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S7-300 PLC第7章 PLC控制系统设计

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第七章 S7-300和S7-400PLC系统配置与编程

第七章 S7-300和S7-400PLC系统配置与编程

第7章S7-300和S7-400 PLC系统配置与编程本章的内容是向大家介绍西门子公司的SIMATIC S7-300和S7-400两个系列的PLC。

S7-300/400 PLC在结构上属于模块式结构，简单的说，一台完整的S7-300或者S7-400 PLC，是由基板（RACK）+ 各种模块组成的。

各种模块的选择，基于控制系统功能的需要，所有的模块安装在基板上，最终构成一台完整的PLC。

S7-300与S7-400的设计与编程通过STEP 7软件包来完成。

本章的主要内容：●S7-300与S7-400的系统配置●S7-300与S7-400的指令系统●S7-300与S7-400应用系统的编程本章重点是熟悉S7-300/400 系统的结构，了解S7-300与S7-400 PLC的各种模块的功能和特点；掌握STEP 7编程软件的基本知识和使用方法，从而具备设计开发S7-300或S7-400 PLC系统的能力。

7.1 S7-300 PLC和S7-400 PLC的系统配置7.1.1 S7-300 PLC的基本组成S7-300是模块式的PLC，它的组成部件主要有以下几个部分：1. 中央处理单元（CPU）各种CPU单元有不同的性能，有的集成有数字量和模拟量输入/输出点，而有的集成有PROFIBUS-DP等通信接口。

CPU面板上有状态故障显示灯、模式开关、24 V电源输入端子、电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）。

2. 负载电源模块（PS）负载电源模块用于将AC 220 V电源转换为DC 24 V电源，提供给CPU和I/O模块使用。

额定输出电流有2 A、5 A和10 A三种。

3. 信号模块（SM）数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。

4. 功能模块（FM）用于对实时性和存储容量高的控制任务，例如高速计数器模块、快速/慢速进给驱动位置控制模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块等。

机电传动课设-四节传送带PLC控制系统设计

机电传动课设-四节传送带PLC控制系统设计

0121218700132学号：11课程设计题目四节传送带PLC控制系统设计学院物流工程学院专业物流工程专业班级物流1201班姓名郑杰指导教师徐沪萍2015年月日课程设计任务书学生姓名：郑杰专业班级：物流1201班指导教师：徐沪萍工作单位：武汉理工大学题目: 四节传送带PLC控制系统设计初始条件：1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-3002)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本3)根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。

4)编写的需要输入PLC，调试通过要求完成的主要任务:用PLC构成四节传送带控制系统。

控制要求如下：起动后，先起动最末的皮带机，1s后再依次起动其它的皮带机；停止时，先停止最初的皮带机，1s后再依次停止其它的皮带机；当某条皮带机发生故障时，该机及前面的应立即停止，以后的每隔1s顺序停止；当某条皮带机有重物时，该皮带机前面的应立即停止，该皮带机运行1s后停止，再1s后接下去的一台停止，依此类推。

时间安排：2015年6月14 日布置任务，阅读指导书2015年6月15-18日编制I/O地址分配表，PLC外部接线图2015年6月19-23日绘制主电路，编写PLC控制程序2015年6月24 日编写设计说明书2015年6月25 日确认提交版答辩指导教师签名：2015年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本科生课程设计成绩评定表指导教师签字：2015年月日目录概述 (6)1.1 PLC的概述 (6)1.1.1 PLC的历史 (6)1.1.2 PLC的主要功能 (7)1.1.3 PLC的主要特点 (8)1.1.4 PLC的网络通信 (8)1.2 四节传送带系统的历史 (9)1.2.1 四节传送带系统的起源 (9)1.2.2 四节传送带系统的发展 (9)2、课设内容及要求 (10)2.1课设内容 (10)2.2设计要求 (10)2.3控制要求 (10)3、硬件电路设计 (11)3.1主电路图设计 (11)3.2 PLC控制系统配置及接线图设计 (12)3.3 PLC I/O点分配 (12)3.4 硬件组态图 (13)4、软件设计 (14)4.1 顺序功能图设计 (14)4.2 梯形图程序设计 (14)5、运行与调试 (20)5.1 S7-PLC模拟软件s7-plcsim简介 (20)5.2 s7-plcsim的使用方法 (20)5.3 四节传送带系统的调试 (20)5.4winCC组态 (22)6、结束语 (22)7、参考文献 (23)摘要现今的社会，科技发展迅速，在工业方面，计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术推动了PLC的发展。

