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西门子公司生产的系列可编程控制器产品在我国电气自动化控制系统中有较多的应用。为适应初学者及各类高等教育的教学要求，本书选择了西门子S7-200系列小型可编程控制器进行讲述。全书共分11章，内容根据教学的需要进行编排，兼顾实际工程应用。第1、2章介绍常用低压电器、电气逻辑控制基础知识和常见电器控制电路，作为可编程控制器的基础知识；第3章是从常规电气控制过渡到可编程控制的基础，介绍两者的共同点和特殊性，并进一步说明可编程控制器的基本控制原理；第4～7章分别介绍S7-200 PLC指令系统的基本逻辑指令、步进顺控指令、功能指令和高速指令；第8章介绍PLC的扩展模块，主要介绍输入/输出扩展模块和模拟量扩展模块；第9章介绍PLC的基本设计方法和典型实例；第10章介绍编程软件的使用方法；第11章列举了电气控制电路和PLC控制电路的实验项目，以加强读者的实践能力。

目    录
第1章  常用低压电器	1
1.1  常用低压电器的分类	1
1.2  电力开关	2
1.2.1  刀开关	2
1.2.2  组合开关	4
1.2.3  负荷开关	5
1.2.4  断路器	6
1.3  控制开关	7
1.3.1  按钮	7
1.3.2  行程开关	9
1.3.3  转换开关	12
1.3.4  主令控制器和凸轮控制器	13
1.4  接触器和控制继电器	15
1.4.1  接触器	15
1.4.2  电磁式继电器	17
1.4.3  中间继电器	18
1.4.4  时间继电器	19
1.4.5  速度继电器	21
1.4.6  液位继电器	21
1.4.7  压力继电器	22
1.5  保护电器	22
1.5.1  熔断器	22
1.5.2  热继电器	24
1.5.3  电流继电器和电压继电器	26
1.6  其他常用电器	27
1.6.1  电阻器	27
1.6.2  电磁铁	28
1.6.3  信号灯	28
1.6.4  报警器	30
1.6.5  液压控制元件	30
1.7  电器的文字符号和图形符号	31
1.7.1  电器的文字符号	31
1.7.2  电器的图形符号	36
习题	36
第2章  电气控制基本电路	38
2.1  控制电路的基本逻辑概念	38
2.1.1  控制电路的基本组成	38
2.1.2  控制电器的状态和值	39
2.1.3  控制电路的逻辑表达式	39
2.1.4  基本逻辑电路的类型	40
2.2  三相交流异步电动机基本控制电路	44
2.2.1  鼠笼型电动机直接启动控制电路	44
2.2.2  鼠笼型电动机降压启动控制电路	50
2.2.3  绕线型异步电动机启动控制电路	56
2.2.4  异步电动机的制动控制电路	59
2.2.5  异步电动机的调速控制电路	66
2.3  直流电动机的控制电路	70
2.3.1  直流电动机的基本控制特点	70
2.3.2  直流电动机的基本控制电路	72
习题	76
第3章  PLC的基本结构和工作原理	80
3.1  PLC的组成	80
3.1.1  概述	80
3.1.2  初步认识PLC	80
3.2  PLC的基本工作原理	82
3.2.1  PLC的等效电路	82
3.2.2  PLC的工作过程	84
3.2.3  PLC的接线图和梯形图的绘制方法	87
3.2.4  串行工作方式对梯形图控制结果的影响	88
3.3  PLC的输入/输出接口电路	89
3.3.1  开关量输入接口电路	90
3.3.2  开关量输出接口电路	91
3.4  PLC中常用的软继电器	94
3.4.1  输入/输出继电器（I、Q）	96
3.4.2  辅助继电器（M）	97
3.4.3  特殊辅助继电器（SM）	99
3.4.4  顺序控制继电器（S）	100
3.4.5  定时器（T）	100
3.4.6  计数器（C）	106
习题	111

