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第1章 概述1

1.1继电器控制系统的发展简介1

1.1.1电器与电气控制的概念1

1.1.2继电器控制系统经历的两个阶段1

1.2PLC系统的发展概况2

1.2.1PLC的产生及其定义2

1.2.2PLC的发展2

1.3PLC的分类3

1.3.1按I/O点数分类3

1.3.2按结构分类3

1.4PLC的特点4

1.5PLC的应用领域5

习题7

第2章 电气控制系统基础8

2.1电气控制系统的基本单元8

2.1.1电磁式继电器9

2.1.2接触器9

2.1.3热继电器10

2.1.4时间继电器11

2.1.5速度继电器12

2.1.6按钮13

2.1.7万能转换开关13

2.1.8接近开关13

2.1.9红外线光电开关14

2.2电气控制系统常用的一些概念及基本控制方式15

2.2.1点动控制15

2.2.2长动控制16

2.2.3点动＋长动复合控制16

2.2.4点动＋延时复合控制18

2.2.5多地控制18

2.2.6电动机正反转控制19

2.2.7按顺序原则的电气控制19

2.2.8按位置原则的电气控制20

2.2.9按速度原则的电气控制21

2.2.10三相异步电动机启动控制电路的相关保护22

2.3电气系统图的绘制原则及标准23

2.3.1绘制电气原理图的基本原则23

2.3.2电气安装接线图24

2.4电液控制25

2.4.1电磁换向阀25

2.4.2电液控制的应用举例26

习题27

第3章 PLC的硬件组成与工作原理28

3.1PLC的组成28

3.2PLC的输入输出接口电路30

3.2.1输入接口电路30

3.2.2输出接口电路32

3.3PLC的工作原理33

3.3.1PLC控制系统等效电路33

3.3.2扫描工作方式34

3.3.3扫描周期36

3.3.4输入/输出滞后时间37

习题37

第4章 可编程控制器编程基础38

4.1S7-200SMART可编程控制器的硬件组成38

4.1.1S7-200SMART PLC的CPU模块38

4.1.2S7-200SMART PLC的扩展模块42

4.2S7-200SMART PLC的编程元件42

4.2.1编程元件的地址编号表示42

4.2.2S7-200 SMART PLC的编程元件43

4.3SIMATIC S7-200编程软件的使用与安装46

4.3.1编程软件的安装（安装方法）46

4.3.2STEP7-Micro/WIN SMART编程软件的基本功能47

4.3.3编程软件的基本应用方法48

4.4S7-200SMART PLC的编程语言及程序结构52

4.4.1S7-200编程语言52

4.4.2程序结构53

4.5S7-200PLC的数据类型及寻址方式54

4.5.1数制54

4.5.2数据类型、范围55

4.5.3PLC中的常数55

4.5.4S7-200PLC的寻址方式56

4.6基本编程指令及其应用58

4.6.1位操作指令58

4.6.2取非和空操作指令59

4.6.3边沿触发指令（脉冲生成）59

4.6.4置位和复位指令60

4.6.5复杂逻辑指令63

4.6.6定时器指令65

4.6.7计数器指令68

4.6.8比较指令72

4.6.9数据传送指令74

4.6.10移位指令76

4.6.11移位寄存器位指令77

4.6.12系统控制类指令78

4.6.13跳转、循环指令79

4.6.14子程序调用指令（SBR）80

4.6.15中断82

4.7梯形图程序的执行原理及编程规则85

4.7.1梯形图程序的执行原理85

4.7.2梯形图程序编程规则85

4.8S7-200系列PLC仿真软件及其应用86

习题88

第5章 PLC的编程方法90

5.1基本的梯形图程序90

5.1.1应用可编程控制器实现对三相异步电动机的点动及连续运转控制90

5.1.2应用可编程控制器实现异步电动机的Y/△启动控制92

5.1.3定时器、计数器的应用程序94

5.1.4常闭触点输入信号的处理95

5.2梯形图程序的经验设计法95

5.3顺序控制设计法与顺序功能图97

5.3.1顺序控制设计法97

5.3.2步与动作98

5.3.3有向连线与转换99

5.3.4顺序功能图的基本结构100

5.3.5顺序功能图中转换实现的基本规则102

5.3.6绘制顺序功能图的注意事项103

5.3.7顺序控制设计法的本质103

5.3.8设计顺序控制程序的基本方法104

5.4使用启保停程序结构的顺序控制梯形图编程方法104

5.4.1单序列的编程方法104

5.4.2选择序列的编程方法106

5.4.3并行序列的编程方法107

