内容介绍
《图解西门子PLC编程108例》以西门子S7200系列PLC为例,精选了108个具有很强实际应用价值的编程实例进行讲解。本书的主要内容包括:基本指令的编程、数学运算指令应用、中断程序的应用、子程序的应用、网络通信指令的应用、高速计数器指令的应用、PWM高速输出脉冲输出指令的应用、特殊功能读写实时时钟指令的应用、顺序功能图编程方*的应用、定时控制、定时报警、电动机基本控制环节、PLC改造典型机床控制应用、加工中心刀具库控制、运料小车控制、传送带控制、机械手控制、交通灯的应用、PLC控制的恒压goxg水系统、电梯的控制系统和立体停车场的控制系统等工程实例的编程。 &xbsp; &xbsp; 每个实例都结合实际应用,给出了非常详细的硬件原理图和PLC梯形图,详细阐述了PLC梯形图的设计方*和编程技巧,重点讲解实例的编程思想、PLC程序的执行过程和编程体会,并结合实际应用拓展实例的应用范围。
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适读人群:
《图解西门子PLC编程108例》可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化等相关专业的本、专科师生的参考书或实验教材,也可作为广大初、中集电气技术人员参考或学xi用书。&xbsp;
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目录
qiax言 *1篇基础篇 *1章基本指令编程应用3 11位操作指令逻辑编程3 实例1自锁控制的应用程序3 实例2采用置位指令和复位指令实现自锁控制的应用程序5 实例3采用RS触发器实现自锁的应用程序7 实例4三个kai关控制1个指示灯的应用程序9 实例5采用两个kai关控制三个灯的应用程序10 实例6互锁电路控制的应用程序12 实例7单按钮控制两台电动机依次起动的应用程序13 实例8防止按钮粘连的电动机正反转的应用程序14 实例9单kai关控制两个信号灯的应用程序(1)16 实例10单kai关控制两个信号灯的应用程序(二)17qiax言
*1篇基础篇
*1章基本指令编程应用3
11位操作指令逻辑编程3
实例1自锁控制的应用程序3
实例2采用置位指令和复位指令实现自锁控制的应用程序5
实例3采用RS触发器实现自锁的应用程序7
实例4三个kai关控制1个指示灯的应用程序9
实例5采用两个kai关控制三个灯的应用程序10
实例6互锁电路控制的应用程序12
实例7单按钮控制两台电动机依次起动的应用程序13
实例8防止按钮粘连的电动机正反转的应用程序14
实例9单kai关控制两个信号灯的应用程序(1)16
实例10单kai关控制两个信号灯的应用程序(二)17
实例11多kai关输入的应用程序19
实例12矩阵输入的应用程序20
12定时器指令的应用22
实例13采用TO*指令产生延时接通信号的控制22
实例14采用TO*指令产生瞬时接通/延时断kai信号的控制23
实例15产生延时接通/延时断kai信号的控制25
实例16采用TO*指令产生延时脉冲信号的控制26
实例17多间隔的累计定时的控制27
实例18采用断电型定时器TOF指令产生延时停止的应用程序28
实例19周期脉冲触发的控制30
实例20脉宽可控的触发脉冲控制31
实例21二分频电路的应用程序32
实例22应用定时器实现多台电动机顺序起动、同时停止的应用程序34
实例23长延时电路的应用程序35
13计数器指令的应用36
实例24采用TIM+C*T组成长延时的控制36
实例25累计通断次数的应用程序37
实例26利用计数器实现单按钮控制信号灯通断的应用程序38
实例27利用计数器实现单kai关控制不同的负载39
实例28利用计数器实现顺序控制40
实例29记录扫描周期个数的控制编程42
14逻辑与或非指令的应用43
实例30电动机优先的程序编程43
实例31知识竞赛抢答器的程序编程45
实例32两地控制多盏照明灯的通断的控制47
实例33输入信号的编码输入方式的编程48
实例34运料小车自动运行控制50
*2章功能指令的编程应用53
21数据传送指令的编程应用实例53
