可編程控制器原理與應(yīng)用

前言

可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字式運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破饕云浜?jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、鋼鐵、航空航天、船舶、化工、紡織、食品、造紙、軍工等工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。本書以目前市場(chǎng)上具有廣泛影響的主流機(jī)型Fx2N為主要對(duì)象，詳細(xì)介紹了PLC的工作原理、軟硬件構(gòu)成、指令系統(tǒng)和通信應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。在選材上本書特別注意從應(yīng)用角度出發(fā)，以大量的編程方法和PLC的工程應(yīng)用實(shí)例貫穿全書，以幫助讀者更快地理解和掌握PLC技術(shù)及使用方法。同時(shí)還以專門的篇幅采用對(duì)比的方法介紹了與Fx2N系列相似的西門子公司的S7-200和歐姆龍公司的C系列PLC，以方便讀者全面掌握不同廠家的PLC系統(tǒng)。在編寫風(fēng)格上遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)規(guī)律，便于讀者自學(xué)。趙燕、周新建擔(dān)任本書的主編，麥云飛、阮祥發(fā)擔(dān)任副主編，楊福合、余先濤、陳娟參加編寫。具體分工為：第1、第2章及附錄由安徽科技學(xué)院的陳娟編寫；第3、第8章由中北大學(xué)的楊福合編寫；第4、第5章和第7章的第3、第4節(jié)由武漢理工大學(xué)的阮祥發(fā)編寫；第6章由武漢理工大學(xué)的余先濤編寫；第7章的第1、第2節(jié)及第11章由上海理工大學(xué)的麥云飛編寫；第9章由武漢理工大學(xué)的趙燕編寫；第10章由華東交通大學(xué)的周新建編寫。其中趙燕負(fù)責(zé)了全書的組織、修改和統(tǒng)稿。武漢理工大學(xué)的江征風(fēng)教授擔(dān)任本書的主審，他仔細(xì)審閱了全部書稿，提出了許多寶貴的意見和建議，在此表示誠(chéng)摯的謝意！書中部分章節(jié)還參考了三菱公司最新技術(shù)資料和同行作者的有關(guān)文獻(xiàn)，在此對(duì)書中所參考和引用的相關(guān)教材與資料的作者、譯者和單位一并表示感謝！因編者水平有限，書中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《可編程控制器原理與應(yīng)用（第2版）》以我國(guó)目前應(yīng)用最為廣泛的高性能小型可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地闡述了可編程控制器系統(tǒng)的構(gòu)造、工作原理以及PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)以及PLC控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)方法，并對(duì)PLC的組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。　　《可編程控制器原理與應(yīng)用（第2版）》內(nèi)容新穎，深入淺出，語(yǔ)言通俗易懂，注重理論聯(lián)系實(shí)際，通過實(shí)例詳細(xì)介紹了PLC在不同行業(yè)中的具體應(yīng)用。在編寫形式上，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，不但在各章節(jié)適時(shí)插入實(shí)例，使讀者加深理解和掌握具體內(nèi)容，而且以PLC控制系統(tǒng)的解決方案作為第7章的內(nèi)容，以便于讀者參考，以提高其綜合應(yīng)用可編程控制器的能力?！　　犊删幊炭刂破髟砼c應(yīng)用（第2版）》可作為高等院校機(jī)電一體化專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)、電氣技術(shù)專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為廣大工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 可編程控制器（PLC）概論1.1 PLC定義及特點(diǎn)1.1.1 PLC的產(chǎn)生及定義1.1.2 PLC的特點(diǎn)1.1.3 PLC的分類1.2 PLC的發(fā)展趨勢(shì)小結(jié)習(xí)題第2章 可編程控制器的組成和工作原理2.1 PLC的組成及各部分的作用2.1.1 PLC的硬件組成2.1.2 PLC的軟件組成2.2 PLc的輸入／輸出（I／O）接口2.2.1 PLC的開關(guān)量輸入接口2.2.2 PLC的開關(guān)量輸出接口2.3 FX2N型PLC的特點(diǎn)及系統(tǒng)配置2.3.1 FX2N的技術(shù)特點(diǎn)2.3.2 FXZN的型號(hào)說明2.3.3 FX2N系統(tǒng)的硬件配置2.3.4 FX2N的技術(shù)指標(biāo)2.4 PLC的工作原理2.4.1 存儲(chǔ)式控制系統(tǒng)與編程式控制系統(tǒng)2.4.2 PLC的工作原理小結(jié)習(xí)題第3章 可編程控制器程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3.1 PLC的編程語(yǔ)言3.1.1 