PLC控制系统设计步骤 设计实例

PLC控制系统设计步骤 设计实例
总体思路 子程序SBR_0控制1号窑温、SBR_1控制2号窑温。主 程序MAIN分别调用SBR_0、SBR_1子程序块，对2个养护窑分别控 制。每个养护窑由1个热敏电阻检测窑内温度，由1个进气电磁阀周 期闭合与断开来控制进气量，调节窑内温度。
主程序的控制流程
PLC运行
总起动 N
Y
1号起动 N
1号温控 Y
4．I/O地址分配
表7-1 呼车系统输入/输出端口安排
限位开关ST1 限位开关ST2 限位开关ST3 限位开关ST4 限位开关ST5 限位开关ST6 限位开关ST7 限位开关ST8 系统启动按钮 系统停止按钮
输入
Hale Waihona Puke I0.0呼车按钮SB1I0.1
呼车按钮SB2
I0.2
呼车按钮SB3
I0.3
呼车按钮SB4
2．系统控制方案
系统启动
传送停车位信号
传送呼车位信号
N
有呼车?
Y
呼车信号封锁
高位
何处呼车?
低位
小车驶向高位
小车驶向低位
小车到达呼车位停30s 解除呼车信号封锁
图7-3 呼车系统工作流程
3． PLC系统选择 选择S7-200 CPU224基本单元（14入/10出）1台及EM221扩展单元（8入）1台 组成系统。
根据控制要求设计出梯形图、或功能块图、或语句表等语言的程序，这是整
个设计的核心工作。
5. 固化程序
6. 编写技术文件
7.2 PLC控制系统设计实例
例1：台车呼车控制
1．工艺过程 一部电动运输车供8个加工点使用。PLC上电后，车停在某个加工点 （工位），若无用车呼叫（呼车）时，则各工位的指示灯亮，表示各 工位可以呼车。某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各位的指示 灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车位呼车时，小车不动；呼车 工位号大于停车位时，小车自动向高位行驶；当呼车位号小于停车位 号时，小车自动向低位行驶；当小车到呼车工位时自动停车。停车时 间为30s供呼车工位使用，其他加工点不能呼车。从安全角度出发， 停电再来电时，小车不会自行启动。