实例35改变定时器TIM设定值的应用程序53
实例36采用传送指令实现三相异步电动机―△降压起动控制54
22数据比较指令的编程应用实例56
实例37利用比较指令来监视定时器*qiax值的控制56
实例38采用比较指令实现占空比可调的脉冲发生器的控制57
23跳转指令的编程应用实例58
实例39多台电动机起动方式的控制58
24数据移位指令的编程应用实例60
实例40跑马灯控制60
实例41艺术灯光控制61
实例42流动彩灯控制64
25数学运算指令的编程应用实例66
实例43三角函数的算数运算的编程66
实例44实现算数平均值滤波68
实例45英寸转换为厘米的编程69
实例46温度的标度变换的编程69
26七段数字显示译码指令的编程应用 72
实例47七段数码管的显示的控制72
27中断指令的应用实例73
实例48利用外部中断控制电动机的起停73
实例49利用定时器中断产生方波信号75
实例50利用定时中断读取模拟量的数据76
28子程序的应用编程77
实例51高速计数器应用编程77
实例52PWM高速输出脉冲输出的应用编程78
29网络读/写指令*ETR/*ETW的应用81
实例53采用网络读/写指令*ETR和*ETW实现 PPI通信81
210特殊功能TODR/TODW读写实时时钟指令的应用85
实例54应用TODR指令记录产生故障的时间 85
实例55设定实时时钟及显示实时时钟的应用87
第3章顺序功能图编程方*的应用90
31单流程顺序功能图的编程90
实例56采用顺序功能图设计小车运动的控制90
实例57采用顺序功能图设计的冲床动力头进给运动控制系统94
实例58采用顺序功能图设计液体混合装置的PLC控制系统98
32选择性流程顺序功能图的编程104
实例59采用顺序功能图设计自动门控制系统104
实例60采用顺序功能图设计洗车控制系统112
33跳转和循环流程顺序功能图的编程117
实例61采用顺序功能图设计电动机顺序起停的控制117
实例62采用顺序功能图设计的硫化机控制系统121
34并行分支流程顺序功能图的编程126
实例63采用顺序功能图设计的专用钻床控制系统126
实例64采用顺序功能图设计的剪板机控制系统129
35具有多功能的顺序功能图的编程133
实例65采用顺序功能图设计机械手控制系统133
第4章时间控制原则的应用程序143
41报警控制143
实例66预警起动的控制143
实例67预警起动定时运行的控制144
实例68采用断电延时定时器预警停车的控制145
实例69标准报警信号的编程147
实例70多故障预警的控制148
42利用硬件改变定时时间的控制151
实例71用按钮设定定时器预设值的应用程序151
实例72采用数字键设定多个定时器预设值的应用程序153
实例73调整电动机运行时间的控制159
43时间控制的实际应用161
实例74整点定时输出的控制161
实例75控制路灯的定时接通和断kai163
实例76加热器定时起动控制164
第5章电动机的基本控制环节的编程167
51三相鼠龙式异步电动机起动的基本控制167
实例77三相异步电动机两地可逆控制的应用程序167
实例78三相异步电动机―△降压起动的应用程序168
52三相鼠龙式异步电动机制动的基本控制170
实例79三相异步电动机串电阻的可逆反接制动控制170
实例80三相异步电动机可逆运行能耗制动控制173
53三相绕线式异步电动机基本控制174
实例81三相绕线式异步电动机转子串电阻时间原则起动控制174
实例82三相绕线式异步电动机转子回路电流原则起动控制177
54直流电动机基本控制179
实例83并励(或他励)直流电动机电枢串电阻起动调速的控制179
55三相异步电动机顺序控制182
实例84多台电动机顺序定时起动、同时停止的控制182
实例85多台电动机同时起动、顺序定时停止的控制184
实例86多台电动机顺序起动、逆序定时停止的控制186
实例87多台电动机点动、连续及顺序控制187
*2篇应用篇
第6章PLC改造典型机床控制线路的应用设计193
61普通车床的控制193
实例88C6140型普通车床PLC控制193
62平面磨床的控制196
实例89M7130型平面磨床PLC控制196
