PLC从基础到实践

当前，许多自动化、智能化设备的终端能量流控制一般均涉及电气控制技术，可编程控制器（PLC）是自动化控制领域一种重要的控制设备。因此，“电气控制与PLC技术”类课程是各高等院校电气类、自动化类、机电类专业重要的基础课程之一。同时，因该课程内容与工业生产运行过程密切相关，也是与社会需求结合比较紧密的工程应用类课程之一。因此，实践教学环节在该课程的教学过程中，具有非常突出的重要性。

笔者任教于浙江工业大学电气工程系20余年，长期教授“电气控制与PLC技术”“PLC控制系统课程设计”等课程。作为课程责任教师，笔者强烈地期望能在该课程教学中凸显实践教学环节的重要性，近年来已先后完成了多项与该课程相关的优秀课程建设、教学方法改革、创新性实验、产学合作协同育人等项目。特别地，通过2018年*产学合作协同育人项目“新工科理念下的PLC课程虚实结合多层次混合实践教学体系构建”的建设，完善了构建多层次混合实践教学体系的改革思路、内容和实施手段。本书的大部分内容均为笔者近些年教学建设和改革研究的总结成果，已经在所在高校相关专业中教学实践多年，效果良好。

全书分3篇，共7章内容。

第1篇：PLC理论与实践基础，包含第1章和第2章。第1章为PLC理论基础，主要介绍PLC的工作方式、结构组成、编程元件、编程语言、编程规则、编程步骤等。第2章为西门子PLC编程软件的使用，介绍西门子S7-200以及S7-200 SMART类型PLC对应的STEP 7-MicroWIN、STEP 7-MicroWIN SMART两种编程软件的安装、窗口组件、使用方法，以及s7_200_sim仿真软件的安装和使用。

第2篇：PLC基础实验平台与实践，包含第3章和第4章。第3章为PLC基础实验平台，介绍PLC基础实验箱、PLC与PC通信设置。第4章为PLC基础实验，主要提供10多种基于PLC实验箱的PLC基础实验项目素材和内容。

第3篇：PLC课程设计与实践，包含第5章～第7章。第5章为PLC综合实践平台，主要介绍PLC控制系统设计步骤及内容、电气制图与常用CAD软件、MCGS工业组态软件的应用。第6章和第7章为PLC课程设计实践，分别提供10多种基于实训平台装置、基于虚拟场景模拟的PLC综合课程设计项目素材和内容。

后，附录A、B、C分别提供西门子S7-200（SMART）PLC外围接线图、PLC课程设计选题表和报告（说明书）的格式范例。

在编写本书的过程中，得到了笔者所在高校PLC实验室主要设备提供厂商——杭州力控科技有限公司多位工程师在资料、技术等方面的大力支持，在设备使用和学生实践指导方面得到了实验室梁盛辉老师的很多帮助，部分章节常识性介绍内容参考了一些已出版的文献，在此谨致谢忱。虽已投入大量时间和精力，但因编写水平有限，书中错误和不妥之处仍在所难免，尚希广大读者不吝指正。

编者

2020年8月

本书从工程应用能力培养和便于实践教学需求出发，多角度、多层次、全方位地介绍和讲解了可编程控制器（PLC）系统的理论和实践基础、实践平台和实践素材。本书主要有以下特点：①重点讲解PLC实践教学和训练相关的平台、环境和素材，而对PLC相关理论知识仅简单梳理和概括；②从基础实验到综合课程设计，提供层次丰富、可满足不同阶段学习需求的实践平台和素材；③包含PLC编程软件、仿真软件、CAD制图软件、MCGS组态软件、PLC基础实验箱、综合课程设计实践平台等PLC相关实践环境和平台；④PLC课程设计环节，考虑基于实训平台装置和基于虚拟场景模拟两种场景和模式；⑤虽然以西门子S7-200（SMART）为基本PLC类型，但除基础知识介绍章节外，基础实验、课程设计与实践等核心内容和素材具有通用性。 

本书可作为高等院校和中职技师院校的电气工程、自动化、机电一体化及相关专业的“电气控制与PLC技术”或类似课程相配套的实验、课程设计教材，同时对于广大从事电气控制及PLC技术专业相关工作的技术人员来说，也是一本很好的实践类自学素材。

本书从工程应用能力培养和便于实践教学需求出发，多角度、多层次、全方位地介绍和讲解了可编程控制器（PLC）系统的理论和实践基础、实践平台和实践素材。本书主要有以下特点：①重点讲解PLC实践教学和训练相关的平台、环境和素材，而对PLC相关理论知识仅简单梳理和概括；②从基础实验到综合课程设计，提供层次丰富、可满足不同阶段学习需求的实践平台和素材；③包含PLC编程软件、仿真软件、CAD制图软件、MCGS组态软件、PLC基础实验箱、综合课程设计实践平台等PLC相关实践环境和平台；④PLC课程设计环节，考虑基于实训平台装置和基于虚拟场景模拟两种场景和模式；⑤虽然以西门子S7-200（SMART）为基本PLC类型，但除基础知识介绍章节外，基础实验、课程设计与实践等核心内容和素材具有通用性。 

