德國西門子S7-200版PLC技術與套用理實一體化教程

《德國西門子S7-200版PLC技術與套用理實一體化教程》是2013年機械工業出版社出版的圖書,作者是高安邦 劉曼華 高家宏。

內容簡介,目錄,編輯推薦,

內容簡介

本書以德國西門子S7-200 PLC為樣機、基於“任務引領型課程”開發方法而編寫。它凸顯工學結合、學用一致、理實並重、“教、學、做”一體化的現代教學特色,從注重對職教學生進行高素質和高技能培養與提高的實用角度出發,將課程教學目標分解為11個學習任務:用PLC實現對電動機的“啟-保-停”控制;用PLC實現對電動機的正反可逆運行控制;用PLC實現對電動機/△減壓啟動控制;自動軋鋼機的PLC控制;小車自動往返運行的PLC控制;城市路口交通指揮燈的PLC控制;搶答器PLC的控制;搬運機械手PLC控制系統設計;典型工具機成套設備的PLC控制改造設計;PLC實現通信功能套用;PLC在溫度控制過程中的套用。每一個任務又科學構建了“任務引入、任務分析、知識連結、任務實施、知識擴展、技能拓展(做一做)、思維拓展、思考與練習”等多個環節,使學生完成資訊、計畫、決策、實施、檢查、評價等一個完整的工作過程;經過教師啟發式理論教學和學生們的強化實踐訓練,理實一體、師生互動,最終完成本課程的教學目標。本教程可作為職業教育院校相關專業教材及參考書;也適宜教學、科研和工礦企事業單位的工程技術人員學習參考,更是一部實用的自學專業教材。

