电器控制与PLC 西门子S7-300机型 第二版
作者：柳春生 编著
出版时间： 2015年版
内容简介
本书是在2010年出版的浙江省“十一五”重点教材建设项目《电器控制与PLC（西门子S7—300机型）》一书的基础上，考虑到近年来电气控制技术已发展到了一个相当高的程度，比如计算机网络通信技术的飞速发展促进了智能电器、可通信电器以及基于现场总线的控制系统的发展与应用；同时也对近年来国内出版的同类教材进行分析后，全面修改和更新而成。西门子S7—300 PLC是国内应用范围广、市场占有率很高的可编程序控制器产品。故本书以西门子S7—300 PLC为基础，主要介绍了常用低压电器和电器控制线路；S7—300 PLC硬件组成及工作原理；PLC的编程基础；S7—300 PLC指令系统及编程；STEP7结构化程序设计；PLC控制系统设计。此外，为了方便教学和自学，各章叙述详细、全面、易懂，并配有大量例题和习题可供读者选择。本书注重应用型和实用型，并反映本学科的新技术，可作为高等院校的电气工程及其自动化、电力系统自动化、自动化、机电一体化、建筑电气与智能化等专业的教材，也可供工程技术人员自学和作为培训教材使用，对S7—300 PLC的用户也有很大的参考价值。
目录
前言
第一篇电 器 控 制
第一章常用低压电器1
第一节低压电器的作用、分类及发展
概况1
一、电器的定义及作用1
二、电器的分类1
三、电力拖动自控系统常用的低压电器2
四、低压电器的发展概况2
习题5
第二节接触器5
一、接触器的结构与工作原理5
二、交、直流接触器的特点对比11
三、接触器的主要技术数据12
四、智能接触器简介12
习题13
第三节继电器13
一、继电器的定义及与接触器的区别13
二、继电器的种类及其特点13
三、继电器触点的种类14
四、继电器的特性14
五、继电器的结构及原理15
六、交流固态继电器简介20
七、可编程通用逻辑控制继电器简介22
习题28
第四节低压熔断器29
一、熔断器的功能29
二、熔断器的种类与型号29
三、熔断器的安秒特性30
四、熔断器的选择31
习题31
第五节主令电器31
一、控制按钮32
二、行程开关33
三、接近开关与光电开关34
四、转换开关38
习题40
第六节低压断路器40
一、低压断路器的工作原理40
二、低压断路器的功能41
三、低压断路器的种类41
四、低压断路器的选择41
五、智能断路器简介42
第七节变频器44
一、概述44
二、变频调速的基本概念46
三、变频器的分类47
四、变频器的基本结构54
五、变频器的主要功能59
六、变频器的主要技术参数64
七、变频器的选择65
习题66
第八节可通信低压电器67
一、概述67
二、现场总线基础68
三、可通信低压电器简介84
习题91
第九节常用执行电器92
一、电磁执行电器92
二、常用驱动设备97
习题99
第二章电器控制线路100
第一节电器控制线路的绘制100
一、图形和文字符号100
二、电器控制线路的表示方法104
三、控制线路的组成及分类104
四、电器控制原理图的绘制原则104
五、阅读和分析控制线路图的方法104
习题105
第二节笼型电动机的直接起停控制105
一、功能105
二、动作过程105
习题106
第三节组成电器控制线路的基本规律106
一、自锁控制107
二、联锁控制107
三、变化参量控制109
习题113
目录目录第四节电器控制线路的一般设计方法113
一、电器控制线路的设计方法113
二、设计中应注意的几个原则114
三、经验设计法举例117
习题120
第五节电器控制的逻辑设计法120
一、三种基本逻辑运算120
二、逻辑代数定理121
三、逻辑函数的化简123
四、继电器接触器控制线路的逻辑
函数124
五、用逻辑设计法设计控制线路124
习题125
第六节常用典型控制线路125
一、笼型异步电动机的起动控制线路125
二、笼型异步电动机的制动控制线路128
三、笼型异步电动机的调速控制线路130
四、软起动器起动的控制线路简介134
习题137第二篇可编程序控制器
第三章PLC的产生、基本特点和
主要功能138
第一节PLC的产生、演变和发展趋势139
一、PLC的产生139
二、国际上PLC的发展过程139
三、我国PLC的发展过程140
四、PLC的发展趋势141
第二节PLC的分类145
一、按I/O点数分类145
二、按功能分类145
三、按结构形式分类145
第三节PLC的基本特点和主要功能147
一、PLC的主要特点147
二、PLC的主要功能及应用领域148
习题149
第四章PLC的硬件组成及工作
原理150
第一节PLC的基本组成及各部分的
作用150
一、PLC的基本组成150
二、整体式和模块式PLC的组成150
三、PLC各部分的作用151
习题152
第二节PLC的工作原理152
一、PLC的系统工作过程153
二、用户程序的循环扫描过程155
三、PLC的I/O响应滞后问题158
四、PLC的中断159
习题160
第三节PLC的I/O模块和外围设备160
一、数字量I/O模块161
二、模拟量I/O模块162
三、特殊I/O模块（智能模块）163
四、外围设备简介164
习题166
