前言
第1章 绪论
第2章 常用低压电器
2.1 低压电器概述
2.1.1 定义与分类
2.1.2 发展趋势
2.2 低压电器基础知识
2.2.1 电磁式电器的组成
2.2.2 主要技术参数
2.2.3 产品型号规定
2.3 主令电器
2.3.1 控制按钮
2.3.2 行程开关
2.3.3 接近开关
2.3.4 万能转换开关
2.4 接触器
2.4.1 交流接触器
2.4.2 直流接触器
2.4.3 技术参数与选型
2.5 继电器
2.5.1 电磁式继电器
2.5.2 时间继电器
2.5.3 热继电器
2.5.4 速度继电器
2.5.5 固态继电器
2.6 开关与断路器
2.6.1 开关与熔断器
2.6.2 断路器
2.7 习题
第3章 电气控制基础
3.1 电气控制电路图绘制原则与国标符号
3.1.1 电气控制电路图绘制原则
3.1.2 电气控制电路图国标符号
3.2 电气控制常用技术
3.2.1 点动控制
3.2.2 自锁控制
3.2.3 多地控制
3.2.4 互锁控制
3.2.5 联锁控制
3.2.6 点动与连续控制
3.2.7 限位控制
3.3 三相异步电动机减压起动控制
3.3.1 定子串电阻减压起动控制
3.3.2 -△转换减压起动控制
3.3.3 自耦变压器减压起动控制
3.4 三相异步电动机制动控制
3.4.1 反接制动控制
3.4.2 能耗制动控制
3.5 习题
第4章 电气控制电路分析与设计
4.1 电气控制电路分析
4.1.1 电气控制电路分析基础
4.1.2 C650型卧式车床电气控制电路分析
4.2 电气控制电路设计
4.2.1 电气控制电路设计原则
4.2.2 电气控制电路经验设计法
4.2.3 电气控制电路逻辑设计法
4.2.4 电气控制电路的综合设计法
4.3 习题
第5章 可编程序控制器概述
5.1 工业自动化与全集成自动化
5.2 PLC的定义及特点
5.2.1 PLC的定义
5.2.2 PLC的特点
5.3 PLC的组成和工作原理
5.3.1 PLC的组成
5.3.2 PLC的工作原理
5.4 PLC在工业自动化中的地位和作用
5.5 获取资料、软件和帮助
5.6 习题
第6章 SIMATIC管理器
6.1 SIMATIC管理器简介
6.1.1 SIMATIC管理器概述
6.1.2 STEP7的安装
6.1.3 STEP7的通信连接
6.2 项目的管理与创建
6.2.1 STEP7自动化项目解决方案
6.2.2 STEP7项目的创建
6.3 符号表与逻辑块
6.3.1 符号表的创建与管理
6.3.2 逻辑块的插入与编辑
6.4 硬件组态
6.4.1 硬件组态的任务
6.4.2 硬件组态实例
6.4.3 CPU模块的参数设置
6.4.4 数字量I/O模块的参数设置
6.4.5 模拟量I/O模块的参数设置
6.5 网络组态
6.5.1 网络组态的任务
6.5.2 网络组态工具NetPro
6.5.3 网络组态的方法
6.5.4 连接表
6.6 程序调试工具PLCSIM
6.6.1 PLCSIM概述
6.6.2 PLCSIM仿真实例
6.7 程序的下载、上传与调试
6.7.1 程序的下载与上传
6.7.2 程序的调试
6.8 故障诊断
6.9 参考数据功能
6.9.1 参考数据的作用
6.9.2 参考数据的生成与显示
6.9.3 程序结构
6.9.4 赋值表
6.9.5 未使用的符号
6.9.6 没有在符号表中定义的地址
6.9.7在程序中快速查找地址的位置
6.1 0习题
第7章 S7-300硬件系统
7.1 S7-300硬件简介
7.2 S7-300机架
7.3 S7-300电源模块
7.4 S7-300CPU模块
7.5 S7-300接口模块
7.6 S7-300信号模块
7.6.1 数字量输入模块
7.6.2 数字量输出模块
7.6.3 模拟量输入模块
7.6.4 模拟量输出模块
7.6.5 其他信号模块
7.7 S7-300功能模块
7.8 S7-300通信模块
7.9 ET200分布式I/O
