【假一罚四】从零学习PLC编程与接线杨锐编著

随着传感器、谐振器、驱动器、非挥发性存储器、超声波换能器等铁电薄膜电子元器件需求量的增加，制备低成本、高寿命、集成多功能的铁电薄膜材料受到研究者的高度关注。近年来，铁酸铋（BiFeO3，简称BFO）作为一种理想的环境友好型无铅多铁材料，因其优异的铁电、压电以及铁磁性能，有望在未来的微机电系统中替代Pb(Zr,Ti)O3(PZT)而得到广泛的应用。 
铁酸铋（BiFeO3）作为一种典型的斜六方畸变的钙钛矿单相多铁性材料，其铁电居里温度(Tc=1103K)和反铁磁尼尔温度（TN=643K）均比室温高很多，因此其电学性能在室温下是很稳定的。然而与PZT薄膜相比，BFO薄膜最大的优势是绿色环保，但是它的铁电、压电等电学性能与PZT相比还有很大的改善空间。BFO存在的主要问题之一是具有较大的漏电流，由于漏电严重，施加在BFO薄膜上的有效电场较小，导致铁电畴无法翻转，甚至在很低的电压下材料就被击穿，无法获得饱和的极化而无法显示其优良的铁电性能。因此，铁电研究人员在不断探索抑制缺陷、降低漏电流的方法。 
在各种方法中，离子掺杂被普遍认为是最具潜力的方式之一，它可以有效降低漏电流。深入研究与探讨离子掺杂，同时实现薄膜低温结晶化是进一步提高BFO薄膜性能以及促进其应用的关键。上述问题的解决将对BFO铁电薄膜的研究与应用有非常重要的学术价值及意义。在降低漏电流的众多方法中形成双层结构与掺杂改性相比较是属于纳米尺度的结构设计，是更细微的微观改变，因此越来越受到研究者的重视。研究发现，Sr2Bi4Ti5O18（SBT）具有较低的漏电流，介电常数较大，疲劳性能良好，并且SBT中有绝缘性好的(Bi2O2)2 存在，可以起到良好的绝缘体的作用。此外，理论上构筑双层、多层结构能抑制膜内氧空位的迁移，从而会降低双层复合薄膜漏电流密度。SBT和BFO都可以通过形成固溶体的方式来改善自身性能，以获得良好的铁电、介电和铁磁性能。两者的晶体结构分别为两层铋氧层中间叠加类钙钛矿层的三明治结构和菱方畸变的钙钛矿结构，从理论上来讲，这种结构上的相近能够使二者复合形成SBT-BFO固溶体。更重要的是，SBT材料中的(Bi2O2)2 具有绝缘和空间电荷库的双重作用，可以有效降低BFO材料的漏电流，有助于铁电性能的提高。有关的研究也显示该固溶体系的陶瓷室温下表现出多铁性，因此具有磁电耦合效应，而这种效应在磁传感器、信息存储和自旋电子器件等中有着极为广泛的应用前景。 
基于以上问题，本书采用溶胶-凝胶法，利用层层快速退火的工艺，探讨了不同掺杂元素对BFO铁电薄膜性能的影响机制；制备了不同厚度SBT过渡层，研究了过渡层厚度对双层薄膜晶体结构和性能的影响机制；探索了SBT和BFO复合形成固溶体铁电材料的性能。 
本书可以作为从事电子信息功能材料研究，尤其是从事铁电材料研究人员的参考书，也可以作为高等学校、科研院所高年级本科生和研究生的教学、科研用书。 
本书由张丰庆、王玲续著，特别感谢范素华教授参与本书的工作。感谢郭晓东、解肖斌、杨士菊、张丽萍、赵雪峰、沈鹏、刘慧莹和马志彪等同学在薄膜制备、性能表征、机理分析、工作总结等方面做的贡献。同时感谢姚炳东、刘彦、王杨阳、李召阳同学在资料汇总、文字和图表格式以及校稿等方面所做的工作。车全德副教授、田清波教授、岳雪涛副教授、李静教授等对本书也给予了大力的支持，本书的出版得到了山东建筑大学材料科学与工程学院的大力支持，在此一并表示感谢。 
由于笔者水平和时间有限，误漏之处在所难免，敬请读者批评指正。 

笔者 
2023年1月 

本书基于西门子S7-200 SMART PLC，采用全彩图解 视频讲解的形式，对PLC的编程及接线相关知识进行了系统的介绍，主要内容包括：PLC的硬件组成及编程基础，编程软件快速应用，数据类型、数据存储区与地址格式，位逻辑指令，功能指令，20个经典入门编程案例，模拟量和PID控制，子程序、中断程序及其应用，编码器和高速计数器，PLC通信等。书中用彩色电气原理图与实物接线图对照讲解，高清大图，一目了然；图中标注关键知识点，让读图更轻松；重点难点章节还配备教学视频，手机扫码观看，便于读者快速理解并掌握所学。本书内容源于实际，又应用于实际，不仅有必备的理论知识，更有丰富的实践操作案例，非常适合电工初学者、PLC初学者、初级自动化工程师等自学使用，也可用作职业院校及培训机构相关专业的教材及参考书。

无

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