工业自动化PLC控制系统应用与实训 pdf下载

前言
第1章 工业自动化系统概述
1.1 工业自动化的特点
1.2 工业自动化系统的组成
1.2.1 生产装置
1.2.2 控制装置
1.2.3 反馈装置
1.2.4 辅助装置
1.3 控制系统
1.3.1 控制系统结构
1.3.2 控制系统性能
1.3.3 开环控制系统与闭环控制系统
1.3.4 PID控制
第2章 S7-300.PLC自动控制系统
2.1 PLC概述
2.2 西门子S7-300.PLC结构体系与
模块
2.2.1 S7-300.PLC的结构组成
2.2.2 CPU314中央处理单元
2.2.3 SM321数字量输入模块
2.2.4 SM322数字量输出模块
2.2.5 SM331模拟量输入模块
2.2.6 SM332模拟量输出模块
2.2.7 模拟值的表示方法
2.3 PLC的工作原理
2.4 PLC程序开发
2.4.1 PLC编程语言
2.4.2 S7-300编程软件简介
2.4.3 STEP.7 的程序结构
2.4.4 STEP.7 组态硬件说明
2.4.5 S7-300.PLC的模块地址
2.4.6 时钟存储器
2.4.7 STEP.7 的使用方法
2.5 上位机组态监控
2.5.1 组态软件简介
2.5.2 组态王简介及使用方法
第3章 S7-300.PLC编程语言与指令
系统
3.1 S7-300.PLC的编程语言
3.1.1 PLC编程语言的国际标准
3.1.2 STEP.7 中的编程语言
3.1.3 各种编程语言的特点
3.2 S7-300.PLC的指令结构
3.2.1 指令的组成
3.2.2 操作数
3.2.3 S7-300.CPU的存储区
3.2.4 S7-300.PLC编程语言的数据
类型
3.2.5 寻址方式
3.2.6 CPU中的寄存器
3.3 位逻辑指令
3.3.1 位逻辑运算指令
3.3.2 位操作指令
3.4 定时器指令
3.4.1 定时器的组成
3.4.2 定时器的启动与运行
3.4.3 脉冲定时器指令
3.4.4 扩展脉冲定时器指令
3.4.5 接通延时定时器指令
3.4.6 保持型接通延时定时器指令
3.4.7 断开延时定时器指令
3.5 计数器指令
3.5.1 计数器的组成及使用
3.5.2 计数器指令及其用法
3.6 数据处理功能指令
3.6.1 装入和传送指令
3.6.2 比较指令
3.6.3 转换指令
3.6.4 移位和循环移位指令
3.7 数据运算指令
3.7.1 算术运算指令
3.7.2 字逻辑运算指令
3.8控制指令
3.8.1 逻辑控制指令
3.8.2 程序控制指令
3.8.3 主控继电器指令
第4章 工业自动控制综合实训
4.1 综合实训教学项目系统组成
4.2 自动控制系统综合实训教学实例
项目1：STEP.7 软件操作综合实训
项目2：继电-接触式电气控制综合
实训
项目3：十字路口的交通指挥信号灯
实训
项目4：单容水槽液位定值控制
项目5：污水处理系统的PLC硬件组态
及软件开发
项目6：污水处理系统的上位机组态
监控开发与调试
参考文献

　　1．2．2 控制装置
　　工业自动化控制装置最初都是机械控制的，后来发展到电动机械化控制，现在通常是纯电气化控制。电气化控制就是指通过PLC和计算机进行工业自动化控制。一般来讲，工业自动化控制装置可以分为以下几类：电动机械控制、硬接线电气控制、可编程的硬接线电气控制、PLC控制和计算机控制。
　　1．可编程序逻辑控制器（PLC）
　　PLC是最常用的工业自动化控制器，是一种用于控制生产机器和工作过程的特殊计算机，其硬件和软件特别适用于工业环境和电气技术人员。PLC使用可编程序的存储器存放指令，并按照指令执行，完成相应的开／关控制、定时、计数、顺序控制、算数运算和数据处理等功能。
　　PLC是一种集计算机技术、自动控制技术与通信技术为一体的数字运算操作的电子系统。PLC的开发初衷就是专门针对工业环境，逐步实现从单台设备的控制到整个工厂流程自动化的发展要求。随着软、硬件的设计与开发，使编程过程简单化从而使PLC的控制更为灵活，并具有高度的可靠性与抗干扰能力等优点。微电子技术与计算机技术的结合，使PLC的功能变得更加强大，通过可编程控制的实现，为PLC增添了使用上的灵活性。目前PLC的应用范围广泛，在工业自动控制中发挥着不可替代的重要作用，钢铁、化工、石油、机械制造、汽车等领域对PLC的依赖程度也越来越高。
