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本书从高职高专最新教学改革出发，根据当前社会对机电类人才技能结构的需求，结合编者多年的教学和工程实践经验编写而成，全面体现工学结合、教学做合一的理念。全书共分为5个单元，每个单元均由几个具体项目组成。本书以国内目前使用最普遍的异步电动机和S7-200 PLC为主要对象，详细介绍异步电动机拖动电路、普通机床电气控制、PLC硬件装置、PLC基本逻辑控制、顺序控制、功能控制、通信连接以及一些工业典型应用等。本书适合作为高职高专院校、成人高校、民办高校及本科院校举办的二级职业技术学院机械制造与自动化、数控技术、数控设备应用与维护、机电一体化技术、机电设备维修与管理等专业的教学用书，也可作为机电、电气等行业从业人员的参考书及培训用书。

第1单元  三相异步电动机拖动电路分析	1
项目1.1  三相异步电动机的启保停控制	1
项目目标	1
项目分析	1
相关知识	2
一、常用低压电器的定义与分类	2
二、电磁式低压电器的结构	3
三、接触器	6
四、开关	9
五、熔断器	12
六、热继电器	14
七、按钮	16
八、电气控制线路图的绘制	16
实施步骤	17
一、所需工具器材	17
二、控制方案的确定	17
三、工作过程分析	18
四、注意事项	19
知识扩展	19
一、点动控制	19
二、单向点动—连续混合控制	19
三、多地与多条件控制	20
项目1.2  三相异步电动机的正反转与
顺序控制	20
项目目标	20
项目分析	21
相关知识	21
一、如何识读电气控制线路图	21
二、联锁概念	21
三、时间继电器	21
实施步骤	23
一、所需工具器材	23
二、控制方案的确定	23
三、工作过程分析	25
四、注意事项	26
知识扩展	26
一、主令电器	26
二、往复运动控制	30
项目1.3  三相异步电动机的降压启动
控制	30
项目目标	30
项目分析	31
相关知识	31
一、三相异步电动机的直接启动	31
二、三相异步电动机的降压启动	31
实施步骤	32
一、所需工具器材	32
二、控制方案的确定	33
三、工作过程分析	33
知识扩展	34
一、定子串电阻降压启动电路的
     改进	34
二、延边三角形降压启动控制电路
    	35
项目1.4  三相异步电动机的调速控制	36
项目目标	36
项目分析	36
相关知识	36
一、变极调速	37
二、变频调速	39
三、改变转差率调速	39
实施步骤	40
一、所需工具器材	40
二、控制方案的确定	40
三、工作过程分析	40
知识扩展	41
一、变频器简介	41
二、变频器的结构	41
三、变频器的工作原理	42
四、变频器的选型	43
五、MM420通用变频器	45
项目1.5  三相异步电动机的制动控制	49
项目目标	49
项目分析	49
相关知识	49
一、电磁抱闸制动	49
二、能耗制动	50
三、反接制动	51
四、继电器	51
实施步骤	53
一、所需工具器材	53
二、控制方案的确定	53
三、工作过程分析	54
四、注意事项	54
知识扩展	55
一、具有反接制动电阻的可逆运
     行反接制动控制电路分析	55
二、以速度原则控制的单向能耗
     制动控制电路分析	56
项目1.6  C650卧式车床电气控制线路分析与故障诊断	57
项目目标	57
项目分析	57
相关知识	58
一、电气图的相关知识	58
二、电气控制电路分析的内容	60
三、机床电气故障排除的方法	61
实施步骤	64
一、C650型普通车床主要结构	64
二、运动形式与控制要求	65
三、C650卧式车床电气控制线路
     的特点	65
四、电路分析	65
五、C650卧式车床电气控制线路
     常见故障诊断	68
思考题与习题	70
第2单元  S7-200 PLC硬件结构与软件
    　资源分析	72
项目2.1  S7-200 PLC硬件结构分析	73
项目目标	73
项目分析	73
相关知识	73
一、PLC的分类	73
二、S7-200 PLC硬件结构	75
三、S7-200 PLC的接线方法	78
四、S7-200 PLC的扩展	80
五、S7-200 PLC的工作原理	82
实施步骤	84
一、熟悉S7-200 PLC的硬件
　　   结构	84
二、查阅资料	86
知识扩展	86
项目2.2  S7-200 PLC软件资源分析	87
项目目标	87
项目分析	87
相关知识	87
一、PLC的软元件	87
二、PLC的数据存储	92
三、PLC的寻址方式	93
四、S7-200 PLC的编程语言	94
五、S7-200 PLC的程序结构	97
实施步骤	97
思考题与习题	98
第3单元  简单PLC控制系统的分析与设计
　	99
项目3.1  PLC改造启、保、停控制电路	99
项目目标	99
项目分析	99
相关知识	100
一、基本位操作指令	100
二、置位/复位指令	101
三、S7-200 PLC程序开发环境	102
四、S7-200 PLC仿真软件	104
五、PLC控制系统设计流程	107
实施步骤	108
知识扩展	111
项目3.2  PLC改造C650车床控制电路	113
项目目标	113
项目分析	113
相关知识	113
一、块操作指令	113
二、堆栈指令	114
三、定时器指令	116
四、定时器的刷新方式与正确
     使用方法	118
五、定时器指令典型应用——闪
      烁电路	119
实施步骤	120
知识扩展	123
项目3.3  数控机床润滑系统PLC控制
           分析	127
项目目标	127
项目分析	127
相关知识	128
一、边沿触发指令	128
二、比较指令	129
三、计数器指令	129
四、子程序	132
五、梯形图编程的基本规则	133
实施步骤	135
知识扩展	137
项目3.4  模拟钻加工PLC控制分析	139
项目目标	139
项目分析	139
相关知识	139
一、功能图	139
二、顺序控制指令	140
三、顺序功能图的形式	142
实施步骤	144
思考题与习题	148
第4单元  典型工业控制系统分析	152
项目4.1  机械手控制系统分析	152
项目目标	152
项目分析	152
相关知识	153
一、数据传送指令	153
二、移位指令	156
实施步骤	159
知识扩展	162
一、字节交换指令	162
二、填充指令	162
项目4.2  冷藏保鲜柜控制系统分析	163
项目目标	163
项目分析	163
相关知识	164
一、算术运算指令	164
二、转换指令	167
实施步骤	172
知识扩展	177
项目4.3  PLC改造普通刨床控制系统的
分析	180
项目目标	180
项目分析	181
相关知识	181
一、中断	181
二、高速计数器	185
三、高速脉冲输出	190
实施步骤	196
知识扩展	204
思考题与习题	207
第5单元  PLC通信设计与连接	209
项目5.1  认识S7-200通信部件	209
项目目标	209
项目分析	209
相关知识	210
一、常见的基本概念及术语	210
二、传输介质	211
三、串行通信接口标准	212
实施步骤	214
项目5.2  PLC与计算机的编程通信连接
与设置	217
项目目标	217
项目分析	217
相关知识	218
一、局域网的拓扑结构	218
二、S7-200 PLC的通信	219
实施步骤	220
项目5.3  PLC与PLC之间的PPI通信	223
项目目标	223
项目分析	223
相关知识	224
一、PPI通信协议	224
二、PPI通信网络配置举例	224
三、网络读和网络写指令	226
实施步骤	229
项目5.4  PLC与PLC之间的自由口通信
	231
项目目标	231
项目分析	231
相关知识	232
一、自由口通信基本概念	232
二、自由口通信初始化与控制
    字节	232
三、相关特殊存储器字节	232
四、自由口发送/接收指令	233
实施步骤	236
思考题与习题	239
附录A  部分常用电气图形符号新旧对照表
	240
附录B  斯沃电气项目仿真使用方法	243
附录C  S7-200 PLC的主要技术规格	246
附录D  S7-200 PLC扩展模块的技术规格
	248
参考文献 	249