PLC編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)3.1.2 梯形圖的特點(diǎn)3.2 FX2N的編程等效元件3.3 可編程控制器與微型計(jì)算機(jī)及繼電器控制的區(qū)別3.3.1 PLC與微機(jī)（MC）的區(qū)別3.3.2 PLC與繼電器控制的區(qū)別小結(jié)習(xí)題第4章 基本邏輯指令4.1 基本邏輯指令4.1.1 邏輯取及線圈驅(qū)動(dòng)指令LD，LDI，OUT4.1.2 觸點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù)ND，ANI4.1.3 觸點(diǎn)并聯(lián)指令OR，ORI4.1.4 串聯(lián)回路塊并聯(lián)指令ORB4.1.5 并聯(lián)回路塊串聯(lián)指令A(yù)NB4.1.6 邊沿檢出指令LDP LDF，ANDP，ANDF ORP，ORF4.1.7 脈沖指令PLS，PLF4.1.8 置位與復(fù)位指令SET，RST4.1.9 反轉(zhuǎn)指令I(lǐng)NV4.1.10 棧存儲(chǔ)器與多重輸出指令MPS，MRD，MPP4.1.11 主控觸點(diǎn)指令MC，MCR4.1.12 空操作指令NOP4.1.13 程序結(jié)束指令END4.2 梯形圖設(shè)計(jì)4.2.1 梯形圖編程格式4.2.2 梯形圖設(shè)計(jì)的基本步驟4.2.3 梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則4.3 基本邏輯指令應(yīng)用舉例小結(jié)習(xí)題第5章 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進(jìn)指令5.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖5.2 步進(jìn)梯形圖及步進(jìn)指令5.2.1 步進(jìn)梯形圖5.2.2 步進(jìn)指令5.3 步進(jìn)梯形圖指令編程基本方法5.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖常見流程狀態(tài)的編程5.4.1 單流程狀態(tài)編程5.4.2 跳轉(zhuǎn)與重復(fù)狀態(tài)編程5.4.3 選擇性分支與匯合狀態(tài)編程5.4.4 并行分支與匯合狀態(tài)5.4.5 分支與匯合的組合5.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進(jìn)指令的應(yīng)用舉例小結(jié)習(xí)題第6章 Fx2N功能指令6.1 功能指令的表示與執(zhí)行方式6.1.1 指令與操作數(shù)6.1.2 指令的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度與執(zhí)行形式6.1.3 變址操作6.2 程序流向控制指令6.2.1 條件跳轉(zhuǎn)指令6.2.2 子程序調(diào)用和返回指令6.2.3 中斷指令6.2.4 主程序結(jié)束指令6.2.5 監(jiān)視定時(shí)器指令6.2.6 循環(huán)開始指令和循環(huán)結(jié)束指令6.3 數(shù)據(jù)傳送和比較指令6.3.1 比較指令6.3.2 區(qū)間比較指令6.3.3 傳送指令6.3.4 移位傳送指令6.3.5 取反傳送指令6.3.6 塊傳遞指令6.3.7 多點(diǎn)傳送指令6.3.8 數(shù)據(jù)交換指令6.3.9 BCD變換指令6.3.10 BIN變換指令6.4 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令6.4.1 加法指令6.4.2 減法指令SUB6.4.3 乘法指令MUL6.4.4 除法指令6.4.5 加1指令、減1指令6.4.6 邏輯與、或和異或指令6.4.7 求補(bǔ)指令6.5 循環(huán)與移位指令6.5.1 左、右循環(huán)指令6.5.2 帶進(jìn)位的左、右循環(huán)指令6.5.3 位組件左移、位組件右移指令6.5.4 字元件右移、字元件左移指令6.6 數(shù)據(jù)處理指令6.6.1 區(qū)間復(fù)位指令6.6.2 譯碼指令6.6.3 編碼指令6.6.4 置1位數(shù)總和指令6.6.5 置1位判別指令6.6.6 平均值指令6.6.7 報(bào)警器置位指令6.6.8 報(bào)警器復(fù)位指令6.6.9 平方根指令6.6.10 浮點(diǎn)操作指令6.7 高速處理指令6.7.1 I／O刷新指令6.7.2 刷新和調(diào)整濾波時(shí)間指令6.7.3 矩陣輸入指令6.7.4 高速計(jì)數(shù)器置位指令6.7.5 高速計(jì)數(shù)器復(fù)位指令6.7.6 高速計(jì)數(shù)器區(qū)別比較指令6.7.7 轉(zhuǎn)速測(cè)量指令6.7.8 脈沖輸出指令6.7.9 脈寬調(diào)制指令6.8 方便指令6.8.1 初始狀態(tài)指令6.8.2 絕對(duì)值式凸輪順控指令6.8.3 增量式凸輪順控指令6.8.4 示教定時(shí)器指令6.8.5 特殊定時(shí)器指令6.8.6 交替輸出指令6.8.7 旋轉(zhuǎn)臺(tái)控制指令6.9 外圍設(shè)備I／O功能指令6.9.1 數(shù)據(jù)輸入指令6.9.2 數(shù)字譯碼指令6.9.3 ASCII碼轉(zhuǎn)換指令6.9.4 打印輸出指令6.9.5 特殊功能模塊讀指令6.9.6 特殊功能模塊寫指令6.10 外圍設(shè)備指令6.10.1 串行通信指令RS（FNC80）6.10.2 八進(jìn)制位傳送指令6.10.3 ASCI變換指令6.10.4 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換指令6.11 外圍設(shè)備指令6.11.1 格雷碼轉(zhuǎn)換、逆轉(zhuǎn)換指令6.11.2 模擬量模塊讀、寫指令6.12 觸點(diǎn)比較指令6.12.1 觸點(diǎn)比較指令6.12.2 觸點(diǎn)比較串聯(lián)指令6.12.3 觸點(diǎn)比較并聯(lián)指令小結(jié)習(xí)題第7章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和步驟7.