电气控制及S7-1200 PLC应用技术 第7章 PLC过程控制系统编程实例

电气控制及S7-1200 PLC应用技术 第7章 PLC过程控制系统编程实例

• 解：PLC配置的模拟量输入模块量程为0~20mA，包含了温度变送器输出量程 4~20mA，故可以采集温度变送器输出的模拟量，0~20mA对应0~27648，则实际 物理量4~20mA对应5530~27648，同时对应温度传感器输入量程-100℃~100℃， 转换公式为：
T 100 100 100
• 项目树中，双击“PLC_1 CPU1215C” →“工艺对象”→“插入新对象”，选 择PID_Compact通用类型，并命名为：“转速控制器”。
17
7.3 异步电机转速闭环控制系统
现代电气控制及 PLC应用技术
2. PID_Compact控制器
➢ 将PID工艺对象加入到程序中（1）
• 项目树中，双击“PLC_1 CPU1215C” →“程序块”→“添加新块”，添加一 个名为“Cyclic interrupt”的“循环中断块”，如图所示。
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7.3 异步电机转速闭环控制系统
现代电气控制及 PLC应用技术
2. PID_Compact控制器
➢ 组态PID控制器
• PID控制器如要正常工作，需要提前配置好设定值和反馈值的来源、PID运算结 果存放地址、控制器参数（比例增益、积分时间、微分时间等），即组态PID控 制器。
• PID控制器的组态界面如图所示：
2
7.1 模拟量处理
现代电气控制及 PLC应用技术
1. 模拟量输入输出处理
• 模拟量输出处理过程与模拟量输入处理过程相反，分为信号反标幺化、信号模 拟化、信号调理等步骤。
3
7.1 模拟量处理
现代电气控制及 PLC应用技术
1. 模拟量输入输出处理
• 需要说明一点：模拟量输入/输出模块中对应的数字量是采用16位二进制数表示 的，其中最高位（第15位）为符号位，值为0代表正数，其余15位为数据位。通 过计算可知，外部模拟量对应的数字量范围应为-32768~32767，但是我们在取 值的时候对应为-27648~27648，这是为了留有15%的“安全裕量”。假设外部模 拟量-10~+10V对应的数字量为-32768~32767（满量程），一旦外部模拟量稍微 超过10V，对应的数字量将变为负值（最高位为1），严重影响系统的稳定性。

s7-300PLC程序设计实例

s7-300PLC程序设计实例

所谓无参功能（FC），是指在编辑功能（FC）时，在局部变量声明表不进行形式参数的定义，在功能（FC）中直接使用绝对地址完成控制程序的编程。

这种方式一般应用于分部式结构的程序编写，每个功能（FC）实现整个控制任务的一部分，不重复调用。

§5.4.1 编辑无参功能（FC）§5.4.2 在OB1中调用无参功能（FC）§5.4 编辑并调用无参功能（FC）——分部程序设计【例5-4-1】搅拌控制系统程序设计器 进料泵 1进料 泵 2 放料泵 料 A 料 B 料 C控制说明如图所示为一搅拌控制系统，由3个开关量液位传感器，分别检测液位的高、中和低。

现要求对A、B两种液体原料按等比例混合，请编写控制程序。

要求：按起动按钮后系统自动运行，首先打开进料泵1，开始加入液料A→中液位传感器动作后，则关闭进料泵1，打开进料泵2，开始加入液料B→高液位传感器动作后，关闭进料泵2，起动搅拌器→搅拌10s后，关闭搅拌器，开启放料泵→当低液位传感器动作后，延时5s后关闭放料泵。

按停止按钮，系统应立即停止运行。

1.创建S7项目按照第3章所介绍的方法，创建S7项目，并命名为“无参FC ”，项目包含组织块OB1和OB100。

2.硬件配置在“无参FC ”项目内打开“SIMATIC 300 Station ”文件夹，打开硬件配置窗口，并完成硬件配置。

§5.4.1 编辑无参功能（FC）3.编辑符号表4.规划程序结构5.编辑功能（FC ）在“无参FC”项目内选择“Blocks”文件夹，然后反复执行菜单命令【Insert】→【S7 Block】→【Function】，分别创建4个功能（FC）：FC1、FC2、FC3和FC4。

由于在符号表内已经为FC1～FC4定义了符号名，因此在创建FC的属性对话框内系统会自动添加符号名。

✓FC1控制程序✓FC2控制程序✓FC3控制程序✓FC4控制程序✓OB100控制程序FC1的控制程序 FC2的控制程序FC3的控制程序FC4的控制程序OB100的控制程序§5.4.2 在OB1中调用无参功能（FC）可调用的功能FC 在O B1内调用FC1～FC4OB1的控制程序所谓有参功能（FC），是指编辑功能（FC）时，在局部变量声明表内定义了形式参数，在功能（FC）中使用了虚拟的符号地址完成控制程序的编程，以便在其他块中能重复调用有参功能（FC）。

