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微視頻學(xué)工控系列 西門子PLC、變頻器與觸摸屏組態(tài)技術(shù)零基礎(chǔ)入門到精通 本書介紹了西門子PLC、變頻器和觸摸屏組態(tài)技術(shù),主要內(nèi)容包括LC基礎(chǔ)、S7-200PLC編程與仿真軟件的使用、基本指令及應(yīng)用、順序控制指令及應(yīng)用、功能指令及應(yīng)用、PLC通信、數(shù)字量與模擬量擴展模塊的使用、變頻器的基本結(jié)構(gòu)原理、西門子變頻器的接線操作與參數(shù)設(shè)置、變頻器的典型應(yīng)用電路、變頻器與PLC的綜合應(yīng)用、西門子精彩系列觸摸屏(SMARTLINE)介紹、西門子WinCC組態(tài)軟件快速入門、WinCC軟件常用對象及功能的使用舉例、觸摸屏操作和監(jiān)控PLC的開發(fā)實例。 前言 工控是指工業(yè)自動化控制,主要利用電子電氣、機械、軟件組合來實現(xiàn)工廠自動化控制,使工廠的生產(chǎn)和制造過程更加自動化、效率化、精確化,并具有可控性及可視性。工控技術(shù)的出現(xiàn)和推廣帶來了第三次工業(yè)革命,使工廠的生產(chǎn)速度和效率提高了300%I以上。20世紀80年代初,國外先進的工控設(shè)備和技術(shù)進入我國,這些設(shè)備和技術(shù)大大推動了我國的制造業(yè)自動化進程,為我國現(xiàn)代化的建設(shè)作出了巨大的貢獻。目前廣泛使用的工業(yè)控制設(shè)備有PLC、變頻器和觸摸屏等。 PLC又稱可編程序控制器,其外形像一只有很多接線端子和一些接口的箱子,接線端子分為輸入端子、輸出端子和電源端子,接口分為通信接口和擴展接口。通信接口用于連接計算機、變頻器或觸摸屏等設(shè)備,擴展接口用于連接一些特殊功能模塊,增強PLC的控制功能。當(dāng)用戶從輸入端子給PLC發(fā)送命令(如按下輸入端子外接的開關(guān))時,PLC內(nèi)部的程序運行,再從輸出端子輸出控制信號,去驅(qū)動外圍的執(zhí)行部件(如接觸器線圈),從而完成控制要求。 PLC輸出怎樣的控制信號由內(nèi)部的程序決定,該程序一般是在計算機中用專門的編程軟件編寫,再下載 到PLC。 變頻器是一種電動機驅(qū)動設(shè)備,在工作時,先將工頻(50Hz或60Hz)交流電源轉(zhuǎn)換成頻率可變的交流電源并提供給電動機,只要改變輸出交流電源的頻率,就能改變電動機的轉(zhuǎn)速。由于變頻器輸出電源的頻率可連續(xù)變化,故電動機的轉(zhuǎn)速也可連續(xù)變化,從而實現(xiàn)電動機無級變速調(diào)節(jié)。 觸摸屏是一種帶觸摸顯示功能的數(shù)字輸入/輸出設(shè)備,又稱人機界面(HMI)。當(dāng)觸摸屏與PLC連接起來后,在觸摸屏上不但可以對PLC進行操作,還可在觸摸屏上實時監(jiān)視PLC內(nèi)部一些軟元件的工作狀態(tài)。要使用觸摸屏操作和監(jiān)視PLC,須在計算機中用專門的組態(tài)軟件為觸摸屏制作(又稱組態(tài))相應(yīng)的操作和監(jiān)視畫面項目,再把畫面項目下載到觸摸屏。 為了讓讀者能更快更容易掌握工控技術(shù),我們推出了\"微視頻學(xué)工控\"叢書,首批圖書包括《西門子PLC 、變頻器與觸摸屏組態(tài)技術(shù)零基礎(chǔ)入門到精通》《西門子PLC零基礎(chǔ)入門到精通》《三菱PLC、變頻器與觸摸屏組態(tài)技術(shù)零基礎(chǔ)入門到精通》和《三菱PLC零基礎(chǔ)入門到精通》。 本叢書主要有以下特點: 起點低。讀者只需具有初中文化程度即可閱讀本套叢書。 語言通俗易懂。書中少用專業(yè)化的術(shù)語,遇到較難理解的內(nèi)容用形象比喻說明,盡量避免復(fù)雜的理論分析和煩瑣的公式推導(dǎo),閱讀起來會感覺十分順暢。內(nèi)容解說詳細?紤]到讀者自學(xué)時一般無人指導(dǎo),因此在編寫過程中對書中的知識技能進行詳細解說,讓讀者能輕松理解所學(xué)內(nèi)容。圖文并茂的表現(xiàn)方式。