可编程控制器原理及应用
可编程控制器是一种融合计算机技术、微电子技术、自动控制技术和通信技术,实现工业自动化控制的新型控制装置。
本书主要以现今流行的西门子公司的S7200SMART系列CPUST××小型PLC为背景,从工程应用的角度出发,重点介绍了PLC的组成、原理、指令系统和编程方法,深入浅出地论述了PLC系统的设计方法,并列举了大量S7200SMART系列PLC在控制系统中的典型应用实例,同时详细介绍了触摸屏Smart1000。
本书可作为高职高专院校自动化控制技术、机电一体化、数控技术、应用电子技术等相关专业的教材,也可供其他技术人员参考。
第1章 可编程控制器概述……………………………………………………………………… 1
1.1 可编程控制器的产生与发展…………………………………………………………… 1
1.1.1 可编程控制器的过去……………………………………………………………… 1
1.1.2 可编程控制器的现在……………………………………………………………… 2
1.1.3 可编程控制器的未来……………………………………………………………… 2
1.2 可编程控制器的用途与特点…………………………………………………………… 3
1.2.1 可编程控制器的用途……………………………………………………………… 3
1.2.2 可编程控制器的特点……………………………………………………………… 3
1.3 可编程控制器的分类…………………………………………………………………… 5
1.3.1 按I/O点数分类…………………………………………………………………… 5
1.3.2 按结构形式分类…………………………………………………………………… 6
习 题………………………………………………………………………………………… 6
第2章 可编程控制器构成原理………………………………………………………………… 7
2.1 可编程控制器的基本组成……………………………………………………………… 7
2.1.1 可编程控制器的结构……………………………………………………………… 7
2.1.2 可编程控制器的软件系统………………………………………………………… 13
2.2 可编程控制器的工作原理……………………………………………………………… 16
2.2.1 可编程控制器的工作过程………………………………………………………… 16
2.2.2 可编程控制器的技术性能指标…………………………………………………… 20
习 题……………………………………………………………………………………… 20
第3章 S7 200SMART系列可编程控制器………………………………………………… 21
3.1 S7 200SMART 系列PLC的构成………………………………………………… 21
3.1.1 S7 200SMART系列PLC的规范…………………………………………… 21
3.1.2 CPUST60的结构………………………………………………………………… 23
3.1.3 扫描周期及工作方式……………………………………………………………… 24
3.2 S7 200SMART 系列PLC的内部元器件………………………………………… 25
3.2.1 数据存储类型及寻址方式………………………………………………………… 25
3.2.2 S7 200SMART 系列PLC的数据存储区及元件功能……………………… 27
3.2.3 S7 200SMART系列PLC的CPU 有效编程范围…………………………… 30
3.3 输入/输出及扩展……………………………………………………………………… 32
3.3.1 本机及扩展I/O编址…………………………………………………………… 32
3.3.2 S7 200SMART系列PLC扩展模块的外部连接…………………………… 32
3.3.3 扩展模块的安装…………………………………………………………………… 34
习 题……………………………………………………………………………………… 34
第4章 STEP7 Micro/WINSMART编程软件…………………………………………… 35
4.1 STEP7 Micro/WINSMART编程软件概述……………………………………… 35
4.1.1 STEP7 Micro/WINSMART编程软件的安装……………………………… 35
4.1.2 STEP7 Micro/WINSMART窗口组件及功能……………………………… 37
4.1.3 建立S7 200CPU 的通信……………………………………………………… 40
4.1.4 系统块配置(CPU 组态)方法…………………………………………………… 42
4.2 程序编制及运行………………………………………………………………………… 43
4.2.1 建立项目(用户程序)……………………………………………………………… 43
4.2.2 梯形图编辑器的使用…………………………………………………………… 44
4.2.3 程序的调试、运行及监控………………………………………………………… 45
习 题……………………………………………………………………………………… 50
第5章 S7 200SMART系列PLC的基本指令…………………………………………… 51
5.1 基本逻辑指令…………………………………………………………………………… 51
5.1.1 基本位操作指令…………………………………………………………………… 51
5.1.2 定时器指令………………………………………………………………………… 56
5.1.3 计数器指令………………………………………………………………………… 59
5.2 数据处理指令…………………………………………………………………………… 62
5.2.1 比较指令…………………………………………………………………………… 62
5.2.2 传送指令…………………………………………………………………………… 65
5.2.3 移位与循环移位指令……………………………………………………………… 67
5.3 算术与逻辑运算指令…………………………………………………………………… 71
5.3.1 算术运算指令……………………………………………………………………… 71
5.3.2 逻辑运算指令……………………………………………………………………… 75
5.4 程序控制指令…………………………………………………………………………… 77
5.4.1 跳转指令与标号指令……………………………………………………………… 77
5.4.2 循环指令…………………………………………………………………………… 79
5.4.3 条件结束与停止指令……………………………………………………………… 80
习 题……………………………………………………………………………………… 80
第6章 S7 200SMART系列PLC的功能指令…………………………………………… 82
6.1 表功能指令……………………………………………………………………………… 82
6.1.1 填表指令…………………………………………………………………………… 82
6.1.2 表取数指令………………………………………………………………………… 83