第7章 PLC编程软件—STEP 7-MicroWIN

第7章 PLC编程软件—STEP 7-MicroWIN

7.7 STEP 7-Micro/WIN仿真软件指南 7.7.1 仿真软件简介
7.5.2 程序的下载及上载
图7-28 下载对话框
7.5.3 程序的运行调试
1．程序的运行
当正确下载程序后，将CPU面板上的 工作模式开关拨到RUN位置，CPU开始运 行用户程序。 PLC有两种工作模式：STOP（停止态监控 ① 正在扫描程序时，电源母线显示为蓝色； ② 图形中的能流用蓝色表示； ③ 触点与触点接通时，指令会显示为蓝色；
2．非致命错误
（1）运行程序错误 在程序的正常运行中，可能会产生非 致命错误（如寻址错误）。 在这种情况下，CPU产生一个非致命 运行时刻错误代码。
（2）编译规则错误
当下载一个程序时，CPU将编译该程序。 如果CPU发现程序违反编译规则（如非法 指令），那么CPU就会停止下载程序，并生成 一个非致命编译规则错误代码。
第2步，使用默认的安装语言（英语），单击 “确定”按钮。 第3步，按照安装提示，单击“next”按钮， 当出现许可协议时，单击“yes”按钮。 第4步，选择安装文件的目标文件夹，单击 “next”按钮。
第5步，安装过程出现如图7-2所示“Set PG/ PC Interface”（设置编程器/计算机接口）对 话框，该对话框用于设置通信参数，可以在安 装时设置，也可以在安装后设置，设置方法见 7.5.1小节。在这里我们关闭该对话框，在安装 后设置通信参数。
7.2 编程软件的安装
本章以STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP4为 基础介绍编程软件的安装。 第1步，双击STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP4 文件夹下的setup.exe，出现如图7-1所示选 择设置语言界面，语言栏中可供选择的语言 有德语、法语、西班牙语、意大利语、英语 5种，默认为英语。

PLC第七章


2.根据I／O的点数或通道数进行选择
多数小型机为整体式，同一型号的整体式PLC，除 按点数分成许多挡以外，并配以不同点数的I／O扩 展单元，来满足对I／O点数的不同需求。例如S7200系列PLC提供4个不同的基本型号的8种CPU。 (1)CPU221型，集成6输入／4输出共10个数字量的 I／O点。无I／O扩展能力。6K字节程序和数据的存 储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的 20kHz高速脉冲输出。1个RS-485通信／编程口， 具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信能 力。其非常适合于小点数控制的微型控制器。
1．根据所需要的功能进行选择 基本的原则是需要什么功能，就选择具有什么样功能 的PLC，同时也适当地兼顾维修、备件的通用性以及 今后设备的改进和发展。 各种新型系列的PLC，从小型到中、大型已普遍可以 进行PLC与PLC、PLC与上位计算机的通信与联网， 具有进行数据处理和高级逻辑运算、模拟量控制等功 能。因此，在功能的选择方面，要着重注意的是对特 殊功能的需求。一方面，选择具有所需功能的PLC主 机(即CPU模块)；另一方面，根据需要选择相应的模 块(或扩展选用单元)。例如开关量的输入与输出模块、 模拟量的输入与输出模块、高速计数器模块、网络链 接模块等。
4、定时器的延时扩展环节
5、定时器构成的振荡电路
6、分频电路
7.3应用举例

7.3.1密码锁控制系统 密码锁控制系统有5个按键SBl～SB5。 1．控制要求 (1)SB1为起动键，按下SB1键，才可进行开锁工作。 (2)SB2、SB3为可按压键。开锁条件为：SB2设定按压 次数为3次时，SB3设定按压次数为2次。同时SB2、 SB3是有顺序的，先按SB2，后按SB3。如果按上述规 定按压，密码锁会自动打开。 (3)SB5为不可按压键，一旦按压，警报器就发出警报。 (4)SB4为复位键，按下SB4键后，可重新进行开锁作业。 如果按错键，则必须进行复位操作，所有的计数器都被 复位。

