高等院校电子信息与电气学科特色教材：可编程控制器原理及应用

《可编程控制器原理及应用》通俗易懂，内容简洁明了，注重理论与实践环节的紧密结合，可作为高等院校非电类专业学生教材或电类专业学生参考书，也可供相关工程技术人员参考。

《可编程控制器原理及应用》从非电专业教学需要出发，主要以德国西门子公司S7200系列PLC为背景，介绍了可编程控制器的结构、工作原理、系统配置、指令系统和应用系统设计。为了配合实验教学，《可编程控制器原理及应用》基于东北大学自行设计的可编程控制器实验台，按照验证性实验内容、综合性实验内容和课程设计内容，分别设计了大量相应的实验项目并提供了参考程序，方便教师教学与学生实践。《可编程控制器原理及应用》还系统介绍了S7200编程软件的使用方法和调试技巧，通过学习，读者能够很快掌握PLC的基本原理和应用方法。

第1章 可编程控制器的组成及工作原理
1.1 概述
1.1.1 可编程控制器的发展
1.1.2 可编程控制器的主要特点
1.1.3 PLC的分类

1.2 可编程控制器的内部结构及功能
1.2.1 可编程控制器的系统组成
1.2.2 可编程控制器的内部结构及功能

1.3 可编程控制器的工作原理
1.3.1 可编程控制系统的硬件组成
1.3.2 可编程控制器的编程语言
1.3.3 可编程控制器的工作过程
1.4 PLC与其他控制系统的比较
习题

第2章 S7200可编程控制器及配置
2.1 S7200PLC系统的基本构成
2.2 S7200PLC的系统配置
2.3 S7200系列PLC的存储器区域
2.3.1 数据区空间存储器的地址表示格式
2.3.2 数据区空间存储器区域
习题

第3章 S7200系列的基本指令及编程
3.1 S7200编程的基本概念
3.1.1 编程语言
3.1.2 用户程序的结构
3.1.3 编程的一般约定

3.2 基本逻辑指令
3.2.1 位逻辑指令
3.2.2 定时器和计数器指令
3.2.3 比较操作指令

3.3 梯形图编程规则及方法
3.3.1 梯形图设计规则
3.3.2 梯形图编程方法

3.4 编程举例
3.4.1 限位控制电路
3.4.2 自动往返行程控制电路
3.4.3 主机冷却系统控制
3.4.4 异步机Y／钠舳
3.4.5 按时间顺序工作的控制电路
3.4.6 限位、定时往返控制电路
习题

第4章 S7200的部分功能指令
4.1 传送指令
4.2 数学运算指令
4.2.1 四则运算指令
4.2.2 数学功能指令
4.3 逻辑运算指令
4.4 移位和循环移位指令
4.5 数据转换指令
4.6 程序控制指令

第5章 可编程控制器的应用系统设计
5.1 PLC应用系统设计的内容和步骤
5.1.1 PLC应用系统设计的主要内容
5.1.2 PLC控制系统设计的步骤
5.2 PLC控制系统设计举例

第6章 可编程控制器实验台
6.1 实验台结构
6.2 电源模板
6.3 应用基础实验板TS1
6.4 应用基础实验板TS2
6.5 可编程控制器板
6.6 应用基础实验板TS3

第7章 实验操作快速入门
7.1 硬件连接
7.2 启动编程软件
7.3 选择CPU类型
7.4 检查通讯
7.5 编辑程序
7.6 程序编译与下载
7.7 程序运行与调试

第8章 基本实验
8.1 继电器类指令实验
8.1.1 实验目的
8.1.2 实验任务
8.1.3 实验步骤

8.2 计时器类指令实验
8.2.1 实验目的
8.2.2 实验任务
8.2.3 实验步骤

8.3 计数器指令实验
8.3.1 实验目的
8.3.2 实验任务
8.3.3 实验步骤

8.4 微分指令、锁存器指令实验
8.4.1 实验目的
8.4.2 实验任务
8.4.3 实验步骤

8.5 移位指令实验
8.5.1 实验目的
8.5.2 实验任务
8.5.3 实验步骤

8.6 算术指令和模拟量输入指令实验
8.6.1 实验目的
8.6.2 实验任务
8.6.3 实验步骤

8.7 特殊功能指令实验
8.7.1 实验目的
8.7.2 实验任务
8.7.3 实验步骤

8.8 子程序和中断指令实验
8.8.1 实验目的
8.8.2 实验任务
8.8.3 实验步骤

第9章 综合性实验
9.1 交通灯控制电路实验
9.1.1 实验目的
9.1.2 实验任务
9.1.3 实验步骤
9.1.4 选作项目

9.2 运料车控制电路实验
9.2.1 实验目的
9.2.2 实验任务
9.2.3 实验步骤
9.2.4 选作项目

9.3 刀具库管理控制实验
9.3.1 实验目的
9.3.2 实验任务
9.3.3 实验步骤
9.3.4 选作项目

9.4 传输线控制实验
9.4.1 实验目的
9.4.2 实验任务
9.4.3 实验步骤

9.5 混料罐控制实验
9.5.1 实验目的
9.5.2 实验任务
9.5.3 实验步骤
9.5.4 选作项目

9.6 小车自动选向、定位控制实验
9.6.1 实验目的
9.6.2 实验任务
9.6.3 实验步骤

9.7 简易电梯控制实验
9.7.1 实验目的
9.7.2 实验任务
9.7.3 实验步骤

9.8 顺序控制指令实验
9.8.1 实验目的
9.8.2 实验任务
9.8.3 实验步骤

9.9 课程设计或生产实习参考题目
9.9.1 直线控制实验区参考题目
9.9.2 旋转控制实验区参考题目
9.9.3 乒乓球比赛
9.9.4 霓虹彩灯控制

第10章 电梯模型控制实验
10.1 前言
10.2 电梯模型结构简介
10.2.1 轿箱升降拖动系统
10.2.2 门拖动系统
10.2.3 电梯前面板
10.2.4 实验接线