書中大量采用讀者喜歡的直觀、形象的圖表方式表現(xiàn)內(nèi)容,使閱讀變得非常輕松,不易產(chǎn)生閱讀疲勞。內(nèi)容安排符合認知規(guī)律。本書按照循序漸進、由淺入深的原則來確定各章節(jié)內(nèi)容的先后順序,讀者只需從前往后閱讀圖書,便會水到渠成。突出顯示知識要點。為了幫助讀者掌握書中的知識要點,書中用陰影和文字加粗的方法突出顯示知識要點,指示學(xué)習(xí)重點。配套教學(xué)視頻。掃碼觀看重要知識點的講解和操作視頻,便于讀者更快、更直觀地掌握相關(guān)技能。網(wǎng)絡(luò)免費輔導(dǎo)。讀者在閱讀時遇到難理解的問題,可登錄易天電學(xué)網(wǎng):www.xxITee.com,觀看有關(guān)輔導(dǎo)材料或向老師提問進行學(xué)習(xí),讀者也可以在該網(wǎng)站了解本套叢書的新書信息。 本書在編寫過程中得到了許多教師的支持,在此一并表示感謝。由于編者水平有限,書中的錯誤和疏漏在所難免,望廣大讀者和同仁予以批評指正。 編者 目錄 前言 第1章PLC基礎(chǔ)1 1.1概述1 1.1.1兩種形式的PLC1 1.1.2PLC控制與繼電器控制的比較1 1.1.3PLC的內(nèi)部組成3 1.1.4PLC的工作方式3 1.1.5PLC的編程語言4 1.2西門子S7200 PLC介紹5 1.2.1S7系列PLC5 1.2.2S7200 PLC面板說明5 1.2.3S7200 PLC輸入/輸出端子內(nèi)部電路及接線7 1.2.4S7200 PLC的實際接線8 1.2.5技術(shù)規(guī)范10 1.2.6S7200 PLC的編程元件(軟元件)11 1.3PLC控制雙燈亮滅的開發(fā)實例14 1.3.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一般流程14 1.3.2明確系統(tǒng)的控制要求14 1.3.3選擇PLC型號并確定輸入/輸出設(shè)備及I/O端子14 1.3.4繪制PLC控制雙燈亮滅電路15 1.3.5用編程軟件編寫PLC控制程序15 1.3.6DC24V電源適配器介紹16 1.3.7用編程電纜連接計算機和PLC并下載程序17 1.3.8模擬調(diào)試18 1.3.9實際接線19 1.3.10操作測試19 第2章S7200 PLC編程與仿真軟件的使用 21 2.1S7200 PLC編程軟件的使用21 2.1.1軟件的啟動和中文界面切換21 2.1.2軟件界面說明22 2.1.3項目文件的建立、保存和打開23 2.1.4程序的編寫24 2.1.5計算機與PLC的通信連接與設(shè)置28 2.1.6下載和上載程序32 2.2S7200 PLC仿真軟件的使用33 2.2.1軟件界面說明33 2.2.2CPU型號的設(shè)置與擴展模塊的安裝34 2.2.3程序的仿真34 第3章基本指令及應(yīng)用38 3.1位邏輯指令38 3.1.1觸點指令38 3.1.2線圈指令39 3.1.3立即指令40 3.1.4RS觸發(fā)器指令40 3.1.5空操作指令42 3.2定時器42 3.2.1通電延時型定時器(TON)及使用舉例43 3.2.2斷電延時型定時器(TOF)及使用舉例43 3.2.3記憶型通電延時定時器(TONR)及使用舉例45 3.3計數(shù)器46 3.3.1加計數(shù)器(CTU)及使用舉例46 3.3.2減計數(shù)器(CTD)及使用舉例47 3.3.3加減計數(shù)器(CTUD)及使用舉例48 3.4PLC常用控制電路49 3.4.1啟動、自鎖和停止控制電路49 3.4.2正、反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制電路50 3.4.3多地控制電路52 3.4.4定時控制電路53 3.4.5長定時控制電路55 3.4.6多重輸出控制電路56 3.4.7過載報警控制電路57 3.4.8閃爍控制電路58 3.5PLC噴泉控制系統(tǒng)59 3.5.1控制要求59 3.5.