6.1.3 表查找指令………………………………………………………………………… 85
6.2 转换指令………………………………………………………………………………… 86
6.2.1 数据的类型转换指令……………………………………………………………… 86
6.2.2 数据的编码和译码指令…………………………………………………………… 89
6.2.3 字符串转换指令…………………………………………………………………… 91
6.3 中断指令………………………………………………………………………………… 93
6.3.1 中断源……………………………………………………………………………… 93
6.3.2 中断控制…………………………………………………………………………… 95
6.3.3 中断程序…………………………………………………………………………… 96
6.4 高速处理器指令………………………………………………………………………… 96
6.4.1 高速计数指令……………………………………………………………………… 97
6.4.2 高速脉冲输出…………………………………………………………………… 103
6.5 其他功能指令………………………………………………………………………… 105
6.5.1 时钟指令………………………………………………………………………… 105
6.5.2 扩展实时时钟指令……………………………………………………………… 106
6.5.3 通信指令………………………………………………………………………… 106
6.5.4 PID指令………………………………………………………………………… 108
习 题……………………………………………………………………………………… 108
第7章 可编程控制器应用系统设计………………………………………………………… 109
7.1 可编程控制器应用系统设计的内容、原则及步骤…………………………………… 109
7.1.1 PLC控制系统设计的内容和原则……………………………………………… 109
7.1.2 PLC控制系统设计的步骤……………………………………………………… 110
7.2 应用程序设计方法…………………………………………………………………… 111
7.3 触摸屏Smart1000…………………………………………………………………… 112
7.3.1 触摸屏Smart1000的产生……………………………………………………… 112
7.3.2 触摸屏Smart1000的特点……………………………………………………… 112
7.3.3 触摸屏Smart1000的组态软件………………………………………………… 114
习 题……………………………………………………………………………………… 120
第8章 其他可编程控制器的介绍…………………………………………………………… 121
8.1 OMRON 可编程控制器……………………………………………………………… 121
8.1.1 OMRON 可编程控制器概述…………………………………………………… 121
8.1.2 C200HPLC的系统结构………………………………………………………… 122
8.1.3 C200HPLC的指令系统………………………………………………………… 124
8.1.4 C200HPLC的编程软件CX-ONE3.0 ……………………………………… 125
8.2 松下电工FP 1系列可编程控制器………………………………………………… 125
8.2.1 FP 1系列产品的构成………………………………………………………… 125
8.2.2 地址分配及特殊功能…………………………………………………………… 126
8.2.3 FP 1系列PLC的编程软件及指令系统……………………………………… 128
8.3 三菱FX系列微型可编程控制器…………………………………………………… 128
8.3.1 FX2系列PLC的系统构成……………………………………………………… 128
8.3.2 FX2系列PLC的指令系统……………………………………………………… 129
8.3.3 FX2系列PLC的编程软件……………………………………………………… 130
8.4 SIMATIC其他系列可编程控制器………………………………………………… 130
8.4.1 SIMATICS7 300……………………………………………………………… 130
8.4.2 SIMATICS7 400……………………………………………………………… 131
8.4.3 SIMATICS7的编程软件和程序结构………………………………………… 132
8.5 GE-FANUC可编程控制器………………………………………………………… 132
8.5.1 GE-FANUCPLC概述………………………………………………………… 132
8.5.2 GE-FANUCPLC的指令系统………………………………………………… 135
8.5.3 GE-FANUCPLC的编程软件………………………………………………… 146
习 题……………………………………………………………………………………… 146
第9章 项目实例……………………………………………………………………………… 147
项目1 按钮控制圆盘转一圈……………………………………………………………… 147
项目2 圆盘转5圈………………………………………………………………………… 150
项目3 圆盘180°正反转…………………………………………………………………… 154
项目4 圆盘工件箱捷径传送……………………………………………………………… 157
项目5 电动机连续运行控制……………………………………………………………… 163
项目6 电动机正反转控制………………………………………………………………… 165
项目7 电动机Y △降压启动控制……………………………………………………… 167
项目8 电动机顺序控制…………………………………………………………………… 170
项目9 用1个按钮控制3组灯…………………………………………………………… 174
项目10 用3个开关控制1个灯………………………………………………………… 176
项目11 用4个开关控制4个灯………………………………………………………… 178
项目12 三相步进电动机控制的设计…………………………………………………… 181
项目13 电动机手动控制………………………………………………………………… 187
项目14 电动机变频器控制……………………………………………………………… 196
项目15 工作时间显示…………………………………………………………………… 200
项目16 手动调整转速…………………………………………………………………… 203
附 录………………………………………………………………………………………… 208
参考文献………………………………………………………………………………………… 209
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