电气控制及PLC应用技术/21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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董海棠，周志文 编

图书标签:

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• PLC
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• 高等教育
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• 工业控制
• 可编程逻辑控制器
• 电工技术

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115307927

版次：1

商品编码：11226468

包装：平装

丛书名： 21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材

开本：16开

出版时间：2013-05-01

页数：207

字数：333000

正文语种：中文版

内容简介

　　《21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材：电气控制及PLC应用技术》以大学本科教育工科类专业为背景，内容以电气控制系统和PLC应用技术为主，系统且有重点地介绍常用低压电器的使用方法，电气控制线路分析方法以及S7-300 PLC在电气控制系统中的应用。
　　全书共分8章，内容包括常用低压电器、电气控制线路基础、典型生产机械电气控制线路分析、可编程控制器概述、S7-300 PLC的硬件与组态、S7-300 PLC的指令系统与应用、S7-300 PLC程序设计方法、S7-300 PLC的通信与网络等。
　　《21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材：电气控制及PLC应用技术》可作为高等院校电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器、电力系统自动化、机械设计制造及其自动化等相关专业教材，也可作为电力系统领域的广大工程技术人员和科技工作者的学习参考书。

内页插图

目录

绪论
第一章 常用低压电器
第一节 电器的基本知识
一、电器的定义和分类
二、电磁式电器
三、电器的触点系统
四、电弧的产生及灭弧方法
第二节 开关电器
一、刀开关
二、低压断路器
第三节 熔断器
一、熔断器的结构
二、熔断器的分类
三、熔断器的选择
第四节 主令电器
一、控制按钮
二、行程开关
三、接近开关
四、组合开关
第五节 接触器
一、接触器的结构及工作原理
二、直流接触器
三、交流接触器的技术参数
四、接触器选择
五、接触器常见故障分析
第六节 继电器
一、电磁式继电器
二、时间继电器
三、热继电器
四、速度继电器
五、液位继电器
习题与思考题

第二章 电气控制线路基础
第一节 电气控制系统图
一、电气图中的图形符号、文字符号和接线端子标记
二、电气控制原理图
三、电器元件布置图
四、电气元件接线图
第二节 三相笼型异步电动机全压启动控制
一、全压启动控制线路
二、点动控制与连续控制线路
三、正反转控制线路
四、自动往复控制电路
五、多点控制系统
六、顺序控制电路
第三节 三相笼型异步电动机降压启动控制
第四节 三相笼型异步电动机速度控制线路
第五节 三相异步电动机的制动控制
一、反接制动控制线路
二、能耗制动控制线路
第六节 电动机控制的保护环节
一、短路保护
二、过载保护
三、过电流保护
四、零电压和欠电压保护
第七节 电气控制线路的简单设计法
一、简单设计法介绍
二、简单设计法设计举例
习题与思考题

第三章 典型生产机械电气控制线路分析
第一节 电气控制线路分析基础
一、电气控制线路分析的内容与要求
二、电气原理图阅读分析的方法与步骤
第二节 C650卧式车床的电气控制线路分析
一、机床的主要结构和运动形式
二、电力拖动及控制要求
三、电气控制线路分析
四、C650卧式车床电气控制线路的特点
第三节 T68型卧式镗床电气控制线路分析
一、主要结构和运动形式
二、电力拖动形式和控制要求
三、电气控制线路分析
四、T68型卧式镗床电气控制线路的特点
第四节 X62W型卧式万能铣床电气控制线路分析
一、主要结构与运动分析
二、电力拖动和控制要求
三、电气控制线路分析
四、X62W卧式万能铣床电气控制线路的特点
习题与思考题

第四章 可编程控制器概述
第一节 PLC的概念
一、PLC的产生和定义
二、PLC的特点
三、PLC的分类
四、PLC的应用
第二节 PLC的结构和工作原理
一、PLC的结构
二、PLC的工作原理
第三节 PLC的编程语言
习题与思考题

第五章 S7-300 PLC的硬件与组态
第一节 S7-300 PLC的系统结构
一、S7-300 PLC的系统组成
二、S7-300 PLC的模块简介
三、将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理值
四、I/Ｏ模块的地址分配
第二节 STEP 7编程软件的使用
一、SIMATIC管理器
二、项目的创建
三、STEP 7与PLC通信连接的组态
四、硬件组态
五、生成梯形图
六、用PLCSIM调试程序
习题与思考题