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子59 3.5.3PLC噴泉控制系統(tǒng)電路59 3.5.4PLC噴泉控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解60 3.6PLC交通信號燈控制系統(tǒng)61 3.6.1控制要求61 3.6.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子62 3.6.3PLC交通信號燈控制系統(tǒng)電路62 3.6.4PLC交通信號燈控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解62 3.7PLC多級傳送帶控制系統(tǒng)65 3.7.1控制要求65 3.7.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子65 3.7.3PLC多級傳送帶控制系統(tǒng)電路65 3.7.4PLC多級傳送帶控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解65 3.8PLC車庫自動門控制系統(tǒng)67 3.8.1控制要求67 3.8.2PLC用到的外部設(shè)備及分配的I/O端子68 3.8.3PLC車庫自動門控制系統(tǒng)電路68 3.8.4PLC車庫自動門控制系統(tǒng)的梯形圖程序及詳解69 第4章順序控制指令及應(yīng)用71 4.1順序控制與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖71 4.2順序控制指令72 4.2.1順序控制指令名稱及功能72 4.2.2順序控制指令使用舉例72 4.2.3順序控制指令使用注意事項72 4.3順序控制的幾種方式73 4.3.1選擇性分支方式74 4.3.2并行分支方式75 4.4順序控制指令應(yīng)用實例78 4.4.1PLC控制液體混合裝置78 4.4.2PLC控制簡易機械手82 4.4.3PLC控制大小鐵球分揀機86 第5章功能指令及應(yīng)用92 5.1功能指令使用基礎(chǔ)92 5.1.1數(shù)據(jù)類型92 5.1.2尋址方式93 5.2傳送指令95 5.2.1單一數(shù)據(jù)傳送指令95 5.2.2字節(jié)立即傳送指令96 5.2.3數(shù)據(jù)塊傳送指令97 5.2.4字節(jié)交換指令98 5.3比較指令99 5.3.1字節(jié)觸點比較指令99 5.3.2整數(shù)觸點比較指令100 5.3.3雙字整數(shù)觸點比較指令100 5.3.4實數(shù)觸點比較指令101 5.3.5字符串觸點比較指令101 5.3.6比較指令應(yīng)用舉例102 5.4數(shù)學(xué)運算指令102 5.4.1加減乘除運算指令102 5.4.2浮點數(shù)函數(shù)運算指令107 5.5邏輯運算指令108 5.5.1取反指令108 5.5.2與指令109 5.5.3或指令110 5.5.4異或指令111 5.6移位與循環(huán)指令112 5.6.1左移位與右移位指令112 5.6.2循環(huán)左移與右移指令113 5.6.3移位寄存器令114 5.7轉(zhuǎn)換指令116 5.7.1標準轉(zhuǎn)換指令116 5.7.2ASCII碼轉(zhuǎn)換指令119 5.7.3字符串轉(zhuǎn)換指令124 5.7.4編碼與解碼指令127 5.8時鐘指令128 5.9程序控制指令131 5.9.1跳轉(zhuǎn)與標簽指令131 5.9.2循環(huán)指令131 5.9.3結(jié)束、停止和監(jiān)視定時器復(fù)位指令133 5.10子程序指令134 5.10.1子程序134 5.10.2子程序指令134 5.10.3帶參數(shù)的子程序調(diào)用指令136 5.11中斷與中斷指令138 5.11.1中斷事件與中斷優(yōu)先級138 5.11.2中斷指令140 5.12高速計數(shù)器指令143 5.12.1指令說明143 5.12.2高速計數(shù)器的計數(shù)模式143 5.12.3高速計數(shù)器的工作模式146 5.12.4高速計數(shù)器的控制字節(jié)146 