　　PLC与传统的继电器控制相比具有一系列的优点。继电器控制系统必须有硬接线才能完成特定的功能，当系统控制需求改变时，继电器控制电路的接线也必须做相应的改变或改进，甚至要更换整个控制板。PLC避免了传统继电器电路大量的硬接线，与具有继电器的工业自动化控制系统相比，它的体积更小，价格也有优势。
　　PLC还具有下述优点：
　　（1）更高的系统可靠性一旦程序编写完成并经过调试，就能很容易地下载到PLC中。因为所有的控制逻辑都包含在PLC的存储器中，不会出现逻辑接线错误。用程序取代了过程中完成逻辑控制功能所需的外部接线，尽管仍然需要硬接线连接现场设备，但数量已大大减少。因此，PLC与一些固态元件能提供高可靠性。
　　（2）更好的系统灵活性在PLC中编写和修改程序比电路的接线和修改接线容易得多。原始设备生产商只需要简单发布出新的程序，就能实现对程序的升级。终端用户可以在现场修改程序，如果需要，还可以提供例如硬件方面的键盘锁或者软件方面的密码等保护功能。
　　（3）更低的系统成本最初设计PLC是为了取代继电器控制逻辑，其节省费用的效果已经非常明显。通常，如果一个控制系统中使用了六个以上的继电器，用PLC代替则费用会更低。
　　（4）通信能力PLC能够与其他的控制器或者计算机设备进行通信以完成监控、数据采集、监视设备和过程参数以及下载、上传程序等功能。
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　　可编程序控制器（PLC）广泛应用于工业自动化控制、机电一体化控制、传统工业控制系统当中，是现代工业控制的主要支柱设备之一。PLC综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，具有功能强大、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适于在工业环境下应用等一系列优点。经过多年的发展，PLC的功能已经远远超出了传统继电一接触器控制系统，已经延伸到过程控制系统、分散控制系统和高精度运动控制系统，已经在工业自动化控制领域成为一个世界潮流。
　　为了配合教育部的“卓越工程师教育培养计划”，提高学生的工程实践能力，增强校企合作的无缝链接，本书设计了基于项目化的PLC教学模式，通过多个实训项目达到培养学生技能的目标。PLC的应用技术具有很强的实践性，因此实训环节至关重要，只有通过实训进行实际操作，学生才能真正学会、学懂PLC技术。本书通俗易懂，采用了众多清晰的图表和大量工程应用实例来帮助学生掌握工业自动化PLC控制系统的基本原理与应用技巧，提高学生的编程技巧和动手能力，丰富学生的工程实践经验，达到工程训练的目的。
　　本书共分为4章。第1章介绍了工业自动化系统的特点和组成结构。详细介绍了工业传感器的类型、特点和应用，包括电学式、磁学式、光电式等各种类型的传感器技术。重点介绍了控制系统的模式，包括开环控制、闭环控制及PID控制。第2章以西门子S7—300PLC和组态王软件为背景对PLC自动控制系统进行介绍，包括PLC的硬件组成结构、工作原理、程序组成结构及开发过程、上位机组态技术及其应用。第3章详细介绍了西门子S7—300PLC的编程语言和指令系统，包括梯形图和语句表。第4章给出了编者自行设计的多个综合实训案例，综合了传感器技术、自动控制技术、PLC控制技术和组态技术。本书可作为学生实验课、实训课和课程设计的教材。
　　编者多年来在杭州电子科技大学讲授“电气控制与PLC原理”、“自动化仪表与过程控制”和“自动控制原理”等与本书内容息息相关的专业课程，担任“机电一体化”、“机电传动与控制”、“测试技术与传感器”等多门实践课程的指导教师，也承担了多个PLC自动控制横向课题。本书的所有内容都取自编者的教学工作和实际工程应用，融合了编者的PLC使用经验和成果。
　　衷心感谢陈国金教授对本书的立意、构思、内容和出版等方面给出的意见、建议和提供的大力支持。在编写本书的部分章节中，编者参考了有关资料，在此对参考文献的作者和同行们表示衷心的感谢和敬意！
　　由于编者水平有限，错误和疏漏在所难免，敬请读者批评指正。
　　编者