电气控制与S7-PLC应用技术田粒卜北京理工有限责任公司

pan style="font-family:宋体">世纪末到20世纪上半叶的第二次工业革命，标志着人入了电气化时代几十年来，电气控制技术逐渐应用于国民经济的各行各业，其综合了计算机技术、自动控制技术、电子技术和通信技术等许多的科学技术成果，尤其是可编程序控制器(PLc)的应用，使得电气控制系统的可靠性更高、维护更方便。会使用PLc是从事自动控制及机电一体化专业工作的技术人员不可缺少的一项重要技能。

鉴于电气控制技术和PLc应用的工程性特点，在本书的编写过程中，我们将理论与实际结合，采用项目式编写方式，以工业自动化控制系统中常用的典型系统作为案行设计分析，调动学生的学，强化学生对工程设计的概念，加强学生工程应用能力的训练；通过项目范例的学养学生的系统思维和工程意识。并且有利于帮助学生掌握知识，形成技能，提高能力。在本书内容的安排上，力求讲述过程深入浅出，将知识与能力紧密结合，注重培养学生的工程应用能力和系统观，同时兼顾课堂授课的基本规律。本书知识覆盖面宽，内容讲解透彻，易于理解。

传统继电一接触器控制系统虽然有些已经被淘汰，但是其最基础的部分对任何的控制系统来说仍然必不可少。因此，本书内括工业自动化项目设计和实施中的电气控制部分及PLc控制部分，详细介绍了工业自动化项目设计流程及实现过程，设计流括PLC控制系统总体设计、硬件设计、软件设计、人机界面设计和网络通信设计等方面的内容，选用占市场份额较大的德国西门子s7—200 PLc为样行系统设计和讲解。同时，将一个简化的自动灌装生产线项目贯穿书中，突出实践，与时。

本书主要面向高等院校理工科自动化及其专业，也可作为相关工程技术人员或教育机构的培训教材。建议授课课时为48至64学时，不同专业可以根据自身特点需要行课时安排。

全书共5章，第l章为工业自动化项目设计流程介绍，引出自动灌装生产线项目，由田粒卜老师编写；第2章介绍了由常用低压电气设备组成的继电一接触器控制系统的控制电路结构及工作原理，并在常用电气控制电路的基础上完成了自动灌装生产线项目的电气控制部分设计，由赵翠俭老师编写；第3章主要内容是PLc基础知识和PLC基本指令的应用，实现了自动灌装生产线项目控制系统的软硬件设计，完成了自动灌装生产线项目手动控制、自动顺序控制、计数统计和合格检能，由田粒卜老师编写；第4章介绍了PLC5章介绍了变频器应用、监控组态系统的设计等，由郭鹏老师编写。全书统稿及最后的审核工作由田粒卜老师和杨梅老师完成。

由于编者有限，书中疏漏及错误之处在所难免，在此敬请使用本书的广大师生、读者批评指正，提出宝贵意见。

编者

第一章 工业自动化项目简介

pan style="font-family:宋体">．pan>工业自动化概念

工业自动化是指机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方。它是一门涉及机械、微电子、计算机和机器视觉等技术领域的综合性技术。自动化技术的高低，将直接影响产品的质量、产量、成本、劳动生产率、预期生产和盈利目标能否完成。因此，自动化技术越来越受到人们的重视，它是制造技术的重要组成部分。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣危险的工作环境中解放出来，还能扩展人的能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识和改造的能力。因此，自动化是T业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。工业革命是自动化技术的助产士。正是南于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃的发展。同时，自动化技术也了工业步，如今自动化技术已经被广泛地应用于机械制造、电力、建筑、交通运输和信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。

电气控制与PLc技术跨越电气时代和信息时代，伴随计算机信息技术和网络技术的发展而发展，在人类工业控制领域发挥了不可替代的作用。以智能制造为主导的第四次工业革命旨在通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统(cyber—PhysicalSystem)相结合的手段，工业智能化转型。而工业自动化也必将顺应潮流在此过程中发展出新的硬件设备与软件，并发挥重要的作用。pan>．2工业自动化项日的设计流程

工业自动化项目依托一定的工业生产背景，根据设计目标提出相应的要求。自动化技术应用范围涉及生产、生活的方方面面，农业、林业、矿业、地质、电力、新能源和制造等行业都离不开自动化技术。面对国际化的竞争和自动化技术的持续发展，企业需要随行生产系统的升级改造或研发新的生产系统，这个过程就成为自动化工程项目。

pan style="font-family:宋体">．确定任务及设计要求

了解机械运动与电气执行元件之间的关系，仔细分析被控对象的控制过程和控制要求，熟悉工艺流程及设备性能，明确各项任务的要求、约束条件及控制方式。对于较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立的部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试。

2．制定电气控制方案

根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，如全自动、半自动、手动、单机运行或多机联线运行等。还要确定控制系统应有的能，如故障诊断与显示报警、紧急情况的处理、能和网络通信等。对于执行电器的控制，还需要绘制标准的电气控制原理图括主电路和控制电路。

3．控制系统硬件设计

根据被控对象对控制系能要求，分析控制对象，明确控制对象的输入／输出(I／O)信号类型及数值范围，然行硬件选型与配置，行I／O地址分配。

硬件选型与配置的主要依据如下：

(pan style="font-family:宋体">已经确定的I／O信号类型、信号数值范围及I／0点数；

(2)能需求，如现场有高速计数或高速脉冲输出要求、位置控制要求等；

(3)控制系统要求的信号传输方式所需要的网络接口形式，如现场总线网络、工业以太网络或点对点通信等。

考虑到生产规模的扩大、生产工艺的、控制任务的增加，以及维护重接线的需要．在选择硬件模块时要留有适当的余量。例如，选择L／O信号模块时，预留10％～15％的容量。

通过对I／O设备的分析、分类和整理行相应的I／O地址分配，应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号地址安排在一起，以便施工和布线，并绘制I／0接线图。

4．软件程序设计

按照控制系统的要行PLC程序设计是工业自动化项目设计的核心。程序设计时应将控制任行分解，编写完成能的程序块括循环扫描主程序、急停处理子程序、手动运行子程序、自动运行子程序，以及故障报警子程序等。

编写的程序行模拟运行与调试，检查逻辑及语法错误，观察在各种可能的情况下各个输入量、输出量之间的变化关系是否符合设计要求，若发现问题及时修改设计。

5．组态软件的上位机监控

通过在计算机组态软件的上位机监控系统，可以对控制系统的运行情行实时监视．

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