5.12.5高速計數(shù)器計數(shù)值的讀取與預(yù)設(shè)147 5.12.6高速計數(shù)器的狀態(tài)字節(jié)149 5.12.7高速計數(shù)器指令的使用149 5.13高速脈沖輸出指令151 5.13.1指令說明151 5.13.2高速脈沖輸出的控制字節(jié)、參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)位151 5.13.3PTO脈沖的產(chǎn)生與使用152 5.13.4PWM脈沖的產(chǎn)生與使用157 5.14PID指令及使用160 5.14.1PID控制160 5.14.2PID指令介紹161 5.14.3PID指令的應(yīng)用舉例164 第6章PLC通信167 6.1通信基礎(chǔ)知識167 6.1.1通信方式167 6.1.2通信傳輸介質(zhì)169 6.2 S7200 PLC通信硬件170 6.2.1PLC通信接口標準170 6.2.2通信端口172 6.2.3通信連接電纜172 6.2.4網(wǎng)絡(luò)連接器173 6.3S7200 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議174 6.3.1PPI協(xié)議(點對點接口協(xié)議) 174 6.3.2MPI協(xié)議(多點接口協(xié)議)174 6.3.3PROFIBUS協(xié)議174 6.3.4TCP/IP協(xié)議175 6.3.5用戶定義的協(xié)議(自由端口模式)175 6.4通信指令及應(yīng)用176 6.4.1網(wǎng)絡(luò)讀寫指令176 6.4.2兩臺PLC的PPI通信177 6.4.3發(fā)送和接收指令186 6.4.4獲取和設(shè)置端口地址指令188 6.4.5PLC與打印機之間的通信(自由端口模式)189 第7章數(shù)字量與模擬量擴展模塊的使用194 7.1數(shù)字量擴展模塊的接線與使用195 7.1.1數(shù)字量輸入模塊EM221195 7.1.2數(shù)字量輸出模塊EM222196 7.1.3數(shù)字量輸入/輸出模塊EM223199 7.2模擬量擴展模塊的接線與使用201 7.2.1模擬量輸入模塊EM231201 7.2.2模擬量輸出模塊EM232205 7.2.3模擬量輸入/輸出模塊EM235208 第8章變頻器的基本結(jié)構(gòu)原理210 8.1異步電動機的兩種調(diào)速方式210 8.2變頻器的基本結(jié)構(gòu)及原理210 8.2.1交—直—交型變頻器的結(jié)構(gòu)與原理211 8.2.2交—交型變頻器的結(jié)構(gòu)與原理211 8.3變頻調(diào)速控制方式212 8.3.1壓/頻控制方式212 8.3.2轉(zhuǎn)差頻率控制方式213 8.3.3矢量控制方式214 8.3.4直接轉(zhuǎn)矩控制方式216 8.3.5控制方式比較216 第9章西門子變頻器的接線、操作與參數(shù)設(shè)置217 9.1MM440變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線217 9.1.1外形和型號(訂貨號)含義217 9.1.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線圖217 9.1.3主電路的外部端子接線217 9.1.4控制電路外部端子的典型實際接線220 9.1.5數(shù)字量(開關(guān)量)輸入端子的接線及設(shè)置參數(shù)221 9.1.6模擬量輸入端子的接線及設(shè)置參數(shù)222 9.1.7數(shù)字量輸出端子的接線及參數(shù)設(shè)置224 9.1.8模擬量輸出端子的接線及參數(shù)設(shè)置225 9.2變頻器的停車、制動及再啟動方式226 9.2.1電動機的銘牌數(shù)據(jù)與變頻器對應(yīng)參數(shù)226 9.2.2變頻器的停車方式227 9.2.3變頻器的制動方式227 9.2.4變頻器的再啟動方式228 9.3用面板和外部端子操作調(diào)試變頻器229 