63摇臂钻床的控制203
实例90Z3040型摇臂钻床PLC控制203
64*能铣床的控制210
实例91X62W型*能铣床PLC控制210
65卧式镗床的控制219
实例92T68型卧式镗床PLC控制219
66组合机床的控制228
实例93组合机床液压滑台PLC控制228
实例94液压滑台式自动攻螺纹机PLC控制231
第7章PLC在生活中实际应用235
71交通灯的应用 235
实例95十字路口交通信号灯的应用程序235
实例96人行横道交通信号灯的控制237
72运料小车控制240
实例97送料车的自动往返控制的编程240
实例98四站间控制小车自动运行的编程243
实例99五站点间控制小车自动运行的编程246
73机械设备控制249
实例100加工中心刀具库的控制249
实例101搬运机械手控制的应用程序253
74生活中常用控制设备的编程255
实例102污水处理控制系统的设计255
实例103密码锁的应用程序259
实例104全自动洗衣机的应用程序262
实例105汽车自动清洗机的应用程序265
实例106PLC恒压变频goxg水控制系统的设计268
第8章综合应用实例273
81电梯的应用程序设计273
实例107交流货用电梯的应用程序273
82立体停车场的应用程序设计286
实例108立体停车场的应用程序286
参考文献296
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解锁工业自动化潜能:以太坊智能合约与工业控制的深度融合 本书旨在为读者勾勒一幅未来工业自动化蓝图,探讨如何将区块链技术的革新力量——特别是以太坊智能合约,与传统的工业控制系统深度融合。我们不再局限于对现有技术的精进,而是着眼于开启一个全新的、去中心化、安全、透明且高效的工业控制新时代。本书将带领您深入理解以太坊智能合约的运行机制,并将其在工业领域的应用潜力进行前瞻性的挖掘。 第一章:区块链与工业控制的交汇点——构建可信的自动化网络 在本章中,我们将首先回顾工业控制系统的发展历程,从早期的继电器控制、PLC时代,到如今的DCS、SCADA系统,分析现有技术的优势与不足。重点将放在传统工业控制系统在数据安全性、透明度、可追溯性以及跨平台协作方面存在的挑战。 随后,我们将深入浅出地介绍区块链技术的核心概念,包括分布式账本、加密算法、共识机制(如工作量证明PoW、权益证明PoS)等。我们将特别关注以太坊区块链,详细阐述其智能合约的强大功能,解释Solidity编程语言的基本语法和智能合约的生命周期。 本章的重中之重在于探讨区块链如何赋能工业控制。我们将从以下几个维度展开分析: 数据完整性与防篡改: 如何利用区块链的不可篡改性,确保生产过程中采集的工艺参数、设备状态、报警信息等数据的真实性和完整性,有效防止数据被恶意篡改或删除。 透明度与可追溯性: 构建一个公开透明的生产执行过程,让所有相关方(生产商、供应商、客户、监管机构)能够实时查看和追溯产品的生产流程、质量检测记录以及物料来源。 去中心化信任: 摆脱对中心化服务器的过度依赖,构建一个点对点的工业控制网络,降低单点故障的风险,提升系统的鲁棒性。 安全性增强: 利用加密技术和分布式共识,构建更安全的工业控制通信协议,抵御网络攻击,保护关键生产流程不受干扰。 供应链协同优化: 将区块链的透明性和可追溯性延伸至整个供应链,实现从原材料采购、生产制造到产品交付的全流程可视化管理,提高供应链的效率和响应速度。 第二章:以太坊智能合约——工业控制的自动化执行引擎 本章将聚焦以太坊智能合约,阐释其如何成为驱动未来工业控制系统自动执行的强大引擎。我们将抛开传统的集中式编程思维,引入一种全新的、基于事件触发和状态管理的编程范式。 智能合约基础: 详细介绍Solidity语言的变量类型、函数、继承、修饰器、事件、错误处理等核心概念。通过简洁的代码示例,让读者直观理解智能合约的编写方式。 智能合约在工业场景中的部署模式: 探讨将智能合约部署在以太坊公链、联盟链或私链上的不同策略,分析各种部署模式在性能、成本、隐私性等方面的权衡。 自动化生产流程的合约化设计: 状态机模型: 将复杂的生产流程分解为一系列可管理的“状态”,每个状态之间的转换由满足特定条件的智能合约触发。