前    言
科技的发展日新月异，人们已经不再谈论单纯的机械或单纯的电类产品，机电控制系统已成为提升机械产品档次，改善产品性能的重要一环，得到了越来越多制造企业的重视，掌握机电连接、调试和设计能力已成为许多岗位的重要核心技能。
本书紧扣维修电工（中）、数控机床装调维修工（中）、可编程序系统设计师（四级）和中小企业对生产设备保养维修工作岗位的要求，联合企业资深工程师，精选企业真实产品控制系统的工作过程，将电机拖动、普通机床电气控制、PLC硬件装置、PLC基本逻辑控制、顺序控制、功能控制、通信连接等内容有机结合起来，按照学生职业成长规律，设计了5个主要教学情境。在每个主情境中由简单到复杂、由局部到整体、由单一技能到综合技能再安排几个学习子情境（见图Q-1），使学生熟悉传统继电器—接触器控制电路，掌握利用PLC进行一般控制系统的设计和改造的技能，最终能胜任中小企业生产设备电气控制系统设计、改造、维修和保养岗位的实际要求。
 
图Q-1  《电气控制与PLC应用技术》教学情境设计
归纳起来，本书具有以下特点。
① 校企合作开发课程项目，以典型机械产品的控制系统为载体规划教学内容。通过深入的调研，与行业企业专家共同确定培养本课程核心能力的工作过程和载体产品，使学生在完成具体产品的控制系统的过程中学会相关理论知识，发展职业能力，完成相应的工作任务。让学生在“做中学，学中做”，充分发挥高职类学生形象思维较强的优势。
② 根据职业成长规律，设计了“工学结合、能力递进”的教学情境。学生在适宜的学习情境中，经历一系列的（递进的）学习性工作任务，主动构建自己的能力，同化－顺应－同化－顺应……循环往复，平衡－不平衡－平衡－不平衡……相互交替，最终形成自己的经验和知识体系，达到职业能力的递进成长。
③ 教学内容的设计紧密衔接职业资格标准。教学内容有机融合维修电工（中）、数控机床装调维修工（中）及可编程序系统设计师（四级）的职业资格对知识、技能和态度的要求，有效保证学生的岗位核心技能培养。
④ 全方位立体化的教学资源。读者可以随时访问课程网站http://site.ntvc.edu.cn/jx/jpkc/jxdqkz/，
获取教材、电子教案、情境实施指导书、习题答案，以及相关仿真软件和编程说明书，也可进行在线测试，检验自己对知识的掌握情况，还可以通过学习平台与教师进行互动交流。
本书由周开俊、徐呈艺、石剑锋、金美琴、顾玉萍、陈淑侠、顾剑锋依据多年科研和教学经验共同编写而成。由周开俊担任主编，徐呈艺、金美琴和石剑锋担任副主编，全书由周开俊负责策划和定稿工作。
虽然本书作为校本教材已试用多年，但由于编写时间仓促，加之水平有限，书中不当之处在所难免，恳请读者和同行批评指正。读者如果遇到技术方面的问题，请与我们联系，E-mail：njzkj189@sohu.com。


编  者　　
2012年5月

周开俊，博士学位，副教授，担任南通职业大学教务处处长职务，长期致力于机电一体化技术专业教学，教授电气控制、电工、工业组态等课程。

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电气控制与PLC应用技术（西门子S7-200）（第2版）