作者：姚福来,孙鹤旭等
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
PLC、现场总线及工业网络实用技术速成试读：
前言
在当前的自动化类相关参考书中，大多数为针对单一种类设备或几个主要种类设备的讲解性图书，如专讲PLC、变频器、组态软件类的，或是对这几类设备的混合讲解，尚缺乏对整个自动化工程进行完整、系统地讲解的图书，而学校也没有针对自动化工程进行系统的培训，所以造成当前毕业生虽然学了很多理论知识，也做了不少课堂试验，但是一接触到实际工作，可能连如何配线或使用什么工具配线都不知道，更不知如何进行器件选型，基于此，我们组织编写了本套丛书——电气工程师速成系列教程。本套丛书的目的就是要搭建这样一座桥梁：只要读者学习完本套书，基本上可以对绝大部分自动化类工程有一个完整的、清晰的整体系统概念，并能独立完成从最基本的系统设计、原件选型、生产组装、软件编程到最后的调试。
本分册对读者最常用的PLC、现场总线和工业网络技术进行了深入浅出的讲解，在对最常用的三个PLC品牌（西门子、欧姆龙、三菱）进行讲解的基础上，以案例为导向，重点对西门子PLC的MPI总线、DP总线、工业以太网、PPI点到点通信、自由口、RS232、RS485进行了直接面向应用的讲解，本书力图使读者在短期内基本掌握实际工作中最常用的一些实用知识。
PLC是目前应用最广泛的控制装置，它的功能非常强大，它的使用手册也很厚，有些PLC的使用手册甚至有6～7本，对于很多新手来说可能觉得需要掌握的知识太多而难以上手，也有很多学生学了很多学时的课，但一接触实际就不知如何下手，其实掌握它的方法根本就没有那么复杂，也许只需要1～2天就可以学会它，关键是学习方法和学习内容的安排，本书作为作者博士工作的一个组成部分，在大量工程实践的基础上，提炼出PLC、现场总线和工业网络技术最基本的应用知识和使用方法，并进行案例讲解，为相关读者快速进入实战学习提供帮助。
本书作者一直从事自动化工程、自动化设备、自动化生产线的研究、设计、实施和调试工作将近20余年，所做过的自动化工程、自动化项目、国家和省市级的科研项目及技术发明近200余项，有坚实的理论基础和丰富的实践经验。
本书由姚福来研究员、孙鹤旭教授等编著，其中第1章1.1.1节～1.1.6节内容由杨鹏教授编写；第2章的部分内容由张艳芳高级工程师、姚泊生工程师和杨洪志工程师编写；第3章的部分内容由张艳彬、王红霞工程师和赵哲讲师编写；第4章的内容由曾先志高级工程师编写；第5章5.1节～5.4节由孙鹤旭教授编写；第15章的一些图片由姚雅明同学搜集并参与部分编写工作，他还负责编写了2.9节和5.6节，其余章节由姚福来研究员编写。
对于本书您有任何建议和意见可发邮件至kangxia0411＠163.com，欢迎批评指正。编著者2011年5月
第1章PLC的基本知识
PLC是英文Programmable Logic Controller的简写，中文全称是可编程逻辑控制器。目前，PLC有一体式和模块式两种外在形式，一体式是把PLC的电源、CPU处理器、存储器、一定数量的I/O组合在一起形成一个整体，如图1-1（a）所示。这种PLC成本较低，如西门子的S7-200、OMRON的CPM1A。模块式的PLC是由不同功能的模块拼装组合而成，模块种类有：电源模块、CPU模块、数字输入模块、数字输出模块、模拟输入模块、模拟输出模块、通信模块、定位模块、计数模块等，根据工程需要，把一定数量的模块组合到一个底板上（或机架）构成一个灵活拼装的PLC，如图1-1（b）所示。这种PLC相对于一体式PLC成本要高，但是功能和控制规模也更强大。图1-1 PLC的外形
PLC最早是为了把继电器控制的硬件逻辑变为可以灵活编程的软件逻辑。以一个电动机的正反转逻辑控制为例，假设该电动机的正向运行由以下几个条件逻辑构成。（1）停止按钮SB没有动作，处于常闭状态；1（2）常开按钮SB按下，SB闭合或KM已经吸合；221（3）阀门开限位开关XW没有动作，XW闭合；11-1（4）无过载信号，FR闭合。1
当“SB闭合”、“SB闭合或KM吸合”、“FR闭合”、“XW闭12111-1合”这4个条件都满足时，则KM吸合，电动机运行，继电器逻辑如1图1-2（a）所示。PLC就是为了模仿类似这些逻辑关系和动作而发明的，PLC不需要用线路来实现这些逻辑关系，而是用软件的方式来实现，上述逻辑关系在PLC中用梯形图表示，如图1-2（b）所示。图1-2 梯形图示例