10.3 电梯控制要求
10.3.1 司机方式
10.3.2 自动方式
10.4 输入／输出电缆信号与I／O分配
10.5 电梯控制实验

第11章 STEP7Micro/WIN32的编程和调试
11.1 STEP7Micro／WIN32窗口组件
11.2 STEP7Micro/WIN32编程的概念和规则
11.3 输入梯形逻辑程序
11.3.1 新建项目
11.3.2 利用梯形逻辑编辑器输入指令
11.3.3 编辑和修改
11.4 下载和上装程序

11.5 对程序进行调试和监控
11.5.1 用“程序状态”方式观察CPU的运行状态
11.5.2 用“图状态”方式观察CPU的运行状态

第12章 TD200操作简介
12.1 TD200概述和安装
12.2 TD200的组态
12.3 TD200的操作
12.4 应用TD200向导为TD200组态的例子
12.5 参考资料

教学篇
第1章 可编程控制器的组成及工作原理
1.1 概述
1.1.1 可编程控制器的发展
在现代化生产过程中，许多机械设备、冶金设备、自动生产线均需要配备电气控制装置。例如，电动机的可逆控制、液压系统的电磁阀控制、大容量异步电机的Y/*启动控制、皮带运输机的连锁控制、组合机床的协调控制以及机器人的自动控制，等等。控制设备的输入信号经按钮开关、主令开关、行程开关、时间继电器、压力继电器、湿度继电器或过流过压继电器为主，输出信号以接触器、中间继电器或电磁阀为主。……
……

　　可编程控制器（简称PLC）是一种应用于工业生产过程控制，具有实时数字化处理能力的硬件设备，通过编制软件来改变控制过程，是微机技术与常规的继电接触控制技术的有机结合。它为工业自动化提供高可靠性的自动控制装置，已成为继电接触控制更新换代的主导产品。
　　作为电工学继电接触控制系统的后续独立课，本书以德国西门子公司的S7200系列产品为例，全面介绍了PLC的基本结构、工作原理和应用技术，用较短的篇幅阐述了S7200的软、硬件功能，并给出了大量实例，所有内容都是为了便于实际应用和教学。鉴于PLC教学实践性极强的特点，书中的实验篇提供了大量的基础实验题、综合实验题及参考程序，其中包括从简单的继电接触控制到复杂的4层电梯全功能控制。为配合各个环节的教学，书中还给出了课程设计和生产实习题目，这些既可帮助初学者尽快地掌握PLC应用方法，又能调动其学习的兴趣，同时，方便了教师对不同学时的PLC教学内容进行恰当的取舍。
　　全书分为教学篇、实验篇两个部分，共12章。
　　教学篇包括第1章~~第5章。第1章介绍可编程控制器的基本工作原理、输入输出接口技术，并通过实例详细叙述了PLC工作过程各单元的功能。第2章介绍了可编程控制器的系统构成、配置及所属存储器区域。第3章讲述了S7200的基本指令、梯形图的功能和编程规则，并通过继电接触控制电路与梯形图的对照，详细讲解了梯形图的编程方法和技巧。第4章简单介绍了传送、算术运算、逻辑运算等部分功能指令。第5章通过一个实际PLC应用系统，详细地介绍了一个完整的PLC应用系统的设计内容及设计步骤。
　　实验篇包括第6章~~第12章。第6章介绍实验台的总体结构、各模板的功能及使用方法。第7章介绍编程软件的快速入门方法，让读者迅速熟悉实验环境。第8章为基本实验内容，通过电机的可逆控制，定时器／计数器的简单使用，微分指令、位移指令、中断指令的基本编程实验，使读者全面了解PLC的指令系统和编程方法。第9章为综合性实验内容，包括交通信号灯控制实验、混料罐控制实验、传输线控制实验、小车自动选向、定位控制实验、简易电梯控制实验、刀具库管理控制实验、顺序控制电路实验。读者可以参考示例程序，按照控制要求，自行编制梯形图或语句表，以全面掌握PLC的应用技能，提高分析问题和解决问题的能力。第9章为课程设计或生产实习实验提供了部分题目。第10章介绍4层电梯控制要求和设计实验参考程序。第11章为STEP 7Micro／WIN 32简介，使读者了解编程软件的使用方法。第12章为TD 200操作简介。
　　全书由肖军、孟令军主编，佘黎煌、陈静维也参与了编写工作。
　　本书可作为高等院校非电类专业学生教材或电类专业学生参考书，也可供相关工程技术人员参考。
　　由于编者水平所限，加之时间仓促，书中难免有错误和不妥之处，欢迎读者批评指正。