第六章 S7-300 PLC的指令系统与应用
第一节 S7-300编程基础
一、数制
二、数据类型
三、S7-300 PLC的存储区
四、CPU中的寄存器
五、寻址方式
第二节 位逻辑指令
一、触点与线圈指令
二、置位和复位指令
三、RLO边沿检测指令
四、RS与SR触发器指令
五、触点信号边沿检测指令
第三节 定时器和计数器指令
一、定时器
二、定时器指令
三、计数器指令
第四节 数据处理功能指令
一、传送指令
二、比较指令
三、转换指令
四、数学运算指令
五、移位指令
六、字逻辑运算指令
七、状态位指令
第五节 控制指令
一、逻辑控制指令
二、程序控制指令
三、主控继电器指令
四、数据块指令
习题与思考题

第七章 S7-300 PLC程序设计方法
第一节 STEP 7的程序结构
一、S7 CPU中的程序
二、STEP 7用户程序结构
第二节 S7-300 PLC的应用系统设计
一、PLC应用系统设计的内容和步骤
二、应用实例设计
习题与思考题

第八章 S7-300 PLC的通信与网络
第一节 数据通信
一、数据通信的概念
二、数据传送方式
三、串行通信
四、网络通信协议
五、工业局域网
第二节 西门子PLC的通信网络
一、西门子PLC网络概述
二、网络通信方法
第三节 MPI网络通信技术
第四节 工业以太网通信技术
第五节 PROFIBUS通信技术
一、现场总线的主要类型与特点
二、PROFIBUS（过程现场总线）
三、PROFIBUS的物理结构
四、CPU31x-2DP之间的DP主从通信
习题与思考题
参考文献