7.9.1 ET200分布式I/O简介
7.9.2 ET200分类
7.10 S7-300模块的安装与扩展
7.11 习题
第8章 S7-300软件基础
8.1 IEC61131-3国际标准简介
8.2 S7-300PLC编程语言简介
8.3 变量、数制与编码
8.4 数据类型
8.4.1 基本数据类型
8.4.2 复合数据类型
8.4.3 参数数据类型
8.4.4 用户自定义数据类型
8.5 S7-300PLC编程资源及其编址
8.5.1 S7-300PLC编程资源
8.5.2 PLC存储区的划分
8.5.3 S7-300模块的编址
8.6 S7-300寻址方式
8.6.1 寻址方式简介
8.6.2 立即寻址
8.6.3 直接寻址
8.6.4 存储器间接寻址
8.6.5 寄存器间接寻址
8.6.6 POINTER与ANY数据类型指针
8.7 习题
第9章 S7-300指令系统及编程
9.1 位逻辑指令
9.1.1 触点与线圈
9.1.2 基本逻辑指令
9.1.3 取反指令
9.1.4 SAVE指令
9.1.5 置位与复位指令
9.1.6 RS和SR触发器指令
9.1.7 边沿检测指令
9.2 定时器指令
9.2.1 定时器简介
9.2.2 定时器功能指令
9.2.3 定时器线圈指令
9.2.4 IEC定时器
9.3 计数器指令
9.3.1 计数器简介
9.3.2 计数器功能指令
9.3.3 计数器线圈指令
9.3.4 IEC计数器
9.4 数据处理指令
9.4.1 装入指令和传送指令
9.4.2 比较指令
9.4.3 移位和循环指令
9.4.4 字逻辑运算指令
9.5 运算指令
9.5.1 转换指令
9.5.2 数学运算指令
9.6 程序控制指令
9.6.1 跳转指令
9.6.2 状态位指令
9.6.3 主控继电器指令
9.6.4 数据块指令
9.7 库分类及应用
9.7.1 库的分类
9.7.2 库的应用
9.7.3 库的生成
9.7.4 库中FC、FB、SFC及SFB的使用
9.8 习题
第10章 程序结构与程序设计
10.1 系统程序和用户程序
10.2 用户程序结构
10.2.1 用户程序编程方法
10.2.2 用户程序分层调用
10.2.3 用户程序使用的堆栈
10.3 组织块
10.3.1 组织块的分类及优先级
10.3.2 组织块的变量声明表
10.3.3 启动组织块
10.3.4 循环执行组织块
10.3.5 时间中断组织块
10.3.6 事件驱动组织块
10.3.7 背景组织块
10.3.8 其他组织块
10.4 功能和功能块
10.4.1 发动机控制系统的程序结构
10.4.2 符号表与变量声明表
10.4.3 功能与功能块的生成
10.4.4 功能与功能块的调用
10.4.5 时间标记冲突与一致性检查
10.5 数据块
10.5.1 数据块的生成
10.5.2 数据块的访问
10.6 多重背景
10.6.1 生成多重背景功能块
10.6.2 生成多重背景数据块
10.6.3 在OB1中调用多重背景
10.6.4 FC、FB与OB的区别
10.7 系统块
10.8 标准库中的FC、FB
10.9 程序设计
10.9.1 图解法
10.9.2 经验设计法
10.9.3 状态表程序设计法
10.9.4 顺序功能图设计方法
10.10 PLC典型常用程序
10.10.1 位逻辑指令应用实例
10.10.2 定时器/计数器指令应用实例
10.10.3 移位指令应用实例
10.10.4 跳转指令应用实例
10.10.5 运算指令应用实例
10.10.6 模拟量采集滤波实例
10.11 习题
第11章 故障诊断
11.1 故障诊断基础知识
11.1.1 故障分类
11.1.2 故障诊断机理
11.1.3 故障诊断方法
11.2 LED故障诊断
11.3 SIMATIC诊断软件
11.4 STEP7故障诊断
11.4.1 诊断符号
11.4.2 故障诊断过程
11.4.3 模块信息
11.4.4 硬件诊断