目錄


前言
任務1用PLC實現對電動機的“啟-保-停”控制
【知識點】
【能力目標】
11任務引入
12任務分析
13知識連結
131繼電器控制基礎
132初識可程式序控制器(PLC)
133S7-200 PLC快速入門
134STEP7.Micro/WIN編程軟體簡介
135PLC最常用的幾條順控指令
14任務實施
141I/O分配
142繪製PLC硬體接線圖及硬體連線
143設計梯形圖程式
144電路工作過程分析
145程式的編寫、下載及運行調試
15知識擴展
151PLC硬體結構
152PLC的工作原理
153PLC的主要性能指標
154PLC的安裝與配線
16技能拓展
做一做:試進行一台電動機同時具有點動和長動控制的PLC改造設計
161控制要求
162操作過程
163評價標準
17思考與練習
任務2用PLC實現對電動機的正反轉可逆運行控制
【知識點】
【能力目標】
21任務引入
22任務分析
23知識連結
231S7-200PLC的13大編程元(器)件
232S7-200PLC其他幾條最常用的順控指令
233PLC梯形圖的編程規則與技巧
24任務實施
241I/O分配
242繪製PLC硬體接線圖及硬體連線
243設計PLC控制的流程圖
244使用編程軟體編寫用戶控制程式
25知識擴展
251升級版STEP7.Micro/WIN 4.0編程軟體的概述
252升級版STEP7.Micro/WIN 4.0編程軟體的使用
26技能拓展
做一做:試進行工具機工作檯自動循環控制的PLC改造設計、安裝與調試
261控制要求
262操作過程
263評價標準
27思考與練習
任務3用PLC實現對電動機Y/△減壓啟動控制
【知識點】
【能力目標】
31任務引入
32任務分析
33知識連結
331S7200系列PLC的定時器指令
332S7200系列PLC的計數器指令
333S7200系列PLC的邏輯堆疊操作指令
34任務實施
341I/O分配
342繪製PLC硬體接線圖及硬體連線
343設計梯形圖程式
344電路工作過程分析
35知識擴展
351電動機串電阻減壓啟動和反接制動電路的PLC綜合控制
352三級帶運輸機PLC控制
36技能拓展
做一做:試進行電動機單管能耗制動控制電路的PLC控制
361控制要求
362操作過程
363評價標準
37思維拓展與實例:3台電動機Y/△減壓正序啟動逆序停止的PLC綜合控制
38思考與練習
任務4自動軋鋼機的PLC控制
【知識點】
【能力目標】
41任務引入
42任務分析
43知識連結
431RS觸發器指令
432邊沿脈衝指令
433NOT和NOP指令
434結束及暫停指令
44任務實施
441I/O分配
442繪製PLC硬體接線圖及硬體連線
443設計梯形圖程式
444程式調試與運行
45知識擴展
451數據比較指令
452數據移位指令
46技能拓展
做一做:天塔之光的PLC控制
461控制要求
462操作過程
463評價標準
47思維拓展與實例
471水塔水位的PLC自動控制
472汽車清洗機的PLC自動控制
473採用比較指令實現對三級帶運輸機控制的PLC程式
474藝術彩燈的PLC控制
48思考與練習
任務5小車自動往返運行的PLC控制
【知識點】
【能力目標】
51任務引入
52任務分析
53知識連結
531順序控制與順序控制設計法
532狀態轉移圖
533S7-200 PLC的順序控制指令
54任務實施
541進行PLC的輸入/輸出點分配
542畫出PLC的硬體接線圖
543畫出小車往返控制的狀態圖
544畫出小車往返控制的順序功能圖,設計PLC順序控制梯形圖程式
545程式調試與運行
55知識擴展
551順序功能圖中轉換實現的基本規則
552繪製順序功能圖時的注意事項
553順序控制設計法的本質
554僅有兩步小閉環的處理
56技能拓展
做一做:兩種液體混合的PLC控制
561控制要求
562操作過程
563評價標準
57思維拓展與實例
571小車的複雜往返控制
572大小球分揀傳送設備的PLC控制
573三種液體混合的PLC控制
58思考與練習
任務6城市路口交通指揮燈的PLC控制
【知識點】
【能力目標】
61任務引入
62任務分析
63知識連結
631S7-200 PLC系統中常用的基本控制電路環節
632識讀PLC梯形圖和指令語句表的方法和步驟
64任務實施
641採用一般方法實現
642採用順序控制法實現
65知識擴展:PLC控制系統的設計
651PLC控制系統設計概要
652PLC的接口電路設計
653PLC的電源電路設計
66技能拓展
做一做:造粒機搖振的PLC控制設計
661控制要求
662設計過程
663評價標準
67思維拓展與實例
671城市交通燈的另一種PLC有序控制
672混凝土攪拌設備的PLC控制系統設計
68思考與練習
任務7四組搶答器的PLC控制
【知識點】
【能力目標】
71任務引入
72任務分析
73知識連結
731解碼和編碼指令
732七段顯示解碼指令
733跳轉指令
734循環指令
735調用子程式指令
736數據傳送指令