前言/序言

智慧电气时代的基石：探索自动化控制的奥秘与实践 在日新月异的工业4.0浪潮席卷全球的今天，自动化、智能化已经成为现代工业发展的核心驱动力。从精密制造的生产线到复杂能源系统的调度，再到智慧城市的构建，这一切的背后都离不开强大的电气控制技术和灵活可靠的Programmable Logic Controller（PLC）的应用。本书旨在深入浅出地剖析电气控制系统的原理，全面阐述PLC在工业自动化领域的核心价值与广泛应用，为电气工程与自动化领域的莘莘学子、广大工程技术人员以及对智慧制造感兴趣的读者，构筑起坚实的理论基础和宝贵的实践经验。 第一章：电气控制系统的基础理论与核心元件 本章将带领读者回归电气控制的本源，系统梳理其发展脉络，明确其在现代工业体系中的关键地位。我们将从最基础的电气知识讲起，包括电学基本定律（欧姆定律、焦耳定律等）、交流与直流电的特性、电能的产生与传输等，为后续内容的理解打下坚实基础。 随后，我们将重点聚焦于构成电气控制系统的核心元件，并对其工作原理、技术参数、选型依据以及在实际应用中的注意事项进行详细讲解。 接触器与继电器： 它们是电气控制中最基础的开关元件，也是实现电路通断控制和逻辑功能的核心。我们将详细介绍接触器和继电器的结构、线圈参数、触点类型（常开、常闭）、动作特性（吸合、释放时间）以及它们在不同控制回路中的应用，例如启动、停止、联锁、延时等。读者将了解如何根据负载电流、电压等级和控制要求选择合适的接触器和继电器，并掌握其接线方法和安全注意事项。 断路器与熔断器： 作为电气安全的第一道防线，断路器和熔断器对于保护电气设备免受过载和短路损坏至关重要。我们将深入探讨不同类型的断路器（如空气断路器、塑壳断路器、微型断路器）和熔断器的原理、分断能力、脱扣特性，并讲解如何根据保护对象和系统容量进行准确选型，以及它们的安装、调试与维护。 开关与按钮： 这些最直观的人机交互元件，是实现手动控制的关键。我们将区分不同类型的开关（如万能转换开关、行程开关、接近开关、限位开关）和按钮（如启动按钮、停止按钮、急停按钮），解析它们的触点形式、防护等级和使用场景。特别地，对于非接触式的接近开关（电感式、电容式、光电式、磁性式）和行程开关，我们将详细讲解其工作原理、检测距离、响应速度和抗干扰能力，为实现自动化检测与定位奠定基础。 电磁阀与气动/液压执行元件： 电气控制的最终目的是驱动机械运动，而电磁阀则是连接电气信号与气动/液压执行元件的桥梁。本节将深入介绍电磁阀的结构、工作原理（二位二通、二位三通、二位五通等）、电压等级、功率消耗和响应时间。在此基础上，我们将简要介绍气缸、油缸等执行元件，阐述它们如何接收电磁阀的控制信号，并实现直线或旋转运动，从而完成实际的机械动作。 指示灯与报警器： 作为系统状态的可视化反馈，指示灯和报警器对于操作人员监控设备运行状态、及时发现异常至关重要。我们将介绍不同颜色、形状和发光原理的指示灯，以及声音和光学的报警器，并讲解它们在电气控制回路中的典型接线方式。 传感器技术简介： 随着自动化程度的提高，传感器在电气控制系统中扮演着越来越重要的角色。本章将对各类常用传感器进行初步介绍，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器、速度传感器等，并简要说明它们的工作原理和在不同工业场景下的应用，为后续更深入的PLC集成应用打下铺垫。 第二章：PLC（可编程逻辑控制器）的工作原理与基本指令 步入电气控制的智能化时代，PLC无疑是最核心的“大脑”。本章将系统揭示PLC的内部结构、工作机制以及其强大的逻辑控制能力。 PLC的结构与组成： 我们将详细解析PLC的五大部分：中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、EEPROM）、输入模块、输出模块以及电源模块。通过剖析CPU的工作周期（扫描方式、执行指令），存储器的作用（存储程序、数据），输入/输出模块的电气接口特性（电压、电流、隔离），读者将对PLC的整体架构有一个清晰的认识。 PLC的编程语言： 掌握PLC编程是应用的关键。本章将重点介绍IEC 61131-3国际标准定义的几种主流编程语言，并以最常用、最直观的梯形图（LD）为例，进行详细讲解。 梯形图（Ladder Diagram, LD）： 模拟电气继电器控制电路的图形化语言，易于电气工程师理解和接受。我们将讲解基本触点（常开、常闭）、线圈、定时器、计数器等基本指令的符号、功能和应用。 指令表（Instruction List, IL）： 类似汇编语言的文本式编程语言，执行效率高。 结构化文本（Structured Text, ST）： 类似高级语言（如Pascal）的文本式编程语言，适合复杂算法和数据处理。 顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）： 图形化编程语言，适合顺序控制和状态机设计。 功能块图（Function Block Diagram, FBD）： 图形化编程语言，适合流程控制和重复性功能的实现。 我们将重点演示如何使用梯形图实现基本的逻辑运算（AND、OR、NOT）、位移操作、数据传输等。 PLC的常用指令详解： 除了基本的逻辑指令，PLC还提供了一系列强大的功能指令。 定时器（Timers）： 包括接通延时定时器（TON）、断开延时定时器（TOF）、闪烁定时器（TP）等，用于实现各种延时控制和周期性动作。 计数器（Counters）： 包括加计数器（CTU）、减计数器（CTD）、加减计数器（CTUD）等，用于实现计数、分度、累计等功能。 比较指令： 如大于（>）、小于（<）、等于（=）、大于等于（>=）、小于等于（<=）、不等于（<>），用于实现数据的比较和判断。 数学运算指令： 如加（ADD）、减（SUB）、乘（MUL）、除（DIV）、取模（MOD）等，用于实现数值计算。 数据传送指令： 如移动（MOV）、传送（XCHG）、数据块传送（CPY）等，用于实现数据在不同存储区域之间的传输。 位操作指令： 如位置位（SET）、位复位（RST）、翻转（INV）等，用于直接对单个位进行操作。 特殊功能指令： 如中断指令、通信指令、PID控制指令等，为实现更高级的功能提供支持。 我们将通过大量具体的案例，演示这些指令的用法和组合应用，帮助读者掌握PLC的编程技巧。 