基于S7-300 PLC的中压直流负载控制系统设计


气控制系统 ， 具有 系统稳定 、 操 作简单 、 显示准确的特点 ， 使其具有很好的应用价值 。 关键词 ：中压直流负载 ； 控制系统 ； ｓ ７— ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ； Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ ｗ； ｓ ７通信 ； 功率控制
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ・ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０— ３ ８ ８ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ２ ９
Ｙ Ｕ Ｘ ｉ ． ｘ ｕ ｅ ， Ｇ Ｕ Ａ Ｎ Ｌ ｅ ｉ ， ＷＵ Ｆ ａ ｎ ， Ｚ ｈ ｕ Ｏ ｉ ａ ｎ
（ １ ．
Ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｎ ｏ ． ７ ０ ３ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ Ｃ Ｓ Ｉ Ｃ， Ｗｕ ｘ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ４ １ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
（ １ ． 中船 重 工 第 ７ ０ ３所 无 锡 分 部 。 江 苏 无锡 ２ １ ４ １ ５ １ ； ２ ． 天 津 电力 设 计 院 。 天津 ３ ０ ０ ４ ０ ０ ）
摘
要 ：为 了更加高效 、 安全对 中压直流负载进行控制 ， 设计 了基于 ｓ ７— ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ的中压直流负载控制系统 。介绍 了系统的工作原理 ，
２ ． Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｓｔ ｎ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｉ ｆ ｎ ３ ０ ０ ４ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｍｏ ｒ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｆ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ＤＣ ｌ ｏ ａ ｄ， ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ＤＣ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ￥ ７ － ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｏ ｆ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ７ — ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ

西门子PLCs7-300教程

具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。
PLC的功能 通信、联网功能
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA (Ex)
PROFIBUS PA
PLC的功能 人机界面功能
PLC的功能 编程、调试等
使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。
4.户外型CPU CPU 312 IFM：具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有集成的数字量I/O，具有特殊功能和特殊功能的特殊输入。比较适用于恶劣环境下的小系统。 CPU 314 IFM：具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有集成的数字量I/O，并具有扩展的特殊功能，具有特殊功能和特殊功能的特殊输入。比较适用于恶劣环境下且对响应时间和特殊功能有较高要求的系统。 CPU 314（户外型）：具有高速处理时间和中等规模I/O配置的CPU。比较适用于恶劣环境下，要 求中等规模的程序量和中等规模的指令 执行时间的系统。
PS 电源模块
CPU
IM 接口
SM: AI
SM: AO
FM: - 计数 - 定位 - 闭环控制
CP: - 点-到-点 - PROFIBUS - 工业以太网
系统背版总线
导轨（机架）
S7-300模块
电源模块 （选项）
后备电池 （CPU313以上）
3.革新型CPU(1/2) CPU 312（新型）：是一款全集成自动化（TIA）的CPU，比较适用于对处理速度中等要求的小规模应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。 CPU 314（新型）：对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能，比较适用于对程序量中等要求的应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。 CPU 315-2DP（新型）：具有中、大规模的程序存储容量和数据结构，如果需要可以使用SIMATIC功能工具；对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能；具有PROFIBUS DP主/从 接口。可用于大规模的I/O配置或建立分布 式I/O结构。CPU运行时需要微存储卡MMC。