第四节西门子S7—300 PLC的硬件组成及
硬件配置166
一、S7—300 PLC的概况167
二、硬件组成168
三、S7—300 PLC的模块简介169
四、分布式I/O简介182
五、硬件配置184
习题189
第五节西门子PLC网络通信简介190
一、西门子PLC网络概述190
二、西门子全集成自动化（TIA）
简介195
习题196
第五章PLC的编程基础197
第一节PLC编程语言197
一、编程语言的种类及其特点197
二、梯形图语言197
三、语句表语言198
四、梯形图的绘制原则198
习题198
第二节S7—300 PLC编程基础199
一、STEP7的程序结构199
二、STEP7的编程语言199
三、结构化程序中的块201
四、STEP7的数据类型208
五、PLC中的存储器与寄存器212
六、S7—300 PLC编址218
七、STEP7的指令类型与指令结构223
习题229
第六章S7—300PLC指令系统及
编程231
第一节逻辑指令231
一、位逻辑指令231
二、字逻辑指令244
习题248
第二节定时器与计数器指令249
一、定时器指令249
二、计数器指令258
习题263
第三节数据处理与算术运算指令265
一、数据装入与传送指令265
二、数据转换指令271
三、数据比较指令276
四、算术运算指令277
五、移位与循环移位指令285
六、累加器操作指令289
七、地址寄存器加指令290
第四节程序执行控制指令291
一、跳转指令291
二、循环指令298
三、功能块调用指令与数据块指令299
四、主控继电器指令302
五、显示和空操作指令304
第五节指令系统综合应用304
习题310
第七章STEP7结构化程序设计312
第一节结构化编程与中断312
一、结构化编程312
二、PLC中断313
第二节数据块及其数据结构316
一、数据块中存储数据的类型和
结构316
二、数据块的类型与建立322
三、访问数据块326
四、多重背景数据块328
第三节功能块编程与调用329
一、功能块的结构330
二、功能块的调用336
三、块调用时参数传递的限制339
四、功能和功能块编程与调用举例340
五、系统功能和系统功能块345
六、时间标记冲突与一致性检查345
第四节组织块及其应用346
一、概述346
二、主程序循环组织块OB1347
三、启动特性组织块OB100349
四、定期执行的组织块OB10、OB35351
五、事件驱动的组织块358
第五节结构化程序设计举例379
一、控制对象及其控制要求379
二、控制系统的硬件设计380
三、应用程序设计382
习题389
第八章PLC控制系统设计390
第一节PLC控制系统的设计原则、
内容与步骤390
一、设计原则390
二、设计内容391
三、设计步骤391
第二节PLC控制系统的硬件设计393
一、PLC的选型393
二、PLC容量的估算395
三、I/O模块选择396
四、电源模块选择397
五、外部接线设计398
第三节PLC控制系统的软件设计403
一、PLC软件设计的一般步骤403
二、西门子STEP7程序设计方法405
第四节PLC控制系统的人机接口设计408
一、人机接口（界面）概述408
二、人机接口系统的选型408
三、系统设计409
第五节PLC控制系统的可靠性与抗干扰
设计410
一、PLC的环境适应性设计410
二、PLC控制系统的冗余性设计412
三、PLC控制系统的抗干扰设计413
四、PLC控制系统的故障诊断416
第六节PLC控制系统设计举例418
一、机械手控制系统简介418
二、使用起、保、停电路的编程方法419
三、使用置位、复位指令的编程方法423
习题424
附录STEP7语句表指令一览表425
参考文献430第一章常用低压电器1
第一节低压电器的作用、分类及发展
概况1
一、电器的定义及作用1
二、电器的分类1
三、电力拖动自控系统常用的低压电器2
四、低压电器的发展概况2
习题5
第二节接触器5
一、接触器的结构与工作原理5
二、交、直流接触器的特点对比11
三、接触器的主要技术数据12
四、智能接触器简介12
习题13
第三节继电器13
一、继电器的定义及与接触器的区别13
二、继电器的种类及其特点13
三、继电器触点的种类14
四、继电器的特性14
五、继电器的结构及原理15
六、交流固态继电器简介18
习题19
第四节低压熔断器20
一、熔断器的功能20
二、熔断器的种类与型号20
三、熔断器的安秒特性21
四、熔断器的选择21
习题22
第五节主令电器22
一、控制按钮22
二、行程开关24
三、转换开关25
习题27
第六节低压断路器27
一、低压断路器的工作原理27
二、低压断路器的种类27
三、低压断路器的功能28
四、低压断路器的选择28
五、智能断路器简介29
习题31
第二章电器控制线路32
第一节电器控制线路的绘制32
一、图形和文字符号32
二、电器控制线路的表示方法36
三、控制线路的组成及分类36
四、电器控制原理图的绘制原则36
五、阅读和分析控制线路图的方法36
习题37
第二节笼型电动机的直接起停控制37
一、功能37
二、动作过程37
习题38