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則7.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟7.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.1 I／O點(diǎn)數(shù)的簡(jiǎn)化與擴(kuò)展7.2.2 PLC的選型及模塊選型7.2.3 PLC的外圍電路設(shè)計(jì)7.3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)7.3.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法7.3.2 繼電器一接觸器控制線路轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法7.3.3 邏輯設(shè)計(jì)方法7.3.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)法7.4 PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例小結(jié)習(xí)題第8章 PLC的功能模塊8.1 功能模塊概述8.1.1 特殊功能模塊的類型及用途8.1.2 特殊功能模塊的安裝及應(yīng)用8.2 模擬量輸入模塊8.2.1 性能參數(shù)8.2.2 應(yīng)用舉例8.3 模擬量輸出模塊8.3.1 性能參數(shù)8.3.2 應(yīng)用舉例8.4 高速計(jì)數(shù)模塊8.4.1 基本性能參數(shù)8.4.2 應(yīng)用舉例8.5 可編程凸輪控制器模塊8.5.1 FX2N-IRM-SET的特點(diǎn)8.5.2 緩沖寄存器及設(shè)置8.5.3 應(yīng)用實(shí)例小結(jié)習(xí)題第9章 PLC通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.1 PLC通信的基本知識(shí)9.1.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成9.1.2 數(shù)據(jù)通信方式及傳輸速率9.1.3 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)9.1.4 開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型9.2 PLC與PLC之間的通信9.2.1 N：N鏈接通信9.2.2 雙機(jī)并行鏈接通信9.3 計(jì)算機(jī)鏈接與無協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸9.3.1 串行通信協(xié)議的格式9.3.2 計(jì)算機(jī)鏈接通信協(xié)議9.3.3 無協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸小結(jié)習(xí)題第10章 其他常用PLc系統(tǒng)簡(jiǎn)介10.1 歐姆龍公司C系列C20普及型PLC10.1.1 C20的性能10.1.2 C20的選件和配置10.1.3 C20的基本指令10.1.4 C20的專用指令10.2 西門子公司S7-200PLC10.2.1 S7-200系歹0PLC的硬件系統(tǒng)10.2.2 S7-200系列PLC的內(nèi)部資源及尋址方式10.2.3 S7-200系列PLC基本邏輯指令及舉例10.3 三種PLC應(yīng)用程序舉例10.3.1 簡(jiǎn)單程序舉例1013.2 綜合應(yīng)用舉例小結(jié)習(xí)題第11章 可編程控制器的編程工具11.1 基于DOS的編程軟件MEDOC11.1.1 MEDOC系統(tǒng)概述11.1.2 MEDOC的主要功能11.1.3 編輯一個(gè)新的MEDO程序的主要步驟11.2 手持編程器11.2.1 手持編程器的組成和操作面板11.2.2 手持編程器的操作過程11.2.3 編程操作11.3 編程軟件FXGP／WIN11.3.1 進(jìn)入程序編制環(huán)境11.3.2 編寫或編輯程序及注釋11.3.3程序的下載和上載11.3.4 軟元件的監(jiān)控及強(qiáng)制設(shè)置11.3.5 程序的打印11.4 編程軟件GX Developer11.4.1 程序編制環(huán)境及功能11.4.2 梯形圖程序的建立及編輯操作11.4.3 梯形圖程序下載到PLc11.4.4 PLC程序的運(yùn)行、監(jiān)控與調(diào)試11.4.5 PLC程序的打印11.4.6 PLC程序的注釋和顯示11.4.7 幫助菜單小結(jié)習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。如上海寶鋼第一、二期工程中共使用了近900臺(tái)PLC，又如武漢鋼鐵廠、首都鋼鐵廠、秦山核電站、上海別克汽車生產(chǎn)線、北京吉普車生產(chǎn)線等都大量采用PLC進(jìn)行自動(dòng)化控制，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。