PLC的I/O接口与数据交换： 详细讲解PLC的数字量输入/输出（DI/DO）、模拟量输入/输出（AI/AO）模块的特性，以及它们如何与外部设备进行信号的采集与输出。同时，介绍PLC与上位机、其他PLC之间的数据交换方式，如串行通信（RS-232, RS-485）、以太网通信等。 第三章：PLC在典型电气控制系统中的应用实践 理论联系实际是掌握PLC应用的关键。本章将通过一系列典型的工业控制场景，展示PLC的强大功能和灵活应用。 电机起停与正反转控制： 这是最基础的电机控制应用。我们将演示如何使用PLC实现各种电机的启动、停止、点动、连续运行、互锁控制，以及正转、反转的切换。 流水线生产线控制： 模拟生产线上的物料输送、工件定位、加工、检测等环节，演示如何使用PLC协调多个执行机构，实现自动化生产流程。我们将重点讲解如何利用传感器和PLC的逻辑控制，实现对产品位置、状态的判断和动作的触发。 输送带速度与方向控制： 演示如何通过PLC控制变频器，实现输送带速度的无级调节和方向的切换，满足不同生产需求。 液压/气动系统的PLC控制： 结合电磁阀的介绍，详细演示PLC如何控制气动或液压系统，实现复杂机械动作的精确控制，例如冲压、抓取、搬运等。 注塑机、包装机等专用设备控制： 以具体的工业设备为例，分析其控制系统的构成，讲解PLC如何在这些设备中实现温度控制、位置控制、时间控制、顺序控制等关键功能。 物料提升与搬运系统控制： 演示PLC在起重机、升降机、AGV（自动导引车）等物料搬运设备中的应用，实现安全、高效的物料调度。 楼宇自动化与智能家居初步应用： 简要介绍PLC在控制照明、空调、安防系统等方面的应用，展现其在提升生活品质和节能环保方面的潜力。 第四章：PLC控制系统的设计、调试与维护 一个完整的PLC应用项目，不仅仅是编写程序，更包含了系统设计、调试以及长期的维护。 PLC控制系统的设计流程： 从需求分析、系统方案设计、硬件选型、PLC程序设计、接线图绘制到最终的安装调试，我们将梳理出完整的PLC控制系统设计流程。 PLC程序设计原则与技巧： 强调模块化编程、结构化设计、注释的重要性，以及如何编写可读性强、易于维护的PLC程序。 PLC系统的调试方法： 讲解在线调试、离线仿真、故障查找与排除等常用的调试技术，帮助读者快速定位和解决程序及硬件问题。 PLC系统的故障诊断与维护： 介绍PLC常见的故障现象（如程序错误、硬件故障、通信异常），以及相应的诊断方法和维护措施，确保系统的稳定运行。 PLC系统的安全与可靠性： 探讨PLC系统的抗干扰设计、电源保护、程序备份、权限管理等，确保系统的安全可靠运行。 第五章：PLC的高级应用与发展趋势 本章将带领读者展望PLC技术的未来，了解其更广泛的应用和新兴的发展方向。 PID调节在PLC中的应用： 深入讲解比例-积分-微分（PID）控制原理，并演示如何在PLC中实现PID算法，用于温度、压力、流量等过程量的精确闭环控制。 PLC与上位机/HMI的集成： 介绍人机界面（HMI）的作用，以及如何利用HMI实现PLC数据的可视化显示、参数设置、报警管理和操作监控。讲解PLC与SCADA（数据采集与监控系统）的集成应用。 PLC的网络通信与分布式控制： 深入探讨各种工业通信协议（如Modbus TCP/IP, Profinet, EtherNet/IP等），以及如何构建基于网络的分布式控制系统，实现多PLC协同工作。 PLC在机器人与运动控制中的应用： 简要介绍PLC在协调多轴运动、轨迹规划等方面的应用，以及与伺服驱动器、步进电机等运动控制组件的配合。 PLC在工业物联网（IIoT）中的角色： 探讨PLC如何作为IIoT数据采集与控制的节点，实现设备互联、数据分析与远程监控，为智能制造提供支持。 PLC技术的未来发展趋势： 展望PLC在人工智能、边缘计算、云平台等新兴技术融合下的发展方向，例如更加智能化的自学习、自优化能力，以及与大数据、云计算更紧密的结合。 本书力求以严谨的学术态度、清晰的逻辑结构、丰富的案例分析，帮助读者深刻理解电气控制及PLC应用技术的精髓。我们相信，通过对本书的学习，读者不仅能够掌握扎实的理论知识，更能获得宝贵的实践经验，为在蓬勃发展的智慧电气时代大展宏图打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对新兴技术充满好奇心的爱好者，尤其对能够赋能现代工业的自动化技术着迷。近期，我了解到“21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材”系列，并对其中一本名为《电气控制及PLC应用技术》的书籍产生了浓厚的兴趣。虽然我并非专业人士，但我对电气控制背后的逻辑和PLC在自动化生产中的作用充满好奇。我希望这本书能够用一种相对易于理解的方式，向我介绍电气控制的基本原理，比如电路的设计、继电器控制、接触器控制等，并进一步解释PLC是如何取代这些传统控制方式的，以及它在功能上和效率上的优势。我希望书中能够包含一些实际应用场景的描绘，比如在智能家居、交通信号控制，甚至是机器人制造等领域，PLC是如何发挥其作用的。我期待通过阅读这本书，能够对自动化技术有一个初步但清晰的认识，了解它是如何让我们的生活和生产变得更加智能和高效的。这本书的名字本身就充满了“技术”和“应用”的气息，这正是我所寻求的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑为电气工程与自动化领域的学习者们注入了一股新鲜的血液。我本身是一名在读的电气工程专业学生，在学习过程中，一直对如何将理论知识与实际工程应用紧密结合感到困惑。市面上虽然不乏相关书籍，但很多要么过于理论化，要么又过于浅显，难以满足我们既要深入理解原理，又要掌握实际操作的需求。这本书的书名——“电气控制及PLC应用技术”，一下子就抓住了我的痛点。从书名来看，它似乎能够很好地弥合理论与实践之间的鸿沟，将抽象的电气控制概念，通过具体的PLC技术进行落地。我特别期待书中能够深入讲解不同类型PLC的硬件构成、指令系统，以及如何针对具体的工业场景设计和实现控制逻辑。例如，在工厂自动化生产线中，如何利用PLC实现电机的启停控制、速度调节、位置检测，甚至更复杂的联动控制，这些都是我非常感兴趣的内容。希望书中能够提供详实的案例分析，让我能够通过实际操作来加深理解，而不是仅仅停留在书本知识的层面。毕竟，作为未来的工程师，我们需要的不仅仅是知识的储备，更是解决实际问题的能力。这本书的出现，让我看到了掌握这些关键技能的希望。