2023年大学_电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案

2023年电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案电气控制与PLC应用技术(黄永红著)内容简介前言第1章常用低压电器1.1低压电器的定义、分类1.2电磁式电器的组成与工作原理1.2.1电磁机构1.2.2触点系统1.2.3灭弧系统1.3接触器1.3.1接触器的组成及工作原理1.3.2接触器的分类1.3.3接触器的主要技术参数1.3.4接触器的选择与使用1.3.5接触器的图形符号与文字符号1.4继电器1.4.1继电器的分类和特性1.4.3时间继电器1.4.4热继电器1.4.5速度继电器1.4.6固态继电器1.5主令电器1.5.1控制按钮1.5.2行程开关1.5.3接近开关1.5.4万能转换开关1.6信号电器1.7开关电器1.7.1刀开关1.7.2低压断路器1.8熔断器1.8.1熔断器的结构和工作原理 1.8.2熔断器的类型1.8.3熔断器的主要技术参数 1.8.4熔断器的选择与使用1.9.1电磁铁1.9.2电磁阀1.9.3电磁制动器习题与思考题第2章基本电气控制电路2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路 2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路 2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路 2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.3.1电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤 2.3.3c650型卧式车床电气控制电路的分析 2.4电气控制电路的一般设计法2.4.1一般设计法的主要原则2.4.2一般设计法中应注意的问题2.4.3一般设计法控制电路举例习题与思考题第3章可编程序控制器概述3.1plc的产生及定义3.1.1plc的产生3.1.2plc的定义3.2plc的发展与应用3.2.1plc的发展历程3.2.2plc的发展趋势3.2.3plc的应用领域3.3plc的特点3.4plc的分类3.4.1按结构形式分类3.4.2按功能分类3.4.3按i/o点数分类3.5plc的硬件结构和各部分的作用3.6plc的工作原理3.6.1plc控制系统的组成3.6.2plc循环扫描的工作过程3.6.3plc用户程序的工作过程3.6.4plc工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应3.6.6plc对输入、输出的处理规则习题与思考题第4章 s7-200 plc的系统配置与接口模块 4.1s7-200 plc控制系统的基本构成4.2s7-200 plc的输入/输出接口模块4.2.1数字量模块4.2.2模拟量模块4.2.3s7-200 plc的智能模块4.3s7-200 plc的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大i/o配置4.3.2i/o点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力4.3.4plc外部接线与电源要求习题与思考题第5章 s7-200 plc的基本指令及程序设计 5.1s7-200 plc的编程语言5.2s7-200 plc的数据类型与存储区域5.2.1位、字节、字、双字和常数5.2.2数据类型及范围5.2.3数据的存储区5.3s7-200 plc的编程元件5.3.1编程元件5.3.2编程元件及操作数的寻址范围5.4寻址方式5.5程序结构和编程规约5.5.1程序结构5.5.2编程的一般规约5.6s7-200 