9.3.1用SDP面板和外部端子操作調(diào)試變頻器229 9.3.2用BOP面板操作調(diào)試變頻器230 9.3.3用AOP面板操作調(diào)試變頻器233 9.4MM440變頻器的參數(shù)調(diào)試及常規(guī)操作234 9.4.1變頻器所有參數(shù)的復(fù)位235 9.4.2變頻器參數(shù)快速調(diào)試設(shè)置的步驟及說明235 9.4.3變頻器的常規(guī)操作237 9.5西門子MM440、MM430和MM420變頻器的主要區(qū)別與技術(shù)規(guī)格238 9.5.1MM440、MM430和MM420變頻器的主要區(qū)別238 9.5.2MM420變頻器的主要技術(shù)規(guī)格239 9.5.3MM430變頻器的主要技術(shù)規(guī)格240 9.5.4MM440變頻器的主要技術(shù)規(guī)格241 第10章變頻器的典型應(yīng)用電路243 10.1用變頻器輸入端子控制電動機正反轉(zhuǎn)和面板鍵盤調(diào)速的電路243 10.1.1控制要求 243 10.1.2電路接線 243 10.1.3參數(shù)設(shè)置243 10.1.4操作過程及電路說明244 10.2變頻器輸入端子控制電動機正反轉(zhuǎn)及電位器調(diào)速的電路245 10.2.1控制要求245 10.2.2電路接線245 10.2.3參數(shù)設(shè)置245 10.2.4操作過程及電路說明246 10.3變頻器的多段速控制功能及應(yīng)用電路246 10.3.1變頻器多段速控制的3種方式246 10.3.2變頻器多段速控制應(yīng)用電路248 10.4變頻器的PID控制電路249 10.4.1PID控制原理249 10.4.2MM440變頻器的PID原理圖及有關(guān)參數(shù)250 10.4.3MM440變頻器的PID控制恒壓供水電路250 第11章變頻器與PLC的綜合應(yīng)用254 11.1PLC控制變頻器驅(qū)動電動機延時正反轉(zhuǎn)的電路254 11.1.1控制要求 254 11.1.2PLC輸入/輸出(I/O)端子的分配254 11.1.3電路接線254 11.1.4變頻器參數(shù)設(shè)置254 11.1.5PLC控制程序及說明256 11.2PLC控制變頻器實現(xiàn)多段速運行的電路256 11.2.1控制要求256 11.2.2PLC輸入/輸出(I/O)端子的分配257 11.2.3電路接線257 11.2.4變頻器參數(shù)設(shè)置257 11.2.5PLC控制程序及說明258 11.3PLC以USS協(xié)議通信控制變頻器的應(yīng)用實例259 11.3.1S7200 PLC與MM440變頻器串口通信的硬件連接259 11.3.2USS協(xié)議通信知識260 11.3.3在S7200 PLC編程軟件中安裝USS通信庫261 11.3.4USS通信指令說明262 11.3.5S7200 PLC以USS協(xié)議通信控制MM440變頻器的應(yīng)用實例268 第12章西門子精彩系列觸摸屏(SMART LINE)介紹272 12.1觸摸屏基礎(chǔ)知識272 12.1.1基本組成272 12.1.2觸摸屏的工作原理272 12.1.3常用類型觸摸屏的性能比較275 12.2西門子精彩系列觸摸屏(SMART LINE)簡介276 12.2.1SMART LINE觸摸屏的特點276 12.2.2常用型號及外形276 12.2.3觸摸屏主要部件說明276 12.2.4技術(shù)規(guī)格278 12.3觸摸屏與其他設(shè)備的連接279 12.3.1觸摸屏的供電接線279 12.3.2觸摸屏與組態(tài)計算機(PC)的以太網(wǎng)連接280 12.3.3觸摸屏與西門子PLC的連接280 12.3.4觸摸屏與三菱、施耐德和歐姆龍PLC的連接281 12.4觸摸屏的操作設(shè)置283 12.4.1觸摸屏的屏幕鍵盤283 12.4.2觸摸屏的啟動283 12.4.3觸摸屏的控制面板284 12.4.4觸摸屏的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)285 