīng)用背景與需求  127
6.2.2  PLC控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)  127
6.2.3  PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  129
6.2.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  130
6.3  實(shí)例3——PLC在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用  131
6.3.1  應(yīng)用背景與需求  131
6.3.2  PLC控制步進(jìn)電機(jī)的方式  131
6.3.3  PLC控制步進(jìn)電機(jī)的實(shí)現(xiàn)  133
6.3.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  137
6.4  實(shí)例4——PLC在輸電線路自動(dòng)重合閘控制中的應(yīng)用  138
6.4.1  應(yīng)用背景與需求  138
6.4.2  自動(dòng)重合閘PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  138
6.4.3  自動(dòng)重合閘PLC控制程序設(shè)計(jì)  139
6.4.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  140
6.5  實(shí)例5——PLC在電鍍專用行車控制中的應(yīng)用  141
6.5.1  應(yīng)用背景與需求  141
6.5.2  電鍍專用行車PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  141
6.5.3  電鍍專用行車PLC控制程序設(shè)計(jì)  144
6.5.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  145
6.6  實(shí)例6——PLC在交流雙速電梯控制中的應(yīng)用  145
6.6.1  應(yīng)用背景與需求  145
6.6.2  交流雙速電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  146
6.6.3  交流雙速電梯PLC控制程序設(shè)計(jì)  148
6.6.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  155
第7章  工業(yè)生產(chǎn)控制類應(yīng)用  157
7.1  實(shí)例7——PLC在多工步機(jī)床控制中的應(yīng)用  158
7.1.1  應(yīng)用背景與需求  158
7.1.2  多工步機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  158
7.1.3  多工步機(jī)床PLC控制梯形圖的設(shè)計(jì)  160
7.1.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  160
7.2  實(shí)例8——PLC在光源機(jī)械上泡機(jī)械手控制中的應(yīng)用  163
7.2.1  應(yīng)用背景與需求  163
7.2.2  控制過程分析與PLC選型  164
7.2.3  采用移位寄存器控制法的控制梯形圖設(shè)計(jì)  165
7.2.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  168
7.3  實(shí)例9——PLC在砂處理生產(chǎn)線上的應(yīng)用  168
7.3.1  應(yīng)用背景與需求  168
7.3.2  砂處理生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)分析  168
7.3.3  采用計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)型砂輸送控制梯形圖  169
7.3.4  采用鼓形控制器設(shè)計(jì)舊砂輸送控制梯形圖  169
7.3.5  采用移位寄存器設(shè)計(jì)碾混系統(tǒng)控制梯形圖  172
7.3.6  總結(jié)與評(píng)價(jià)  173
7.4  實(shí)例10——PLC在機(jī)器人施釉生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用  173
7.4.1  應(yīng)用背景與需求  173
7.4.2  施釉生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  174
7.4.3  施釉生產(chǎn)線PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  177
7.4.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  178
7.5  實(shí)例11——PLC在貯絲生產(chǎn)線系統(tǒng)控制中的應(yīng)用  178
7.5.1  應(yīng)用背景與需求  178
7.5.2  貯絲生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  179
7.5.3  貯絲生產(chǎn)線PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  181
7.5.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  182
7.6  實(shí)例12——PLC用于生產(chǎn)過程的聯(lián)鎖報(bào)警控制  186
7.6.1  應(yīng)用背景與需求  186
7.6.2  生產(chǎn)過程聯(lián)鎖報(bào)警控制功能分析  186
7.6.3  聯(lián)鎖報(bào)警控制功能的實(shí)現(xiàn)  187
7.6.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  188
第8章  機(jī)電設(shè)備控制類應(yīng)用  190
8.1  實(shí)例13——PLC在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制中的應(yīng)用  190
8.1.1  應(yīng)用背景與需求  190
8.1.2  實(shí)驗(yàn)臺(tái)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制實(shí)例  191
8.1.3  總結(jié)與評(píng)價(jià)  193
8.2  實(shí)例14——PLC在液體混合裝置控制中的應(yīng)用  194
8.2.1  應(yīng)用背景與需求  194
8.2.2  液體混合裝置PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  194
8.2.3  液體混合裝置PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  195