11.4.5 Monitor/ModifyVariables
11.4.6 参考数据
11.4.7其他诊断功能
11.5 OB和SFC故障诊断
11.6 重新接线功能的应用
11.6.1 重新接线功能
11.6.2 SIMATICManager重新接线
11.6.3 地址与符号优先重新接线
11.6.4 源程序优先程序接线
11.7 习题
第12章 S7-300PLC模拟量闭环控制
12.1 模拟量闭环控制基础
12.1.1 模拟量闭环控制系统的组成
12.1.2 闭环控制的主要性能指标
12.1.3 闭环控制反馈极性的确定
12.2 数字PID控制器
12.2.1 PID控制器的优点
12.2.2 PID控制器数字化
12.3 S7-300模拟量闭环控制功能
12.3.1 S7-300实现闭环控制方法
12.3.2 使用闭环控制软件包中的功能块实现闭环控制
12.3.3 模拟量输入及数值整定
12.3.4 输入量软件滤波
12.3.5 模拟量输出及整定
12.4 连续PID控制器FB41
12.4.1 设定值和过程变量的处理
12.4.2 PID控制算法
12.4.3 控制器输出值的处理
12.4.4 FB41的参数
12.5 步进PI控制器FB42
12.5.1 步进控制器的结构
12.5.2 PI控制算法
12.5.3 FB42的参数
12.6 脉冲发生器FB43
12.6.1 脉冲发生器的工作原理
12.6.2 三级控制器
12.6.3 二级控制器
12.6.4 FB43的参数
12.7 PID参数整定
12.7.1 PID参数与系统性能的关系
12.7.2 PID参数的整定方法
12.8 S7-300PLC模拟量闭环控制应用实例
12.9 习题
第13章 PLC控制系统设计
13.1 PLC控制系统的设计原则及流程
13.2 被控对象的分析与描述
13.3 PLC控制系统的总体设计
13.4 PLC控制系统的硬件设计
13.4.1 传感器与执行器的确定
13.4.2 PLC控制系统的模块的选择
13.4.3 控制柜设计
13.4.4 I/O模块原理图设计
13.5 PLC控制系统软件设计
13.5.1 控制软件设计
13.5.2 监控软件设计
13.6 PLC控制系统的调试
13.6.1 模拟调试
13.6.2 现场调试
13.7 习题
第14章 PLC控制系统工程实例
14.1 MPS虚拟仿真系统——供料站
14.1.1 被控对象分析与描述
14.1.2 系统总体设计
14.1.3 系统硬件设计
14.1.4 系统软件设计
14.1.5 系统调试
14.1.6 技术文档整理
14.2 电厂废水处理控制系统
14.2.1 被控对象分析与描述
14.2.2 系统总体设计
14.2.3 系统硬件设计
14.2.4 系统软件设计
14.2.5 系统调试
14.2.6 技术文档整理
14.3 习题
附录
附录A 实验指导书
A.1 电气控制实验
A.2 S7-300PLC基础实验
A.3 S7-300PLC应用实验
A.4 S7-300PLC综合实验
A.5 S7-300PLC控制系统设计实验
附录B S7-300STL指令速查
附录C 软件标准库速查
C.1 软件标准库FC、FB速查
C.2 软件标准库SFC、SFB速查
参考文献

　　第2章 常用低压电器
　　本章学习目标：
　　了解低压电器的定义与分类，掌握低压电器基础知识，学习低压电器的结构，理解其工作原理，并掌握低压电器的主要技术参数及其选型方法。
　　低压电器在低压供电配电系统、电力拖动系统和自动控制系统中起着极其重要的作用，是电气控制技术的基础，所用低压电器的性能与控制系统性能的优劣有直接关系，直接影响着系统的可靠性、先进性和经济性。本章主要介绍常用低压电器的结构、工作原理、主要技术参数及选型原则等，同时根据电器的发展现状，对一些新型的电器元件作了简要介绍。
　　2．1 低压电器概述
　　2．1．1定义与分类
　　低压电器是指工作在交流电压1200 V以下、直流电压1500 V以下的电器。