74任務實施
741I/O分配
742繪製PLC硬體接線圖及硬體連線
743編輯符號表
744設計梯形圖程式
745程式調試與運行
75知識擴展:PLC在工業套用中的若干注意問題
751PLC型號選擇與硬體配置的確定
752降低PLC控制系統硬體費用的方法
753提高PLC控制系統可靠性的措施
76技能拓展
做一做:簡易四層電梯PLC控制實踐
761簡要說明
762實驗板簡介
763簡易電梯的控制功能
764I/O分配表
765編寫PLC控制程式
766評價標準
77思維拓展與實例:較複雜四層電梯實驗模型的PLC控制實驗
771本實驗的宗旨
772電梯實驗模型結構簡介
773電梯控制要求
774輸入/輸出電纜信號與I/O分配
775電梯PLC控制可進行的實驗內容
776電梯PLC控制實驗的參考程式
78思考與練習
任務8搬運機械手PLC控制系統設計
【知識點】
【能力目標】
81任務引入
82任務分析
83知識連結
831時鐘指令
832表功能指令
833開關量控制系統的控制方式
834複雜控制系統的設計方法
84任務實施
841PLC機型選擇與I/O分配
842建立記憶體變數分配表
843PLC控制程式設計
85知識擴展
851增/減指令
852乘/除指令
853數據類型轉換指令
854PID迴路指令
855模擬量輸入/輸出模組(EM235)
86技能拓展
做一做:雙恆壓無塔供水PLC控制系統設計
861雙恆壓無塔供水的工藝過程
862系統的控制要求
863控制系統的I/O點及地址分配
864PLC系統選型
865系統的電氣控制原理圖
866系統控制程式設計
867評價標準
87思維拓展與實例:具有多工況選擇功能的搬運機械手PLC控制系統設計
88思考與練習
任務9典型工具機成套設備的PLC控制改造設計
【知識點】
【能力目標】
91任務引入
92任務分析
93知識連結
931C650型普通臥式車床的電氣控制系統
932利用PLC對工具機控制進行技術改造的基本思路
933利用PLC對工具機控制進行技術改造的常用方法
934將工具機電路圖轉換成為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖的主要步驟
935識讀和分析工具機PLC控制梯形圖和語句表程式的常用方法和主要步驟
94任務實施
941PLC的I/O配置及接線
942C650臥式工具機PLC控制的梯形圖程式
943電路工作過程分析
95知識擴展:C5225型立式車床的PLC控制改造設計
951C5225型立式車床的機械結構和主要運動
952電控特點及拖動要求
953C5225型立式車床的電氣控制電路圖
954C5225型立式車床PLC控制系統設計
96技能拓展
做一做:Z3040搖臂鑽床的PLC控制改造設計
961控制要求
962操作過程
963評價標準
97思維拓展與實例
971B2012A型龍門刨床的電氣與PLC控制
972組合工具機的電氣與PLC控制系統設計
98思考與練習
任務10PLC實現通信功能套用
【知識點】
【能力目標】
101任務引入
102任務分析
103知識連結
1031通信技術簡介
1032通信參數設定
1033網路讀/寫命令
1034網路讀/寫命令嚮導
104任務實施
1041利用NETR/NETW指令編程實現
1042使用指令嚮導實現
105知識拓展
1051西門子的工業自動化通信網路
1052S7200的串列通信網路
1053S7200的通信指令
106技能拓展
做一做:PLC與印表機的通信
1061S7200與印表機的連線圖
1062PLC與印表機的通信程式
1063評價標準
107思維拓展與實例
1071多台S7200PLC實現PPI通信
1072利用S7200的自由通信口從條形碼接收數據
1073利用S7200的自由通信口控制數據機
1074利用S7200的自由通信口向上位機傳送實時信息
108思考與練習
任務11PLC在溫度控制過程中的套用
【知識點】
【能力目標】
111任務引入
112任務分析
113知識連結
1131高速計數器
1132子程式
1133中斷服務程式
114任務實施
1141確定外圍I/O設備
1142選定PLC型號,編制編程元件地址分配表
1143畫出PLC接線圖
1144設計PLC控制程式
115知識擴展:TD 200文本顯示和操作界面簡介
1151TD 200概述
1152TD 200的組態
1153TD 200的操作
1154TD 200套用舉例
116技能拓展
做一做:養護窯中溫度的桌球控制系統設計
1161控制要求
1162硬體設計
1163程式設計
1164評價標準
117思維拓展與實例
1171養護窯的PWM控制系統設計
1172養護窯的PID控制系統設計
118思考與練習
附錄
附錄AS7-200 PLC參考信息
附錄BS7-200系列PLC的系統配置
附錄CS7-200系列PLC的常用指令
附錄DS7-200特殊存儲器(SM)標誌位
附錄ES7-200的錯誤代碼
附錄FS7-200的SIMATIC指令集速查簡表
參考文獻