8.2.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  198
8.3  實(shí)例15——PLC在谷物烘干機(jī)自動(dòng)控制中應(yīng)用  198
8.3.1  應(yīng)用背景與需求  198
8.3.2  谷物烘干機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  198
8.3.3  谷物烘干機(jī)PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  199
8.3.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  199
8.4  實(shí)例16——PLC在交通信號(hào)燈自動(dòng)控制中的應(yīng)用  201
8.4.1  應(yīng)用背景與需求  201
8.4.2  交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)  202
8.4.3  交通信號(hào)燈PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  204
8.4.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  205
8.5  實(shí)例17——PLC在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用  205
8.5.1  應(yīng)用背景與需求  205
8.5.2  橋式起重機(jī)檢測(cè)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  206
8.5.3  橋式起重機(jī)檢測(cè)的PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  207
8.5.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  210
8.6  實(shí)例18——PLC在高壓離心風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用  210
8.6.1  應(yīng)用背景與需求  210
8.6.2  高壓離心風(fēng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)  210
8.6.3  高壓離心風(fēng)機(jī)PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)  211
8.6.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  212
8.7  實(shí)例19——PLC在多機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)切換控制中的應(yīng)用  213
8.7.1  應(yīng)用背景與需求  213
8.7.2  雙機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)切換的PLC控制  213
8.7.3  雙機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)切換的PLC控制  215
8.7.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  216
第9章  模擬量檢測(cè)與控制類應(yīng)用  217
9.1  實(shí)例20——PLC實(shí)現(xiàn)模擬量檢測(cè)與控制的基本方法  217
9.1.1  應(yīng)用背景與需求  217
9.1.2  F1/F2系列PLC的模擬量輸入輸出單元簡(jiǎn)介  218
9.1.3  實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)輸入、運(yùn)算與輸出功能的編程實(shí)例  220
9.1.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  222
9.2  實(shí)例21——PLC實(shí)現(xiàn)模擬量輸入信號(hào)濾波的程序設(shè)計(jì)  223
9.2.1  應(yīng)用背景與需求  223
9.2.2  輸入信號(hào)的慣性濾波法及其梯形圖設(shè)計(jì)  223
9.2.3  輸入信號(hào)的平均值濾波法及其梯形圖設(shè)計(jì)  224
9.2.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  227
9.3  實(shí)例22——PLC模擬量信號(hào)的數(shù)值整定  228
9.3.1  應(yīng)用背景與需求  228
9.3.2  模擬量輸入信號(hào)的數(shù)值整定  229
9.3.3  模擬量輸出信號(hào)的數(shù)值整定  230
9.3.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  231
9.4  實(shí)例23——PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)中PID控制器的實(shí)現(xiàn)  232
9.4.1  應(yīng)用背景與需求  232
9.4.2  PLC實(shí)現(xiàn)PID控制的方式  232
9.4.3  PLC PID控制器的實(shí)現(xiàn)  233
9.4.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  237
9.5  實(shí)例24——PLC在溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)中的應(yīng)用  237
9.5.1  應(yīng)用背景與需求  237
9.5.2  PLC溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  237
9.5.3  PLC溫度監(jiān)測(cè)與控制梯形圖的設(shè)計(jì)  238
9.5.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  243
9.6  實(shí)例25——PLC在雙參量隨動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用  243
9.6.1  應(yīng)用背景與需求  243
9.6.2  PLC雙參量隨動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  244
9.6.3  雙參量隨動(dòng)控制梯形圖設(shè)計(jì)  245
9.6.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  248
9.7  實(shí)例26——PLC在軸承滾針分選機(jī)控制中的應(yīng)用  248
9.7.1  應(yīng)用背景與需求  248