　　低压电器种类繁多，结构形式各异，工作原理及功能也各不相同。因此低压电器的分类方法很多，通常有如下分类依据：
　　1 按工作原理分类
　　1）电磁式电器：依据电磁感应原理来工作，这类电器主要有接触器、电磁式继电器等。
　　2）非电量控制电器：依靠外力或某种非电物理量（如速度、压力、温度等）的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器等。
　　2．按操作方式分类
　　1）手动电器：主要通过外力（如人力）直接操作来完成动作的电器，如刀开关、转换开关、按钮等。
　　2）自动电器：主要通过电器本身参数的变化或外来信号的作用，自动接通或分断电路的电器，如接触器、继电器、熔断器等。
　　3．按用途分类
　　1）控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器，对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力，操作频率高，电气和机械寿命长，如接触器、继电器、电动机起动器等。
　　2）主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器，如按钮、行程开关、万能转换开关等。
　　3）保护电器：用于保护电路及用电设备的电器，对这类电器的主要技术要求是有一定的通断能力、反应灵敏、可靠性高，如熔断器、热继电器、各种保护继电器等。
　　4）执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。
　　5）配电电器：用于电能的输送和分配的电器，对这类电器的主要技术要求是分断能力强、限流效果好、动稳定及热稳定性能好，如断路器、隔离开关、刀开关等。
　　电气控制系统中常用的低压电器如图2-l所示。
　　……

　　电气控制与PLC应用技术是工业自动化的重要技术，是高等院校电气控制、机电工程、计算机控制、自动化等相关专业的专业基础课程之一。本书融人了“学用结合”的教学理念，将理论与实际工程应用相结合，使读者从枯燥的理论学习中解脱出来，从工程应用的角度学习理论知识，达到学以致用的目的。
　　可编程序控制器（Programmal，lc Logic．Controller，PLC）是集计算机技术、电子技术、通信技术和精良工艺制造技术为一体的先进工业控制装置。它具有可靠性高、稳定性高、实时处理快、联网功能强等特点，被广泛地应用于工业控制系统中，与工业自动化管理系统相融合。而PLC技术是基于传统的电气控制技术发展而来的，本书第一部分讨论了传统的电气控制基础知识。
　　本书在讨论传统电气控制技术基础上讨论了PLC的组成及工作原理、指令系统和PLC应用技术。本书注重把PLC控制系统的工程设计思想和方法及其工程实例融合到本书内容当中，在讨论理论基础知识的基础上，注重与工程实践相结合，使本书具有工程性与系统性等特点，便于读者在学习过程中理论联系实际，更好地掌握电气控制技术及PLC基础知识和工程应用技术。
　　全书共分14章，第1章绪论；第2—4章传统电气控制技术：第2章常用低压电器，第3章电气控制基础，第4章电气控制电路分析与设计；第5—9章为PLC基础理论知识：第5章可编程序控制器概述，第6章SIMATⅡC管理器，第7章S7—300硬件系统，第8章S7—300软件基础，第9章S7—300指令系统及编程；第lO一14章为工程实践和工程设计部分：第10章程序结构与程序设计，第11章故障诊断，第12章S7—300 PLC模拟量闭环控制，第13章PLC控制系统设计，第14章PLC控制系统工程实例。
　　为了便于读者学习和查阅相关技术参数和内容，书后附有3个附录，附录A为实验指导书，附录B为S7—300 STL指令速查，附录C为软件标准库速查。本书附有配套光盘，含有电子教案等。
　　本书由姜建芳主编，乔丙立、徐慧、袁凯、陆振先参加了编写工作。
　　由于编者水平有限，书中难免存在缺点、错误，恳请广大读者批评指正。