在图1-2中，SB、XW、FR的符号为常闭触点，SB和11-11-12KM的符号为常开触点，由于PLC不再用实际的连线来实现这些逻1-1辑，所以各种逻辑关系的修改十分简单，在PLC的编程器上修改一下程序，下载到PLC内就行了。
PLC常用编程方法有梯形图、语句表等，结果是一样的，只是表达方式不同，梯形图与电气图的表达方式较接近，为了让初学者快速掌握，下面采用梯形图来讲述PLC。由于大多数PLC的梯形图编程方法遵循国际电工标准的规定，所以编程的形式基本上是大同小异的。1.1 梯形图编程方法1.1.1 逻辑“与”指令
只有A“与”B两个条件都满足，C才有输出，在PLC中的程序如图1-3所示，“与”逻辑关系如表1-1所示。图1-3 逻辑“与”指令表1-1 “与”逻辑关系ABC0000101001111.1.2 逻辑“或”指令
I1.0“或”I1.1有一个条件满足，则Q8.0就有输出，PLC的梯形图如图1-4所示，“或”逻辑关系如表1-2所示。图1-4 逻辑“或”指令表1-2 “或”逻辑关系I1.0I1.1Q8.00000111011111.1.3 立即输出指令（ ）表示立即输出，其前面的条件满足就输出逻辑1（或高），条件不满足就输出逻辑0（或低），在PLC中的梯形图如图1-5所示，“立即输出”逻辑关系如表1-3所示。图1-5 立即输出指令表1-3 “立即输出”逻辑关系I1.0M8.500111.1.4 置位指令
置位（S）表示其前面的条件满足时就置1（动作）；其前面的条件不满足时，维持原来的状态（高还是高，低还是低），不产生任何动作。例如，A“与”B满足条件时，C有置位动作，PLC的梯形图如图1-6所示，“置位”逻辑关系如表1-4所示。图1-6 置位指令表1-4 “置位”逻辑关系ABC00不变01不变10不变111
置位输出（S）同立即输出（ ）的区别在于，立即输出（ ）前面条件不满足时输出低（0）；而对于置位输出（S），其前面条件不满足时，不改变输出的状态。1.1.5 复位指令
复位（R）表示其前面的条件满足时，就复位到低，条件不满足时不改变状态。例如，I128.0和Q12.0满足条件时，Q12.7复位到低位，在PLC中的梯形图如图1-7所示，“复位”逻辑关系如表1-5所示。图1-7 复位指令表1-5 “复位”逻辑关系I128.0Q12.0Q12.700不变01不变10不变1101.1.6 数据传送指令（MOV）
如果想把模拟量AIW256放入存储器MW0中，PLC梯形图如图1-8所示。图1-8 数据赋值1.1.7 加法指令（ADD）
如果想把存储器MW2和MW4中的数值相加，结果放到数据块DB1的DBW0中去，PLC梯形图如图1-9所示。图1-9 数据加1.1.8 减法指令（SUB）
如果把MW6减去DB1.DBW2的结果存入MW8，PLC梯形图如图1-10所示。图1-10 数据减1.1.9 乘法指令（MUL）
如果把数据MW10乘MW0的结果存入MW2，PLC梯形图如图1-11所示。图1-11 数据乘1.1.10 除法指令（DIV）
如果把数据DB1.DBW4除以DB2.DBW4的结果存入DB3.DBW4，PLC梯形图如图1-12所示。图1-12 数据除1.1.11 计数器C（Counter）
如果I0.0每有一个上升沿脉冲，计数器C2加1，I0.1高则计数器清零，MW0存储当前的计数器值，计数器C2为加计数器，则PLC梯形图如图1-13所示。图1-13 加计数器
如果I0.0每有一个上升沿，计数器C2减1，I0.1高则计数器清零，I0.2高则将MW2中的数放入计数器，MW0存当前的计数器值，计数器C2为减计数器，PLC梯形图如图1-14所示。图1-14 减计数器1.1.12 定时器T（Timer）
如果M0.0和DB1.DBX2.0都为高，则定时器T4（3s）启动，T4（3s）到时间后，将M0.1复位，PLC梯形图如图1-15所示。图1-15 定时器1.1.13 大于等于（≥）
如果MW6大于或等于MW256则将M0.7置位，PLC梯形图如图1-16所示。图1-16 大于等于1.1.14 等于（＝）
如果内部数据区VW128里的数等于VW2，则把VW4放入VW100，PLC梯形图如图1-17所示。图1-17 等于1.1.15 小于（＜）
如果MW200里的数小于MW240里的数，则将Q12.7置位，PLC梯形图如图1-18所示。图1-18 小于1.1.16 大于（＞）