迅猛發(fā)展的經(jīng)濟(jì)催生了巨大的需求，生產(chǎn)的快速發(fā)展帶來了可編程邏輯控制器（PLC）以及各種自動(dòng)化產(chǎn)品和服務(wù)的健康增長(zhǎng)。ARC咨詢集團(tuán)的一份新報(bào)告指出，預(yù)計(jì)未來5年里全球PLC市場(chǎng)總值將以每年7.3 ％的年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)。2006年該市場(chǎng)總值超過83億美元，而到2011年將接近120億美元。PLC未來的發(fā)展方向如下。1.微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性是PLC未來發(fā)展的主要方向。隨著PLC控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場(chǎng)份額將逐步得到增長(zhǎng)。當(dāng)前，過程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢(shì)之一就是以太網(wǎng)技術(shù)的擴(kuò)展，PLC也不例外?，F(xiàn)在，越來越多的PLC供應(yīng)商開始提供Ethemet接口。2.智能模塊智能模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件，是PLC未來發(fā)展的另一方向。為滿足工業(yè)自動(dòng)化各種控制系統(tǒng)的需要，國(guó)內(nèi)外眾多PLC生產(chǎn)廠家不斷致力于開發(fā)各種新器件和智能模塊，如專用智能PID控制群，智能模擬量I／O模塊，智能位置控制模塊，語(yǔ)音處理模塊，專用數(shù)控模塊，智能通信與計(jì)算模塊等。這些模塊的特點(diǎn)是本身帶有CPU，能獨(dú)立工作，在速度、精度、適應(yīng)性、可靠性等各方面都對(duì)PLC作了極好的補(bǔ)充，有助于克服PLC掃描算法的局限，完成許多PLC本身無法完成的功能。3.編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化PLC的編程語(yǔ)言主要有梯形圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和指令表語(yǔ)言等，其中最常用的是梯形圖。梯形圖編程雖然方便直觀，但隨著現(xiàn)代PLC產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的急速擴(kuò)展，尤其是對(duì)于邏輯控制以外的控制領(lǐng)域，如一些復(fù)雜的大規(guī)模的控制系統(tǒng)以及在通信聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用，僅靠梯形圖編程已經(jīng)不能滿足需求。因此，近年來PLC已發(fā)展出了多種編程語(yǔ)言，有面向順序控制的步進(jìn)順控語(yǔ)言和面向過程控制系統(tǒng)的流程圖語(yǔ)言，還有與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言，如BASIC、C語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言。另外還有專用的高級(jí)語(yǔ)言，如三菱公司的MELSAP采用編譯的方法將語(yǔ)句變?yōu)樘菪螆D程序。還有很多PLC公司已開發(fā)了圖形化編程組態(tài)軟件，這種軟件提供簡(jiǎn)潔、直觀的圖形符號(hào)及注釋信息，使得用戶控制邏輯的表示更加直觀明了，操作和使用也更加方便。

編輯推薦

《可編程控制器原理與應(yīng)用(第2版)》：注重以學(xué)生為本：站在學(xué)生的角度、根據(jù)學(xué)生的知識(shí)面和理解能力來編寫，考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知過程，通過不同的工程案例或者示例深入淺出進(jìn)行講解，緊緊抓住學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的動(dòng)力點(diǎn)，鍛煉和提高學(xué)生獲取知識(shí)的能力。注重人文知識(shí)與科技知識(shí)的結(jié)合：以人文知識(shí)講解的手法來闡述科技知識(shí)，在講解知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，設(shè)置閱讀材料板塊介紹相關(guān)的人文知識(shí)，增強(qiáng)教材的可讀性，同時(shí)提高學(xué)生的人文素質(zhì)。注重實(shí)踐教學(xué)和情景教學(xué)：書中配備大量實(shí)景圖和實(shí)物圖，并輔以示意圖進(jìn)行介紹，通過模型化的教學(xué)案例介紹具體工程實(shí)踐中的相關(guān)知識(shí)技能，強(qiáng)化實(shí)際操作訓(xùn)練，加深對(duì)理論知識(shí)的理解；設(shè)計(jì)有豐富的題型，在鞏固知識(shí)技能的同時(shí)啟發(fā)創(chuàng)新思維。注重知識(shí)技能的實(shí)用性和有效牲：以學(xué)生就業(yè)所需專業(yè)知識(shí)和操作技能為著眼點(diǎn)，緊跟最新的技術(shù)發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用，在理論知識(shí)夠用的前提下，著重講解應(yīng)用型人才培養(yǎng)所需的技能，突出實(shí)用性和可操作性。

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