12.4.5觸摸屏的以太網(wǎng)參數(shù)設(shè)置287 12.4.6觸摸屏的畫面方向、設(shè)備信息、觸摸位置校準和許可信息的設(shè)置與查看287 12.4.7觸摸屏屏幕保護程序的設(shè)置288 12.4.8觸摸屏密碼的設(shè)置290 12.4.9觸摸屏傳送通道的開啟290 12.4.10觸摸屏聲音的設(shè)置291 第13章西門子WinCC組態(tài)軟件快速入門292 13.1WinCC flexible SMART V3軟件的安裝與卸載292 13.1.1系統(tǒng)要求292 13.1.2軟件的免費下載292 13.1.3軟件的安裝293 13.1.4軟件的啟動及卸載298 13.2用WinCC軟件組態(tài)一個簡單的項目299 13.2.1項目的創(chuàng)建與保存299 13.2.2組態(tài)變量301 13.2.3組態(tài)畫面303 13.2.4項目的模擬運行308 第14章WinCC軟件常用對象及功能的使用舉例309 14.1IO域的使用舉例309 14.1.1組態(tài)任務(wù)309 14.1.2組態(tài)過程309 14.1.3運行測試312 14.2按鈕的使用舉例312 14.2.1組態(tài)任務(wù)312 14.2.2組態(tài)過程313 14.2.3運行測試315 14.3文本列表和圖形列表的使用舉例316 14.3.1組態(tài)任務(wù)316 14.3.2組態(tài)過程316 14.3.3運行測試321 14.4變量控制對象動畫的使用舉例322 14.4.1組態(tài)任務(wù)322 14.4.2組態(tài)過程322 14.4.3運行測試324 14.4.4仿真調(diào)試326 14.5指針變量的使用舉例327 14.5.1組態(tài)任務(wù)327 14.5.2組態(tài)過程327 14.5.3運行測試330 14.6開關(guān)和繪圖工具的使用舉例331 14.6.1組態(tài)任務(wù)331 14.6.2組態(tài)過程332 14.6.3運行測試335 14.7報警功能的使用舉例336 14.7.1報警基礎(chǔ)知識336 14.7.2組態(tài)任務(wù)337 14.7.3組態(tài)過程337 14.7.4運行測試342 14.8棒圖和趨勢圖的使用舉例343 14.8.1組態(tài)任務(wù)343 14.8.2組態(tài)過程344 14.8.3運行測試347 14.9畫面的切換使用舉例348 14.9.1建立畫面348 14.9.2用拖放生成按鈕的方式設(shè)置畫面切換349 14.9.3用按鈕配合畫面切換函數(shù)來實現(xiàn)指定畫面的切換350 14.9.4用按鈕配合畫面切換函數(shù)來實現(xiàn)任意編號畫面的切換351 第15章觸摸屏操作和監(jiān)控PLC的開發(fā)實例 353 15.1明確要求、規(guī)劃變量和線路353 15.1.1控制要求353 15.1.2選擇PLC和觸摸屏型號并分配變量353 15.1.3設(shè)備連接與電氣線路353 15.2用編程軟件編寫并下載PLC程序354 15.2.1編寫PLC程序354 15.2.2PLC與計算機的連接與設(shè)置355 15.2.3下載程序到PLC356 15.3組態(tài)和下載觸摸屏畫面項目356 15.3.1創(chuàng)建觸摸屏畫面項目文件356 15.3.2組態(tài)觸摸屏與PLC的連接356 15.3.3組態(tài)變量358 15.3.4組態(tài)指示燈358 15.3.5組態(tài)按鈕358 15.3.6組態(tài)狀態(tài)值監(jiān)視器362 15.3.7組態(tài)說明文本362 15.3.8觸摸屏與計算機的通信連接與設(shè)置363 15.3.9下載畫面項目365 15.4觸摸屏連接PLC實際操作測試366 15.4.1觸摸屏與PLC的硬件通信連接與設(shè)置366 15.4.2觸摸屏連接PLC的電動機正反轉(zhuǎn)操作測試368
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