第三节组成电器控制线路的基本规律38
一、自锁控制39
二、联锁控制39
三、变化参量控制41
习题45
第四节电器控制线路的一般设计方法45
一、电器控制线路的设计方法45
二、设计中应注意的几个原则46
三、经验设计法举例49
习题52
第五节电器控制的逻辑设计法52
一、三种基本逻辑运算52
二、逻辑代数定理53
三、逻辑函数的化简55
四、继电器接触器控制线路的逻辑
函数56
五、用逻辑设计法设计控制线路56
习题57
第六节常用典型控制线路57
一、笼型异步电动机的起动控制线路57
二、笼型异步电动机制动的控制线路60
三、笼型异步电动机的调速控制线路62
四、软起动器起动的控制线路简介66
习题69目录目录第二篇可编程序控制器
第三章PLC的产生、基本特点和
主要功能70
第一节PLC的产生、演变和发展趋势71
一、PLC的产生71
二、国际上PLC的发展过程71
三、我国PLC的发展过程72
四、PLC的发展趋势73
第二节PLC的分类77
一、按I/O点数分类77
二、按功能分类77
三、按结构形式分类77
第三节PLC的基本特点和主要功能79
一、PLC的主要特点79
二、PLC的主要功能及应用领域81
习题81
第四章PLC的硬件组成及工作原理82
第一节PLC的基本组成及各部分的作用82
一、PLC的基本组成82
二、整体式和模块式PLC的组成82
三、PLC各部分的作用83
习题84
第二节PLC的工作原理84
一、PLC的系统工作过程85
二、用户程序的循环扫描过程87
三、PLC的I/O响应滞后问题90
四、PLC的中断91
习题92
第三节PLC的I/O模块和外围设备92
一、数字量I/O模块93
二、模拟量I/O模块94
三、特殊I/O模块（智能模块）95
四、外围设备简介96
习题98
第四节西门子S7—300 PLC的硬件组成及
硬件配置98
一、S7—300的概况99
二、硬件组成100
三、S7—300 PLC的模块简介101
四、分布式I/O简介114
五、硬件配置116
习题121
第五章PLC的编程基础123
第一节PLC编程语言123
一、编程语言的种类及其特点123
二、梯形图语言123
三、语句表语言124
四、梯形图的绘制原则124
习题124
第二节S7—300 PLC编程基础125
一、STEP 7的程序结构125
二、STEP 7的编程语言125
三、结构化程序中的块127
四、STEP 7的数据类型134
五、PLC中的存储器与寄存器138
六、S7—300 PLC编址144
七、STEP 7的指令类型与指令结构149
习题155
第六章S7—300 PLC指令系统及
编程156
第一节逻辑指令156
一、位逻辑指令156
二、字逻辑指令169
习题173
第二节定时器与计数器指令174
一、定时器指令174
二、计数器指令183
习题188
第三节数据处理与算术运算指令190
一、数据装入与传送指令190
二、数据转换指令196
三、数据比较指令201
四、算术运算指令202
五、移位与循环移位指令210
六、累加器操作指令214
七、地址寄存器加指令215
第四节程序执行控制指令216
一、跳转指令216
二、循环指令223
三、功能块调用指令与数据块指令224
四、主控继电器指令227
五、显示和空操作指令229
第五节指令系统综合应用229
习题235
第七章PLC控制系统设计237
第一节PLC控制系统的设计原则、内容与
步骤237
一、设计原则237
二、设计内容238
三、设计步骤238
第二节PLC控制系统的硬件设计240
一、PLC的选型240
二、PLC容量的估算242
三、I/O模块选择243
四、电源模块选择244
五、外部接线设计245
第三节PLC控制系统的软件设计250
一、PLC软件设计的一般步骤250
二、西门子STEP 7程序设计方法252
第四节PLC控制系统的人机接口设计255
一、人机接口（界面）概述255
二、人机接口系统的选型255
三、系统设计256
第五节PLC控制系统的可靠性与抗干扰
设计257
一、PLC的环境适应性设计257
二、PLC控制系统的冗余性设计259
三、PLC控制系统的抗干扰设计260
四、PLC控制系统的故障诊断263
第六节PLC控制系统设计举例265
一、机械手控制系统简介265
二、使用起、保、停电路的编程方法266
三、使用置位、复位指令的编程方法270
习题271附录
附录ASTEP 7语句表指令一览表272
附录BPLC实验指导书277
实验一实验系统简介及STEP 7编程软件
编程练习277
实验二基本指令的编程练习Ⅰ——与、
或、非逻辑功能实验302
实验三基本指令的编程练习Ⅱ——定时
器功能实验304
实验四基本指令的编程练习Ⅲ——计数
器功能实验305
实验五移位指令练习——装配流水线控
制的模拟306
附录C电器控制实验指导书308
实验一三相笼型异步电动机的点动和
自锁控制线路311
实验二三相笼型异步电动机减压起动
控制线路313
实验三三相笼型异步电动机可逆旋转
控制线路315
实验四三相笼型异步电动机电气制动
控制线路318
实验五小车变速自往复循环运动行程
控制线路320
参考文献323