plc的基本指令5.6.1位逻辑指令5.6.2立即i/o指令5.6.3逻辑堆栈指令5.6.4取反指令和空操作指令5.6.5正/负跳变触点指令5.6.6定时器指令5.6.7计数器指令5.6.8比较指令5.6.9移位寄存器指令5.6.10顺序控制继电器指令5.7典型控制环节的plc程序设计5.7.1单向运转电动机起动、停止控制程序5.7.2单按钮起动、停止控制程序5.7.3具有点动调整功能的电动机起动、停止控制程序 5.7.4电动机的正、反转控制程序5.7.5大功率电动机的星-三角减压起动控制程序5.7.6闪烁控制程序5.7.7瞬时接通/延时断开程序5.7.8定时器、计数器的扩展5.7.9高精度时钟程序5.7.10多台电动机顺序起动、停止控制程序 5.7.11故障报警程序5.8梯形图编写规则习题与思考题第6章 s7-200 plc的功能指令及使用6.1s7-200 plc的基本功能指令6.1.1数据传送指令6.1.2数学运算指令6.1.3数据处理指令6.2程序控制指令6.2.1有条件结束指令6.2.2暂停指令6.2.3监视定时器复位指令6.2.4跳转与标号指令6.2.5循环指令6.2.6诊断led指令6.3局部变量表与子程序6.3.1局部变量表6.3.2子程序6.4中断程序与中断指令6.4.1中断程序6.4.2中断指令6.5pid算法与pid回路指令6.5.1pid算法6.5.2pid回路指令6.6高速处理类指令6.6.1高速计数器指令6.6.2高速脉冲输出指令习题与思考题第7章 plc控制系统设计与应用实例 7.1plc控制系统设计的内容和步骤 7.1.1plc控制系统设计的内容7.1.2plc控制系统设计的步骤7.2plc控制系统的硬件配置7.2.1plc机型的选择7.2.2开关量i/o模块的'选择7.2.3模拟量i/o模块的选择7.2.4智能模块的选择7.3plc控制系统梯形图程序的设计7.3.1经验设计法7.3.2顺序控制设计法与顺序功能图7.4顺序控制梯形图的设计方法7.4.1置位、复位指令编程7.4.2顺序控制继电器指令编程7.4.3具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法7.5plc在工业控制系统中的典型应用实例7.5.1节日彩灯的plc控制7.5.2恒温控制7.5.3基于增量式旋转编码器和plc高速计数器的转速测量习题与思考题第8章 plc的通信及网络8.1siemens工业自动化控制网络8.1.1siemens plc网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议8.2s7-200串行通信网络及应用8.2.1s7系列plc产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数8.3通信指令及应用8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用习题与思考题第9章 step7-micro/win编程软件功能与使用 9.1软件安装及硬件连接9.1.1软件安装9.1.2硬件连接9.1.3通信参数的设置和修改9.2编程软件的主要功能9.2.1基本功能9.2.2主界面各部分功能9.2.3系统组态9.3编程软件的使用9.3.1项目生成9.3.2程序的编辑和传送9.3.3程序的预览与打印输出9.4程序的监控和调试9.4.1用状态表监控程序9.4.2在run方式下编辑程序9.4.3梯形图程序的状态监视9.4.4选择扫描次数9.4.5s7-200的出错处理附录附录a常用电器的图形符号及文字符号附录b特殊继电器(sm)含义附录c错误代码附录ds7-200可编程序控制器指令集附录e实验指导书附录f课程设计指导书附录g课程设计任务书附录h台达pws1711触摸屏画面编辑简介参考文献电气控制与PLC应用技术(黄永红著)目录《电气控制与plc应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识;介绍了plc的基本组成和工作原理;以西门子s7-200 plc为教学机型，详细介绍了plc的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容;书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。

