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第1章 计算机控制系统简介1

1.1计算机控制系统的结构与原理1

1.1.1计算机控制系统基本结构1

1.1.2计算机控制系统基本原理2

1.2计算机控制系统的分类4

1.2.1操作指导控制ODC （Operate Direction Control）系统4

1.2.2直接数字控制DDC （Direct Digital Control）系统5

1.2.3计算机监督控制SCC （Supervisory Computer Control）系统5

1.2.4集散控制系统DCS （Distributed Control System）6

1.2.5现场总线控制系统FCS （ FieldBus Control System）8

1.3计算机控制技术的发展概况及趋势9

1.3.1计算机技术对控制技术的影响9

1.3.2计算机控制技术的发展历程9

1.4控制技术中的计算机系统11

1.4.1工业控制计算机11

1.4.2嵌入式系统13

1.4.3可编程控制器19

1.5 PID控制20

1.5.1 PID控制规律20

1.5.2 PID参数的调整原则21

1.5.3 PID参数整定21

习题23

第2章PLC概述24

2.1继电器控制系统24

2.2 PLC的由来26

2.3 PLC的定义29

2.4 PLC工作原理31

2.5 PLC的编程语言34

2.6 I/O单元37

习题41

第3章PLC控制基础42

3.1 PLC控制系统的基本组成形式42

3.1.1 PLC的基本结构42

3.1.2 PLC控制系统的结构43

3.1.3 PLC网络及特点44

3.2 PLC电源模块46

3.3 PLC的运行47

3.3.1工作方式47

3.3.2出错处理47

3.3.3编程器49

3.4扩展功能模块49

3.4.1模块之间的连接49

3.4.2 I/O的一般问题50

3.4.3常用模块介绍52

3.5冗余设计62

3.5.1 PLC的冗余运行62

3.5.2供电系统的设计62

习题63

第4章PLC编程基础64

4.1指令执行原理64

4.1.1 STL使用的逻辑堆栈64

4.1.2梯形图的能流概念65

4.1.3梯形图的特点66

4.2寻址方式67

4.2.1 I/O地址分配67

4.2.2寻址方式69

4.3存储器的划分72

4.4 S7-200 CPU中的程序组织80

4.4.1 S7-200 CPU中的程序组织80

4.4.2数据类型82

4.4.3指令格式82

4.5 S7-226性能指标简介84

4.5.1面板端子简介84

4.5.2性能指标86

4.6配置PLC87

习题90

第5章S7-200指令系统详解91

5.1概述91

5.2位逻辑指令92

5.2.1指令介绍92

5.2.2指令使用举例96

5.3比较指令97

5.4传输指令99

5.4.1指令介绍99

5.4.2传输指令举例101

5.5定时器指令101

5.5.1定时器的分类102

5.5.2指令介绍102

5.5.3定时器指令举例103

5.6计数器指令103

5.7时钟指令105

5.8数学运算指令106

5.9逻辑运算指令108

5.10中断指令111

5.11转换指令114

5.12移位和循环指令121

5.13比例/积分/微分（PID）回路控制指令122

5.14程序控制指令126

5.15 字符串指令129

习题130

第6章PLC应用系统设计131

6.1 PLC应用系统设计概述131

6.2 PLC控制系统的设计132

6.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤132

6.2.2 PLC控制系统的硬件设计134

6.2.3 PLC控制系统的软件设计138

6.2.4 PLC程序设计的常用方法143

6.2.5 PLC程序设计步骤155

6.3人机界面的设计158

6.3.1 PLC应用系统的人机界面158

6.3.2人机界面设计时应考虑的几个问题158

6.3.3人机界面设计的方法和步骤160

6.3.4人机界面设计过程161

6.3.5人机界面设计原则162

习题163

第7章S7-200的通信与网络164

7.1通信基础知识164

7.1.1基本概念和术语164

7.1.2差错控制167

7.1.3传输介质169

7.1.4串行通信接口标准169

7.2工业局域网基础171

7.2.1局域网4大要素172

7.2.2网络协议和体系结构174

7.2.3现场总线176

7.3 S7-200通信部件介绍178

7.3.1通信端口178

7.3.2 PC/PPI电缆179

7.3.3网络连接器181

7.3.4 PROFIBUS网络电缆181

7.3.5网络中继器182

7.3.6 EM277 PROFIBUS-DP模块182

7.4 S7-200 PLC的通信183

7.4.1概述183

7.4.2利用PPI协议进行网络通信184

7.4.3利用MPI协议进行网络通信184

7.4.4利用PROFIBUS协议进行网络通信185

7.4.5利用ModBus协议进行网络通信191

7.4.6工业以太网196

第8章PLC控制系统设计及实例198

8.1 PLC控制系统中常用输入/输出部件198

8.1.1接近开关和光电开关198

8.1.2旋转编码器200

8.1.3模拟量变送器200

8.1.4继电器与接触器201

8.1.5电磁阀和电动阀202

8.2常用电动机的基本控制环节及控制实现203

8.2.1起动、停车和点动203

8.2.2电机正、反转控制206

8.2.3基本联锁控制209

8.2.4多地点控制210

8.2.5小结210

8.3 PLC在钢筋矫直机中的应用210

8.3.1钢筋矫直机工艺要求及控制方案210

8.3.2 PLC、触摸屏及变频器选型211

8.3.3 PLC的I/O分配211

8.3.4钢筋矫直机电气控制原理图212

8.3.5人机界面设计213

8.3.6控制程序设计216

8.4 PLC在小区恒压供水中的应用221

8.4.1恒压供水控制要求222

8.4.2控制策略及PLC的I/O分配223

8.4.3恒压供水电气控制原理图224

8.4.4控制程序设计227

8.5 PLC在电梯控制中的应用231

8.5.1电梯控制要求231

8.5.2 PLC的I/O分配231

8.5.3控制电路的设计232

8.5.4控制软件设计234

8.6 PLC在层压机控制系统中的应用236

8.6.1层压机概述及控制要求236

8.6.2 PLC的I/O分配237

8.6.3层压机电气控制原理图237

8.6.4层压机控制程序设计242

8.7 PLC在运动控制中的应用246

8.7.1步进电动机和伺服电动机246

8.7.2 S7-200 PLC实现运动控制的指令247

8.7.3使用S7-200 PLC控制步进电机实例248

习题250

第9章STEP 7开发环境介绍252

9.1 STEP 7概述252

9.1.1 STEP 7-Micro/WIN的安装252

9.1.2 STEP 7-Micro/WIN窗口组件252

9.1.3定制STEP 7-Micro/WIN 32254

9.1.4使用帮助255

9.2编程准备255

9.2.1编辑器比较256

9.2.2指令系统比较256

9.2.3硬件连接及参数设置256

9.3 STEP 7-Micro/WIN 32主要编程功能258

9.3.1编程元素及项目组件258

9.3.2编写梯形图程序259

9.3.3数据块编辑264

9.3.4符号表操作264

9.4通信267

9.4.1配置通信网络267

9.4.2下载269

9.4.3上装269

9.5调试与监控270

9.5.1选择工作模式270

9.5.2程序状态显示270

9.5.3状态图显示271

9.5.4执行有限次扫描272

9.5.5查看交叉引用273

9.6管理项目273

9.6.1打印273

9.6.2复制项目274

9.6.3引入文件274

9.6.4引出文件274

习题275

附录A错误代码信息表276

附录B常用特殊存储器（SM）标志位278

参考文献283