第4章  常用基本指令及应用	115
4.1  单接点指令	118
4.1.1  普通单接点指令	118
4.1.2  立即单接点	119
4.2  连接导线指令	121
4.2.1  接点组连接导线指令	121
4.2.2  回路分支导线指令	122
4.3  接点逻辑取反指令和边沿接点指令	124
4.3.1  接点逻辑取反指令	124
4.3.2  边沿接点指令	125
4.3.3  边沿常闭接点	127
4.4  比较接点指令	130
4.5  逻辑线圈指令	132
4.5.1  普通线圈、定时器和计数器指令	134
4.5.2  置位线圈指令和复位线圈指令	134
4.5.3  SR触发器和RS触发器	137
4.6  程序控制指令	139
4.6.1  有条件结束（END）指令	140
4.6.2  停止（STOP）指令	140
4.6.3  看门狗复位（WDR）指令	140
4.6.4  跳转指令（JMP）及标号（LBL）指令	141
4.6.5  循环（FOR、NEXT）指令	142
4.6.6  子程序	143
4.7  编程注意事项	147
4.7.1  绘制梯形图时的注意事项	148
4.7.2  减少指令的方法	150
4.7.3  输出线圈的重复使用	152
4.8  编程实例	153
4.8.1  十字路口交通灯控制	153
4.8.2  按钮人行道	155
4.8.3  三相异步电动机点动、连动、能耗制动电路	157
4.8.4  送料车自动循环控制	158
习题	159
第5章  步进顺序控制	164
5.1  步进顺控指令与状态转移图	164
5.1.1  步进顺控指令	164
5.1.2  状态转移图	165
5.1.3  状态转移条件的有关处理方法	169
5.2  状态转移图的分支与跳转	173
5.2.1  状态转移图的跳转	173
5.2.2  状态转移图的分支	174
习题	184
第6章  功能指令	190
6.1  功能指令中的数据	190
6.1.1  数据的长度	190
6.1.2  数据的类型	191
6.2  加、减、乘、除指令	194
6.2.1  加减法指令	194
6.2.2  乘除法指令	198
6.2.3  加一和减一指令	201
6.3  传送指令	203
6.3.1  字节、字、双字和实数传送指令	203
6.3.2  字节、字、双字的块传送指令	208
6.3.3  字节立即传送指令	209
6.3.4  字节交换指令	210
6.4  逻辑操作指令	211
6.4.1  取反指令	211
6.4.2  与、或和异或指令	212
6.5  转换指令	215
6.5.1  数据类型转换指令	215
6.5.2  BCD码和整数的转换指令	218
6.5.3  四舍五入和取整指令	220
6.5.4  编码和解码指令	221
6.5.5  七段码指令	222
6.6  移位指令	225
6.6.1  右移和左移指令	225
6.6.2  循环右移和循环左移指令	228
6.6.3  移位寄存器指令	231
6.7  数学功能指令	235
6.7.1  正弦、余弦和正切指令	235
6.7.2  自然对数和自然指数指令	235
6.7.3  平方根指令	235
6.8  表指令	237
6.8.1  存储器填充指令	237
6.8.2  填表指令	238
6.8.3  先进先出指令和后进先出指令	239
6.8.4  查表指令	241
6.9  时钟指令	243
6.9.1  写实时时钟指令	243
6.9.2  读实时时钟指令	244
6.10  中断指令	248
6.10.1  中断的概念和类型	248
6.10.2  中断的优先级和中断队列	252
习题	255
第7章  高速指令	258
7.1  高速计数器指令	258
7.2  高速计数器HSC类型应用举例	260
7. 3  脉冲输出指令	268
7.3.1  PTO脉冲串输出	268
7.3.2  PWM脉宽调制	269
7. 4  脉冲输出应用举例	271
7.4.1  多段PTO控制脉冲输出应用实例	271
7.4.2  单段PTO控制脉冲输出应用实例	274
7.4.3  PWM高速脉冲输出应用实例	275
习题	276
第8章  扩展模块及PID控制	278
8.1  常用扩展模块与基本模块的连接	278
8.2  数字量扩展模块	279
8. 3  模拟量扩展模块	281
8.3.1  模拟量输入扩展模块EM231	281
8.3.2  模拟量输出扩展模块EM232	284
8.3.3  模拟量输入/输出扩展模块EM235	286
8.4  PID回路控制指令	289
8.4.1  PID算法	290
8.4.2  PID控制指令	291
8.4.3  PID控制实例	293
8.5  智能扩展模块	295
8.5.1  热电偶、热电阻扩展模块EM231	295
8.5.2  定位控制扩展模块EM253	298
8.5.3  通信模块	301
习题	306