评分☆☆☆☆☆

在人工智能和物联网的浪潮下，电气工程与自动化领域的创新步伐从未停止。我是一名对前沿技术保持关注的行业观察者，经常会搜集相关领域的权威教材和专业书籍，以期把握行业的发展脉络。这本书的副标题——“21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材”，以及其核心内容“电气控制及PLC应用技术”，都表明了它是一本具有前瞻性和指导性的著作。我希望这本书能够不仅仅停留在基础知识的讲解，更能展现出电气控制与PLC技术在当前以及未来发展趋势中的地位和作用。例如，它是否能够探讨如何将PLC与新兴的传感器技术、大数据分析、甚至人工智能算法相结合，以实现更高级别的智能制造和工业互联网应用？书中是否能够涉及到一些最新的PLC硬件平台和软件开发环境，以及它们在实际工程中的部署案例？我希望这本书能够为我提供一个宏观的视角，让我了解这一领域是如何与时俱进，并在未来的科技发展中扮演越来越重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在工业自动化领域摸爬滚打多年的技术人员，我一直在寻找一本能够系统梳理电气控制原理并深入解析PLC应用的书籍。我曾参与过许多项目的实施，深知高效、可靠的电气控制系统对于工业生产的重要性。而PLC（可编程逻辑控制器）作为现代工业自动化控制的核心，其应用技术的发展日新月异。这本书的书名，直接点明了其内容的核心——“电气控制及PLC应用技术”，这让我看到了它能够为我提供一个更加全面和深入的视角。我尤其关注书中对于先进的PLC编程方法、诊断技术以及故障排除策略的阐述。在实际工作中，我们常常会遇到各种复杂的控制需求，需要根据具体工况进行灵活的程序设计和优化。同时，系统的稳定性和故障处理能力也是至关重要的。我希望这本书能够提供一些实用的技巧和经验，例如如何编写更高效、更易于维护的PLC程序，如何利用PLC的诊断功能快速定位和解决问题，以及如何应对不同品牌的PLC在集成和兼容性方面的挑战。这本书的出现，让我看到了一个提升自身技术水平、应对未来挑战的契机。

评分☆☆☆☆☆

我是一名来自一线生产部门的基层技术主管，我们车间使用了大量的自动化设备，其中PLC是核心的控制单元。尽管我们日常工作中频繁接触PLC，但很多时候我们更多的是依赖既有的程序和设备操作手册。我一直希望能够深入理解PLC的底层原理和电气控制的精髓，这样才能在设备出现故障时，更快速、更准确地找到问题根源，而不是仅仅停留在表面操作。这本书的书名——《电气控制及PLC应用技术》，正好满足了我的这一需求。我期待书中能够详细讲解PLC的扫描周期、中断处理、数据存储等内部工作机制，以及如何根据实际的工艺流程，设计出稳定可靠的控制逻辑。我希望书中能够提供一些实用的调试技巧，例如如何使用PLC的监控软件进行在线监测和参数调整，如何编写具有良好可读性和可维护性的程序，以及如何进行有效的故障诊断和排除。我希望通过这本书，能够显著提升自己对PLC技术的理解深度和解决实际问题的能力，为车间的生产效率和设备稳定性做出更大的贡献。

评分☆☆☆☆☆

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好好学习，天天向上，就是这样

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