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第1章 自动化及PLC控制系统简介1

1.1控制系统概述2

1.1.1过程概述2

1.1.2人工控制3

1.1.3自动化系统的组成5

1.2硬连接系统概述6

1.2.1常规继电器6

1.2.2继电器逻辑系统8

1.2.3控制继电器应用9

1.2.4电机磁力启动器10

1.2.5保持和去保持控制继电器12

1.3 PLC概述13

1.3.1什么是PLC13

1.3.2 PLC的历史15

1.3.3 PLC的结构19

1.3.4硬连接系统改造20

1.3.5 PLC梯形图21

1.3.6电机的人工/自动控制21

1.3.7 S7-1200教学套件配置23

1.3.8过程控制的选择25

习题与实验27

第2章PLC逻辑编程基础39

2.1 PLC硬件结构40

2.1.1 S7-1200处理器40

2.1.2 CPU工作状态41

2.1.3通信模块41

2.1.4信号板41

2.1.5 I/O模块42

2.1.6供电电源43

2.1.7 S7-1200PLC存储器配置44

2.1.8存储器地址及程序存储44

2.2梯形图47

2.2.1 PLC I/O终端连接48

2.2.2 PLC布尔指令49

2.2.3移位及循环移位指令51

2.2.4程序控制指令52

2.3顺序逻辑和组合逻辑指令54

2.3.1置位-复位触发指令54

2.3.2置位、复位输出指令55

2.3.3上升沿与下降沿指令56

2.3.4逻辑门和真值表57

2.3.5组合逻辑指令60

2.3.6梯形图编程举例62

习题与实验65

第3章 定时器和计数器程序设计83

3.1定时器基础84

3.1.1延时导通定时器84

3.1.2延时关断定时器87

3.1.3时间累加器（记忆-累加定时器）89

3.1.4定时器应用举例90

3.2计数器基础95

3.2.1增计数器95

3.2.2减计数器97

3.2.3增减计数器99

3.2.4计数器应用举例101

3.3特殊定时指令102

3.3.1脉冲发生器/脉冲定时器102

3.3.2单稳态指令103

3.3.3单稳态指令应用举例104

3.3.4计数器应用举例104

习题与实验108

第4章 数学、传送、比较指令119

4.1数学运算指令120

4.1.1编号系统120

4.1.2西门子S7-1200 PLC的数据和计数表示法121

4.1.3常用数学运算指令122

4.1.4 MOVE指令和TRANSFER指令130

4.2比较指令132

4.2.1相等、大于及小于指令133

4.2.2在范围指令和超范围指令134

4.3工业应用举例139

4.3.1 过程控制常见任务139

4.3.2小型工业过程控制应用143

习题与实验147

第5章 设备配置与人机界面155

5.1设备及PLC/HMI配置156

5.1.1西门子S7-1200 PLC硬件准备156

5.1.2PLC/HMI配置157

5.2HMI161

5.2.1通信基础161

5.2.2PROFINET与以太网协议162

5.2.3 HMI编程163

5.3监视和控制178

5.3.1分布式控制系统过程描述178

5.3.2过程控制系统I/O配置178

5.3.3水泵站控制梯形图设计179

5.3.4 HMI-PLC应用举例186

习题与实验189

第6章 过程控制系统设计与故障诊断197

6.1过程控制系统概述（层次1）198

6.1.1过程描述198

6.1.2自动化控制系统的层级199

6.1.3控制系统组件199

6.2过程控制实施（层次2）200

6.2.1I/O表200

6.2.2数据采集和闭环控制201

6.2.3项目逻辑框图和梯形图模块201

6.2.4控制系统文档初稿202

6.2.5程序文档中的交叉引用203

6.3过程控制系统校验和启动（层次3）204

6.3.1强制赋值校验205

6.3.2观察表校验209

6.3.3交叉引用、程序状态和系统诊断校验211

6.4系统校验和故障排除222

6.4.1静态校验222

6.4.2安全标准和预防措施223

6.5安全措施应用举例225

习题与实验227

第7章 仪表与过程控制233

7.1仪表基础234

7.1.1传感器基础234

7.1.2模拟传感器234

7.1.3数字传感器235

7.2过程控制单元235

7.2.1测量单元基础236

7.2.2过程控制变量237

7.2.3信号调理238

7.2.4信号传输238

7.3信号变换238

7.3.1 A /D转换239

7.3.2 D/A转换240

7.3.3分辨率和量化误差241

7.4过程控制系统242

7.4.1控制过程242

7.4.2被控变量243

7.4.3控制策略与控制类型243

7.4.4过程控制闭环245

7.4.5控制系统偏差量化246

7.4.6控制系统暂态过程与性能评估247

7.5闭环过程控制的类型248

7.5.1 ON /OFF控制方式249

7.5.2比例控制方式250

7.5.3联合控制方式251

7.5.4 PLC/分布式计算机监视控制251

习题与实验252

第8章 模拟应用和先进控制257

8.1模拟I/O配置与编程258

8.1.1模拟I/O模块258

8.1.2模拟I/O模块配置258

8.1.3模拟I/O诊断功能配置259

8.1.4模拟信号调理262

8.1.5模拟I/O编程264

8.2 PID控制的配置与编程267

8.2.1闭环控制系统267

8.2.2控制系统的时域响应267

8.2.3控制系统分类270

8.2.4控制器的输出特性271

8.2.5控制器结构选择272

8.3 PID指令273

SIMATIC S7-1200容器液位PID控制275

习题与实验291

第9章 综合案例分析297

9.1灌溉渠水位控制298

9.1.1系统I/O配置298

9.1.2逻辑框图300

9.1.3控制系统模块302

9.2灌溉渠控制系统梯形图编程303

9.3灌溉渠控制系统人机界面设计314

9.4水泵站控制系统316

9.4.1系统I/O分配表317

9.4.2控制系统模块317

9.5水泵站控制系统梯形图编程318

水泵报警功能318

9.6水泵站控制系统人机界面设计323

习题与实验323