第9章  可编程控制器的设计及示例	307
9.1  PLC控制系统设计概述	307
9.1.1  PLC控制设计的基本原则	307
9.1.2  PLC控制设计的基本步骤	307
9.2  输入/输出接线图的设计	308
9.2.1  输入接线图的设计	308
9.2.2  节省输入点的几种方法	311
9.2.3  输出接线图的设计	313
9.2.4  节省输出点的几种方法	314
9.3  PLC基本设计编程方法	316
9.4  PLC控制设计示例	317
9.4.1  电镀自动生产线PLC设计	317
9.4.2  传送带机械手动作控制PLC设计	326
9.4.3  气动机械手控制	333
9.4.4  6人投票选举	338
习题	339
第10章  S7-200编程软件的使用	343
10.1  安装编程软件	343
10.1.1  操作系统与硬件要求	343
10.1.2  软件安装	344
10.1.3  设置中文界面	345
10.1.4  编程软件主界面	346
10. 2  系统块配置	349
10.2.1  输入滤波器配置	350
10.2.2  输出表配置	351
10.2.3  脉冲捕捉配置	352
10.2.4  断电数据保持的配置	353
10.2.5  CPU密码配置	353
10.2.6  背景时间配置	355
10.2.7  LED指示灯（SF/DIAG）配置	356
10.2.8  增加存储器配置	356
10.3  数据块的使用	357
10.4  程序编辑	358
10.4.1  建立项目文件	358
10.4.2  在LAD中建立串行和并行网络的规则	360
10.4.3  编辑程序	361
10.5  程序下载、调试及监控	366
10.5.1  程序下载	366
10.5.2  程序监控及调试	367
习题	369
第11章  实验	370
11.1  电气控制线路实验	370
实验1  三相异步电动机启动、点动、停止控制	370
实验2  三相鼠笼型电动机可逆控制	372
实验3  星形-三角形降压启动控制	373
11.2  PLC 实验	375
实验4  S7-200编程软件使用与练习	376
实验5  小车定点呼叫	377
实验6  十字路口交通灯控制	379
实验7  送料车自动循环控制	381
实验8  智力竞赛抢答	382
实验9  6台电动机顺序启动、逆序停止控制	384
11.3  电气及PLC控制综合实验	386
实验10  三相异步电动机能耗制动控制	386
实验11  三相异步电动机可逆星形-三角形降压启动控制	387
11.4  PLC控制设计性实验	389
实验12  三台电动机顺序延时启动电气控制实验	389
实验13  电动机点动启动能耗制动电气控制实验	389
实验14  两台电动机顺序延时启动逆序停止电气控制实验	390
实验15  电动机点动启动能耗制动PLC实验	390
实验16  两台电动机不同时启动PLC实验	390
实验17  3人表决PLC实验	390
实验18  两台电动机顺序启动逆序停止PLC实验	390
实验19  电动机正反转启动能耗制动控制PLC实验	390
实验20  电动机延时正反转停控制PLC实验	391
实验21  8个人表决PLC实验	391
实验22  3个按钮控制3个灯PLC实验	391
实验23  电动机运行时间设定PLC实验	391
附录	392
附录A  S7-200PLC元件表	392
附录B  S7-200PLC指令	393
附录C  西门子S7-200PLC寄存器（SM）	398
参考文献	402

前    言
目前在我国工业自动控制系统中，可编程控制器（PLC）的应用十分普及，各种品牌的PLC竞相登场，但目前从实际应用和各高校的相关教学内容来看，仍以德国西门子S7系列PLC和日本三菱公司的 FX系列PLC为主流。笔者于2007年编写的《电气可编程控制原理与应用》（FX系列PLC）已被多所院校选为教材，并得到广大读者一致好评。为了适应各类高等教育的不同教学要求，本书选择了比较有代表性的西门子S7-200系列可编程控制器进行讲述。
本书是《电气可编程控制原理与应用》的同一种教材的西门子S7-200 PLC版本。
本书采用独特的讲述方法，内容新颖，与众不同；内容安排由易到难、由浅到深，有一定的广度和深度。本书主要介绍西门子S7-200系列可编程控制器的基本工作原理及结构、基本逻辑指令、步进顺控指令和功能指令的应用与编程等。由于课时有限，不可能面面俱到，未编入的内容可参考厂家的相关资料。本书中的大部分电气控制电路都经过实际接线验证，梯形图和应用实例都是笔者经过反复推敲、多次修改而精选出来的。
书中注重精选内容、结合实际、突出应用。在编排上循序渐进，在内容阐述上力求简明扼要、图文并茂、通俗易懂，便于教学和自学。由于本课程的实践性强，因此在编写上也安排了电气控制与可编程控制器的实验内容。本书对部分比较烦琐的控制电路和控制程序进行了简化，提出了不少有代表性的控制电路和控制程序。本书力求内容精练，前后衔接自然，符合教学和自学的规律，理论联系实际，有很强的实用性。
本书主要由王阿根编著，参加编写工作的还有王晰、宋玲玲、顾春雷、王建冈、薛迎成、朱学来、李杜、李小凡、陈中、张美琪、姚志树、潘秀萍。
本书适用于32～64学时的理论课程教学安排，建议实验环节为8～16学时，课程设计安排为1～2周。对于少学时教学安排，可根据专业教学要求进行内容选择。在本书的编写过程中得到了盐城工学院的资助。
对于使用本书的任课教师可提供电子课件（PPT）、习题解答及其他教学文件，可发电子邮件到wangagen@126.com进行联系；也可登录电子工业出版社旗下的华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）查找本书免费下载。
本书内容未经本人同意，谢绝引用。
由于水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。


                                                            王阿根  
                                                          2013年1月

王阿根,男,盐城工学院教授,多年从事PLC的教学与项目开发工作，经验丰富，在该领域著有多本畅销图书。

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电气可编程控制原理与应用（S7-200 PLC）