本书可作为高等院校和中职技师院校的电气工程、自动化、机电一体化及相关专业的“电气控制与PLC技术”或类似课程相配套的实验、课程设计教材，同时对于广大从事电气控制及PLC技术专业相关工作的技术人员来说，也是一本很好的实践类自学素材。

翁国庆，浙江工业大学，电气工程及其自动化系主任，2003.05-至今：浙江工业大学信息工程学院电气系，教学科研

2015.07-2016.08：美国罗德岛大学，访问学者。

第1篇PLC理论和实践基础001

第1章PLC理论基础001

1.1可编程控制器（PLC）概述001

1.2PLC的结构及各部分作用003

1.3PLC的编程元件004

1.4PLC的编程语言005

1.5PLC的基本指令007

1.6PLC的编程基本规则007

1.7PLC的编程步骤008

第2章西门子PLC编程软件的使用009

2.1PLC编程软件的安装009

2.2PLC编程软件的窗口组件010

2.3PLC编程软件的使用014

2.4PLC仿真软件020

第2篇PLC基础实验平台与实践025

第3章PLC基础实验平台025

3.1PLC基础实验箱025

3.2PLC与PC通信设置031

第4章PLC基础实验041

4.1基本指令练习和简单控制编程041

4.2三相笼型异步电动机基本控制的模拟047

4.3十字路口交通灯控制051

4.4液体混合装置控制的模拟053

4.5四节传送带的模拟055

4.6水塔水位控制的模拟057

4.7LED数码显示控制058

4.8步进电机运动控制060

4.9装配流水线控制的模拟062

4.10天塔之光模拟控制064

4.11机械手动作控制的模拟065

4.12三层电梯控制的模拟067

4.13自动售货机控制的模拟069

第3篇PLC课程设计与实践072

第5章PLC综合实践平台072

5.1PLC控制系统设计步骤及内容072

5.2电气制图与CAD078

5.3工业组态技术与MCGS087

第6章PLC课程设计实践——基于实训平台装置106

6.1物流系统成套实训装置——物料分拣控制系统设计106

6.2物流系统成套实训装置——物料传送加工控制系统设计109

6.3物流系统成套实训装置——物料机械手传送控制系统设计111

6.4物流系统成套实训装置——物料仓储控制系统设计113

6.5高层电梯实训装置控制系统设计115

6.6立体车库实训装置控制系统设计119

6.7材料分拣实训装置控制系统设计122

6.8机械手搬运机构实训装置控制系统设计126

6.9小车运动实训装置控制系统设计131

6.10单容水箱实训装置控制系统设计137

6.11光伏发电板逐日跟踪控制系统设计142

6.12基于网络型PLC大型实训平台的电机综合控制设计147

第7章PLC课程设计实践——基于虚拟场景模拟157

7.1C650卧式车床电气控制系统PLC改造设计157

7.2组合机床控制系统设计159

7.3自动售货机控制系统设计164

7.4全自动洗衣机控制系统设计166

7.5电镀流水线控制系统设计169

7.6地面停车场车位控制系统设计171

7.7病床紧急呼叫控制系统设计173

7.8自动洗车装置控制系统设计175

7.9自动立体车库控制系统178

附录A西门子S7-200（SMART）PLC外围接线图181

附录BPLC课程设计选题表格式范例182

附录CPLC课程设计报告（说明书）格式范例183

参考文献184

本书从工程应用能力培养和便于实践教学需求出发，多角度、多层次、全方位地介绍和讲解了可编程控制器（PLC）系统的理论和实践基础、实践平台和实践素材。本书主要有以下特点：①重点讲解PLC实践教学和训练相关的平台、环境和素材，而对PLC相关理论知识仅简单梳理和概括；②从基础实验到综合课程设计，提供层次丰富、可满足不同阶段学习需求的实践平台和素材；③包含PLC编程软件、仿真软件、CAD制图软件、MCGS组态软件、PLC基础实验箱、综合课程设计实践平台等PLC相关实践环境和平台；④PLC课程设计环节，考虑基于实训平台装置和基于虚拟场景模拟两种场景和模式；⑤虽然以西门子S7-200（SMART）为基本PLC类型，但除基础知识介绍章节外，基础实验、课程设计与实践等核心内容和素材具有通用性。 

本书可作为高等院校和中职技师院校的电气工程、自动化、机电一体化及相关专业的“电气控制与PLC技术”或类似课程相配套的实验、课程设计教材，同时对于广大从事电气控制及PLC技术专业相关工作的技术人员来说，也是一本很好的实践类自学素材。

翁国庆，浙江工业大学，电气工程及其自动化系主任，2003.05-至今：浙江工业大学信息工程学院电气系，教学科研

2015.07-2016.08：美国罗德岛大学，访问学者。