如果MW128大于MW0，则MW128减1，放回MW128，PLC梯形图如图1-19所示。图1-19 大于1.1.17 小于等于（≤）
如果MW64小于等于MW62，则MW8输出到模拟量AQW256，PLC梯形图如图1-20所示。图1-20 小于等于1.1.18 上升沿动作（P）
如果I0.0由低变高（有上升沿），则将Q0.7置高位，PLC梯形图如图1-21所示。图1-21 上升沿动作1.1.19 下降沿动作（N）
如果M0.0和M1.1由满足条件变为不满足条件（下降沿动作），则将MW8减1放回MW8，PLC梯形图如图1-22所示。图1-22 下降沿动作1.1.20 秒脉冲程序
有些PLC指令中，有专门的秒脉冲位，但是也有的PLC中没有秒脉冲，下面给出一个让M127.0每秒变高一次，并且只执行一次，时间的长短可以通过改变定时器时间来改变，PLC梯形图如图1-23所示。图1-23 秒脉冲程序
PLC程序的工作顺序是从上到下顺序执行的，程序执行到底后再返回到最上面的程序，本例梯形图中M127.0位，每秒变高一次，而此高状态只维持一个从上到下的PLC工作周期，M127.0又变为低，T0定时器重新计时开始；1s后，T0变高，M127.0变高，程序向下执行一直到底，M127.0一直是高状态，程序返回最顶端后再从上往下执行，由于M127.0为高，则T0停止计时工作，M127.0高则复位变低，T0变低，所以M127.0只维持一个程序循环。1.1.21 PID闭环控制
PLC中可以进行PID闭环控制，PLC的梯形图如图1-24所示，图中M0.0闭合时，PID控制开始。PID的数量依据PLC的不同而有所不同。在PLC中应用PID时，定义好输入地址、输出地址、设定值存放地址，再定义好P、I、D参数对应存放的数据块地址，以备人机界面或上位机上操作人员可以根据现场实际情况进行修改，然后把PID控制的正反作用（如加热和制冷控制）、采样周期、最大输出、最小输出等参数设定好（不同的PLC会有所不同），这时PID就可以使用了。图1-24 PID闭环控制1.2 编程器及快速熟悉编程的方法
PLC的编程器有两种，一种是小型手持式编程器，主要用于小型PLC的编程，如图1-25所示，将手持式编程器插到PLC上的编程口既可以直接编程（不同型号的PLC使用方法会有所不同，不过大同小异），另一种是用普通的PC装上编程软件进行编程，这种编程方式目前采用最多，为了现场调试方便，多数使用笔记本电脑作为编程器，编程软件为各PLC厂家的配套软件。很多厂家都有这两种编程装置，但是如果使用PLC厂家提供的编程PC价格可能会较高。图1-25 手持式编程器
一般手持式编程器是PLC生产厂家配套的设备，其连接简单明了，不需要过多的设置，但是程序查找和修改都较麻烦。目前使用较多的是用PC构成的编程器，因为其编程较灵活、方便。使用PC编程器时，首先应设置通信口、通信协议、通信转换器及所用PLC的类型等，只有通信连接正常后才可以进行下面的工作。
当编程器与PLC连接完成后，可以用下面的方法快速熟悉PLC编程：（1）先看PLC如何定义开关量输入，与开关量输入模块的位置关系怎样？如I0.0、I0.1等。（2）再看PLC如何定义开关量输出，与开关量输出模块的位置关系怎样？如Q12.0、Q12.1等。（3）然后，看PLC如何定义模拟量输入，与模拟量输入模块的位置关系怎样？如AIW256、PIW256等。（4）最后，看PLC如何定义模拟量输出，与模拟量输出模块的位置关系怎样？如AQW256、PQW256等。第2章西门子S7-200 PLC快速入门
目的
以S7-200为例，掌握小型可编程控制器的基本使用方法。
需要掌握的要领
●S7-200可编程控制器输入/输出信号的定义。
●S7-200可编程控制器的编程方法。2.1 S7-200系列PLC的外形
S7-200系列PLC的外形如图2-1所示。图2-1 S7-200系列PLC的外形2.2 中央处理单元（主模块）各部分的功能
S7-200系列PLC的中央处理单元（主模块）各部分的功能如图2-2所示。图2-2 S7-200的中央处理单元主模块各部分功能2.3 扩展模块的外形
S7-200系列PLC部分扩展模块的外形如图2-3所示。图2-3 部分扩展模块2.4 扩展模块的连接方法
S7-200系列PLC扩展模块的连接方法如图2-4所示。图2-4 扩展模块的连接方法
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]