編輯推薦

本教程是國家重點職業示範學校建設“十二五”規劃教材和精品課程配套教材,是海南省三亞高級技工學校所承擔的國家職業教育改革發展示範學校建設計畫項目(項目編號:HN201002)任務書中的重點建設任務之一。PLC是一種新型的具有極高可靠性的通用工業自動化控制裝置。它以微處理器為核心,有機地將計算機技術、微電子技術、自動化控制技術及通信技術融為一體。它可以取代傳統的“繼電器-接觸器”控制系統實現邏輯控制、順序控制、定時、計數等各種功能,大型高檔PLC還能像微型計算機(PC)那樣進行數字運算、數據處理、模擬量調節以及聯網通信等。它具有高可靠性、靈活通用、編程簡單、使用方便、控制能力強、易於擴展等優點,是當今工業控制的主要手段和重要的自動化控制設備,已廣泛套用於機械製造、工具機、冶金、採礦、建材、石油、化工、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、環境保護等各行各業,已在全球形成了強大的產業市場;已經分別超過了DCS、智慧型控制儀表、IPC等工控設備的市場份額。可以說,到目前為止,無論從可靠性上,還是從套用領域的廣度和深度上,還沒有任何一種控制設備能夠與PLC相媲美。在工業控制領域,PLC技術與數控技術、CAD/CAM以及機器人技術是現代工業生產自動化的四大支柱並躍居榜首;尤其在機電一體化產品中的套用更越來越廣泛,已成為改造和研發機電一體化產品最理想的首選控制器;其套用的深度和廣度也代表了一個國家工業現代化的先進程度。隨著中國日趨成為世界的加工中心,各類加工基地的建設,生產線、加工設備和加工中心的啟用,PLC工程控制系統的套用還將進一步擴大。因此,學習PLC系統的意義十分重大,用好PLC的意義更為深遠;學用PLC技術來實現對現代工程設備的穩定可靠控制、提升產品的競爭力,已成為目前推動這一技術發展的主要驅動力量。也是當今職業教育機電類學生必須要掌握的一項崗位技能。本教程的編寫充分體現了職業教育的特點和理實一體化課程的內涵。它以實踐操作的素質能力培養為主線,貫徹理論知識 “以實用為主、服務於實踐”的教學原則。從培養PLC技工和技師的角度出發,按照“綜合的技術套用能力”的要求,以就業崗位為引導,將教學目標設計為11個相對獨立又完整的項目(學習單元),即用PLC實現對電動機的“啟-保-停”控制;用PLC實現對電動機的正反可逆運行控制;用PLC實現對電動機/△減壓啟動控制;自動軋鋼機的PLC控制;小車自動往返運行的PLC控制;城市路口交通指揮燈的PLC控制;搶答器PLC的控制;搬運機械手PLC控制系統設計;典型工具機成套設備的PLC控制改造設計;PLC實現通信功能套用;PLC在恆溫控制過程中的套用。遵從成長規律,任務從簡單到複雜,知識由基礎到實用,技能從基本到綜合,實現理論知識與實踐知識的綜合,讓技能和知識“骨肉相連”。每一個任務又科學構建了“任務引入、任務分析、知識連結、任務實施、知識擴展、技能拓展(做一做)、思維拓展、思考與練習”等多個環節,使學生完成資訊、計畫、決策、實施、檢查、評價等一個完整的工作過程;搭建了“指導優先和構建優先融合”的架構;任務典型真實,每一個任務有著不同技能與知識要求,在工作任務的首段清晰地表達,明確任務,明確要求,帶著任務學習,由相應實踐設備完成任務,學習成就感強,整個任務的完成,形成較全面與系統的編程控制系統設計能力。同時也方便因材施教,根據學生的不同層次,靈活選用不同的工作任務(學習單元),設計構建不同的教學過程。本教程的編寫是三亞高級技工學校創建國家級重點技術學校、國家中等職業教育改革發展示範建設學校、國家高技能人才培養示範基地的標誌性成果之一;也是三亞高級技工學校“十二五”新一輪發展規劃所確定的“傾力打造職業航母,著手申辦三亞技師學院和三亞職業技術學院,大力開展理實一體化教學,創建精品課程和樣板教材”之急需。該教程的編寫既是編者多年來從事教學研究和科研開發實踐經驗的概括和總結,又博採了目前各教材和著作之精華,參加該教程編寫工作的有高安邦教授(策劃、選題、立項、制定編寫大綱、前言、任務10、附錄和參考文獻等)、劉曼華高級講師/高級技師(任務9、11)、高家宏高級實習指導教師(任務7、8)、高鴻升講師/工程師(任務5、6)、杜開星助講(任務1、2)、王海麗助講(任務3、4)。全書由海南省三亞高級技工學校特聘教授、哈爾濱理工大學教授、碩士生導師高安邦主持編寫和負責統稿;聘請了曾榮獲全國職教突出貢獻獎及中國技工院校傑出校長稱號的海南省三亞高級技工學校校長石磊、榮獲了2012年第十一屆國家技能人才培育突出貢獻獎的副校長張曉輝、人事處長董澤斯進行審稿和作序,他們對本書的編寫提供了大力支持並提出了寶貴的編寫意見;淮安信息職業技術學院的碩士/青年講師楊帥、薛嵐、陳銀燕、關士岩、陳玉華、畢潔廷、趙冉冉、劉曉艷、王玲、姚薇和學生邱少華、王宇航、馬鑫、邱一啟、張紡、武婷婷、司雪美、朱穎、陸智華、余彬等也為本書做了大量的輔助性工作;在此表示最衷心的感謝!該書的編寫得到了海南省三亞高級技工學校、哈爾濱理工大學、淮安信息職業技術學院的大力支持,在此也表示最真誠的感激之意!任何一本新書的出版都是在認真總結和引用前人知識和智慧的基礎上創新發展起來的,本書的編寫無疑也參考和引用了許多前人優秀教材與研究成果的結晶和精華。在此向本書所參考和引用的資料、文獻、教材和專著的編著者表示最誠摯的敬意和感謝!鑒於編者的水平和經驗有限,書中錯誤、疏漏、不足之處肯定不少,懇請讀者和專家們不吝批評指正,以便今後更好地完善、充實和提高。

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