5.4.4仅有两步的闭环的处理108

5.4.5应用举例109

5.5使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法112

5.5.1单序列的编程方法112

5.5.2选择序列的编程方法113

5.5.3并行序列的编程方法114

5.5.4应用举例115

5.6使用S7-200PLC的顺序控制指令的编程方法116

5.6.1顺序控制继电器指令116

5.6.2单序列的顺序功能图SCR指令编程方法116

5.6.3有选择和并行序列的顺序功能图的SCR指令编程方法117

5.7具有多种工作方式的系统的编程方法119

5.7.1设计顺序控制梯形图程序的一些基本问题119

5.7.2多种工作方式机械手控制系统的应用举例120

5.7.3使用置位复位指令的编程方法126

习题126

第6章 S7-200PLC在模拟量控制系统中的应用130

6.1模拟量闭环控制的基本概念130

6.1.1模拟量闭环控制系统的组成130

6.1.2闭环控制的主要性能指标131

6.1.3闭环控制反馈极性的确定131

6.1.4变送器的选择132

6.2S7-200PLC的模拟量输入输出模块132

6.2.1PLC的模拟量输入接口132

6.2.2PLC的模拟量输出接口133

6.2.3模拟量扩展模块的功能134

6.2.4S7-200PLC模拟量扩展模块的分类134

6.2.5根据模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量136

6.3数字PID控制器138

6.3.1PID控制的特点138

6.3.2PID算法139

6.4PLC的PID控制及其应用141

6.4.1PID指令及应用141

6.4.2PID向导147

6.4.3PID自整定150

习题152

第7章 S7-200PLC控制系统的设计与应用153

7.1PLC控制的系统设计153

7.1.1系统设计的原则153

7.1.2PLC控制系统的设计和调试步骤154

7.2S7-200PLC应用系统的可靠性措施156

7.2.1S7-200PLC使用中应注意的问题156

7.2.2安装和布线的注意事项157

7.2.3控制系统的接地158

7.2.4抑制电路的使用158

7.2.5强烈干扰环境中的隔离措施159

7.2.6故障的检测与诊断159

7.3节省PLC输入输出点数的方法160

7.3.1减少所需输入点数的方法160

7.3.2减少所需输出点数的方法161

7.4设计实例一：三工位旋转工作台的PLC控制161

7.4.1系统描述161

7.4.2制订控制方案162

7.4.3系统配置及输入输出对照表162

7.4.4设计PLC外部接线图162

7.4.5设计功能流程图163

7.4.6设计梯形图程序165

7.5设计实例二：根据水管道压力对4台水泵进行恒压供水控制165

7.5.1控制要求165

7.5.2控制方案165

7.5.3PLC的输入输出点数确定及接线图165

7.5.4控制程序的设计166

7.6设计实例三：应用PLC实现水箱水位的PID闭环控制167

7.6.1控制要求167

7.6.2控制方案及系统配置168

7.6.3控制程序设计168

习题171

第8章 HMI的组态与应用173

8.1人机操作界面173

8.1.1HMI设备的组成及工作原理173

8.1.2HMI设备的功能174

8.1.3HMI设备174

8.2文本显示器的组态与应用175

8.2.1概述175

8.2.2TD400C监控的设计及应用175

8.3触摸屏的组态与应用181

8.3.1触摸屏组态软件WinCC flexible的特点181

8.3.2组态软件WinCC flexible的应用示例一181

8.3.3组态软件WinCC flexible的应用示例二186

8.4基于PC的组态与应用191

8.4.1组态王简介191

8.4.2WinCC监控软件192

8.5组态王软件对S7-200（CN）PLC的监控应用示例一193

8.5.1编写PLC的控制程序193

8.5.2建立组态王应用工程193

8.6组态王软件对S7-200SMART PLC的监控应用示例二198

8.6.1编写PLC的控制程序198

8.6.2建立组态王应用工程198

习题203

第9章 实验204

实验一 可编程控制器的基本编程练习204

实验二 自动往返小车控制程序的编程实验207

实验三 十字路口交通灯控制209

实验四 液体混合装置控制的模拟211

实验五 机械手动作的模拟213

实验六 天塔之光模拟控制215

实验七 喷泉控制217

实验八 温度PID实验（实物）220

附录222

参考文献227