9.7.2  軸承滾針分選機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  248
9.7.3  PLC控制梯形圖的設(shè)計(jì)  250
9.7.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  252
9.8  實(shí)例27——PLC在污水處理模糊控制中的應(yīng)用  252
9.8.1  應(yīng)用背景與需求  252
9.8.2  SBR法污水處理過程分析  253
9.8.3  PLC模糊控制器的設(shè)計(jì)  253
9.8.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  257
第10章  網(wǎng)絡(luò)通信類應(yīng)用  258
10.1  網(wǎng)絡(luò)通信中的基本概念  258
10.1.1  并行通信與串行通信  258
10.1.2  異步傳輸和同步傳輸  259
10.1.3  單工通信與雙工通信  260
10.1.4  基帶傳輸與頻帶傳輸  261
10.1.5  數(shù)據(jù)傳輸速率  262
10.1.6  數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)控制與檢錯(cuò)碼  263
10.1.7  串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)  264
10.2  工業(yè)局域網(wǎng)及其組網(wǎng)技術(shù)  267
10.2.1  局域網(wǎng)基礎(chǔ)  267
10.2.2  工業(yè)局域網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)  274
10.2.3  現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)  275
10.3  實(shí)例28——西門子S7系列PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)  281
10.3.1  應(yīng)用背景與需求  281
10.3.2  S7系列PLC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與協(xié)議  282
10.3.3  S7-200 PLC的通信方式與硬件選擇  284
10.3.4  編程軟件中S7-200 PLC的通信參數(shù)設(shè)置  286
10.3.5  S7-200 PLC的通信指令  288
10.3.6  S7-200通信應(yīng)用實(shí)例  291
10.3.7  S7-300/S7-400的通信與組網(wǎng)  293
10.4  實(shí)例29——Windows下計(jì)算機(jī)與PLC串行通信的實(shí)現(xiàn)  295
10.4.1  應(yīng)用背景與需求  295
10.4.2  Delphi下用Windows API函數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)串行通信  295
10.4.3  Windows串行通信控件MSComm介紹  296
10.4.4  VB下用MSComm實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的串行通信  297
10.4.5  總結(jié)與評(píng)價(jià)  299
10.5  實(shí)例30——自由端口模式下PLC串行通信的實(shí)現(xiàn)  300
10.5.1  應(yīng)用背景與需求  300
10.5.2  自由端口初始化與參數(shù)設(shè)置  300
10.5.3  程序設(shè)計(jì)要考慮的幾個(gè)問題  303
10.5.4  編程實(shí)例  305
10.5.5  總結(jié)與評(píng)價(jià)  307
10.6  實(shí)例31——OMRON系列PLC與計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)  307
10.6.1  應(yīng)用背景  307
10.6.2  OMRON PLC與上位機(jī)的硬件連接  307
10.6.3  OMRON PLC與上位機(jī)的通信協(xié)議  308
10.6.4  用VB實(shí)現(xiàn)OMRON PLC與計(jì)算機(jī)的串行通信  311
10.6.5  用VC++實(shí)現(xiàn)OMRON PLC與計(jì)算機(jī)的串行通信  313
10.6.6  總結(jié)與評(píng)價(jià)  316
10.7  實(shí)例32——FX系列PLC與計(jì)算機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)  316
10.7.1  應(yīng)用背景與需求  316
10.7.2  FX2 PLC與計(jì)算機(jī)的硬件連接  317
10.7.3  FX2系列PLC與計(jì)算機(jī)的通信協(xié)議  318
10.7.4  VC++語(yǔ)言下串行通信程序的設(shè)計(jì)  318
10.7.5  總結(jié)與評(píng)價(jià)  324
10.8  實(shí)例33——基于USS協(xié)議實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的控制  324
10.8.1  應(yīng)用背景與需求  324
10.8.2  變頻器的USS控制協(xié)議  325
10.8.3  PLC控制變頻器的程序設(shè)計(jì)  326
10.8.4  總結(jié)與評(píng)價(jià)  329
10.9  實(shí)例34——PLC在以太網(wǎng)中與上位計(jì)算機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)  329
10.9.1  應(yīng)用背景與需求  329
10.9.2  局域網(wǎng)技術(shù)與以太網(wǎng)  329
10.9.3  PLC與以太網(wǎng)的結(jié)合  332
10.9.4  用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)PLC在以太網(wǎng)中的通信  332
10.9.5  總結(jié)與評(píng)價(jià)  336
10.10  實(shí)例35——利用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程通信  336
10.10.1  應(yīng)用背景與需求  336
10.10.2  PLC與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  337
10.10.3  上位計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信功能的設(shè)計(jì)  338
10.10.4  MODBUS協(xié)議下PLC的通信程序  339
10.10.5  總結(jié)與評(píng)價(jià)  341