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7.1 控制系统设计的原则与步骤
控制系统设计所要解决的基本问题主要有： 1）进行PLC系统的功能设计，根据受控
对象的工艺要求和特点，明确PLC系统必须 做的工作和必须具备的功能； 2）进行PLC系统设计分析，通过分析系 统功能实现的可能性及实现的基本方法和 条件，提出PLC系统的基本规模和布局； 3）根据系统功能设计和系统分析的结果， 确定PLC的机型和系统的具体配置。
根据上面的经验公式得到的存储器容量估算值只具 有参考价值，但在明确对PLC要求容量时，还应依 据其他因素对其进行修正。需要考虑的因素有：
1）经验公式仅是对一般应用系统，而且主要是针 对设备的直接控制功能而言的，特殊的应用或功能 可能需要更大的存储器容量；
2）不同型号的PLC对存储器的使用规模与管理方式 的差异，会影响存储器的需求量；
2. I/O的分配 一般输入点与输入信号、输出点与输出控制是
一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与 接点号、分配给每一个输入信号和输出信号， 即进行编号。 在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的， 那样就应在接人输入点前，按逻辑关系接好线 （如两个触点先中联或并联），然后再接到输 入点。 1） 明确I/O通道范围 2）内部辅助继电器 3）分配定时器／计数器 4）数据存储器
2. 设计过程 （1）容量估算 根据以上要求决定CPU的主要参数有两个．一个是
联锁条件为20ms停止电机联锁， 另一个是系统I/O规模。第一个条件已经确定，即
20ms联锁。第二个条件需要进一步确定，即将实际 I/O点数加上20％余量。 AI＝58点×1.2＝69.6，取整为70点，西门子S7-300 AI有2/4/8点输入模块，选8点输入模块较为合理。 70/8＝8.75，取整为9个模块，实配点数为9×8＝ 72点。 AO＝20点×1.2＝24点，西门子S7-300 AO有4/8点 输出模块，选8点输出模块较为合理。24/8＝3.9个 模块，实配点数为3×8＝24点。
现场施工。主要内容有： 1）设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接
线图。 2）设计系统各部分之间的电气互连图。 3）根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 （6）联机调试 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。 （7） 整理和编写技术文件 技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、
（3）程序设计。根据系统的控制要求，采用 合适的设计方法来设计PLC程序。
1）初始化程序。 2）检测、故障诊断和显示等程序。 3）保护和连锁程序。
（4）程序模拟调试 程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现
场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。 （5） 硬件设计 硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及
3）程序编写水平对存储器的需求量有较大的影响。
由于存储器容量估算时不确定因素较多，因此很难 估算准确。工程实践中大多采用粗略估算，加大余 量，实际选型时就应参考此值采用就高不就低的原 则。
7.2.2 I/O模块的选择与分配
1. I/O模块的选择 （1）开关量输入模块的选择 选择输入模块主要应考虑以下两点： 1）根据现场输入信号（如按钮、行程开关）与
数量，从而为工程带来巨大的经济效益和社会效益。 （3）保证控制系统工作安全可靠 控制系统长期运行中能否达到安全、可靠、稳定，是设
计控制系统的重要原则。 （4）在设计容量时，应（1）分析被控对象的控制要求，确定输入/输 出设备
（2）选择PLC、分配I/O点并设计PLC外围硬 件线路
2. PLC容量估算 PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数，二是
用户存储器的容量。
（1）I/O 点数的估算 （2）存储器容量的估算 开关量输入所需存储器字数＝输入点数×10 开关量输出所需存储器字数＝输出点数×8 定时器/计数器所需存储器字数＝定时器/计数
器数量×2 模拟量所需存储器字数＝模拟量通道数×100 通信接口所需存储器字数＝接口个数×300
7.2.3 PLC控制系统控制设计实例
1. 设计要求： 设计以配置要求为 （1）AI：58点；AO：20点；DI：30点，DO：
20点； （2）操作站（工程师站）2套； （3）两点开关量同时满足调节时要求在20ms
内停止电机运行 （4）闭环调节回路16个，手动模拟量操作4个； （5）电机启停控制8个，压力开关联锁4个； （6）要求预留20％余量。
电气元件明细表、PLC程序及使用说明书等。
7.2 PLC应用系统的硬件设计
7.2.1 PLC选型与容量估算 1. PLC的选型 （1）性能与任务相适应 （ 2）PLC的处理速度应满足实时控制的要
求 （3）PLC应用系统结构合理、机型系列应
统一 （4）在线编程和离线编程的选择
PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般 24V以下属低电平，其传输距离不宜太远。如12V电 压模块一般不超过10 m，距离较远的设备选用较高 电压模块比较可靠。 2）高密度的输入模块，如32点输入模块，允许同 时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同 时接通的点数不得超过总输入点数的60％。
1.控制系统设计原则
PLC控制系统设计的原则一般有下面几个方面： （1）最大限度满足被控设备或生产过程的控制要求 最大限度地满足被控对象的控制要求，它是设计控制系
统的首要前提。 （2） 在满足控制要求的前提下，力求系统简单、经济，
操作方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量，提高产品的
（2）开关量输出模块的选择 输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信
号转换为外部所需电平的输出信号，驱动外部 负载。输出模块有三种输出方式：继电器输出、 双向可控硅输出和晶体管输出。主要从以下几 个方向考虑： 1）输出方式的选择 2）输出电流的选择 3）允许同时接通的输出点数 （3）模拟量及特殊功能模块的选择 除了开关量信号以外，工业控制中还要对温度、 压力、物位、流量等过程变量进行检测和控制。