例如,一个“待加工”状态可以触发“开始加工”合约,该合约在接收到加工指令和原材料到位信号后,将设备状态更新为“加工中”。 事件驱动的自动化: 智能合约可以监听链下传感器发送的事件(如温度超过阈值、设备故障报警),并根据预设规则自动执行相应的操作,如触发备用设备启动、发送维修请求等。 合约间的互操作性: 设计多个智能合约协同工作,实现更复杂的自动化流程。例如,一个“订单管理合约”可以触发“生产排程合约”,后者又可以调用“设备调度合约”来分配生产资源。 数据上链与链下交互(Oracle): Oracle机制的重要性: 智能合约本身无法直接访问链外真实世界的数据。本节将详细介绍Oracle(预言机)的作用,以及如何安全地将PLC、传感器、MES等系统的数据引入到区块链上,供智能合约读取和决策。 可信数据源的构建: 探讨如何设计可靠的Oracle服务,确保上链数据的准确性和防篡改性。可以考虑去中心化Oracle网络、硬件安全模块(HSM)辅助等方式。 链上决策的链下执行: 智能合约在做出决策后,如何通过Oracle将指令发送回链下执行系统(如PLC、执行器)。例如,当智能合约检测到产品合格率下降到某个阈值,可以触发Oracle将指令发送给PLC,要求其调整生产参数。 以太坊虚拟机(EVM)与Gas机制: 解释EVM如何执行智能合约,以及Gas费用的概念。讨论在设计工业级智能合约时,如何优化Gas消耗,降低运行成本。 第三章:案例解析——智能合约驱动的智能制造实践 本章将通过一系列精心设计的、具有代表性的工业场景案例,生动展示智能合约如何解决实际问题,驱动智能制造的落地。这些案例将充分体现本书在技术深度和应用广度上的融合。 案例一:自动化质量追溯与防伪系统 场景描述: 某高附加值零部件生产企业,需要对产品进行全程质量追溯,并防止假冒伪劣产品。 智能合约设计: 生产批次合约: 记录每个生产批次的原材料信息、加工工艺参数、检测结果等。 质检合约: 质检员在合格后,将检测报告的哈希值记录到区块链上,并触发质检合约的“合格”状态。 防伪溯源合约: 为每个最终产品生成唯一的数字身份(如NFT),记录其完整生产履历。消费者可以通过扫描二维码,查询产品的真实来源和质量信息。 技术要点: 数据上链、事件触发、NFT应用、Oracle与MES/ERP集成。 案例二:分布式设备协同与资源调度 场景描述: 一个大型制造车间拥有多台异构的数控机床,需要根据订单需求动态调度,实现高效生产。 智能合约设计: 设备注册与状态合约: 记录每台设备的型号、能力、当前状态(空闲、运行、维护)、预计维护时间等。 订单分配合约: 接收生产订单,根据订单要求和设备能力,自动匹配最合适的设备,并向设备发送生产指令。 任务执行与报告合约: 设备接收到指令后,执行生产任务,并将生产进度、物料消耗等信息反馈回区块链。 技术要点: 状态机模型、链上数据共享、去中心化调度、与MES/SCADA系统集成。 案例三:基于智能合约的能源消耗优化与计量 场景描述: 智能工厂需要实时监控各生产线、各设备的能源消耗,并进行精细化管理,以降低运营成本。 智能合约设计: 能源计量合约: 通过Oracle将智能电表、气体流量计等传感器数据实时上链,记录每个生产单元的能源消耗。 能耗分析与预警合约: 根据上链数据,分析能耗趋势,当发现异常高能耗或某设备能耗异常时,自动触发预警。 能源成本分配合约: 根据各生产单元的实际能耗,自动计算和分配能源成本。 技术要点: Oracle与IoT设备集成、链上数据分析、自动化成本核算。 案例四:供应链金融与物料溯源的集成 场景描述: 供应商在提供原材料时,其付款流程与物料的质量合格证明紧密关联。 智能合约设计: 物料入库与质检合约: 供应商将物料送达,质检部门进行检测。检测合格后,合约状态更新为“合格”,并触发付款流程。 资金托管与支付合约: 建立一个资金托管池,当物料被确认合格后,智能合约自动从托管池中释放货款给供应商。 物料溯源整合: 将此物料信息与后续的生产批次信息关联,形成完整的供应链溯源。 技术要点: 触发式支付、链上信用背书、与ERP/财务系统集成。 第四章:安全、合规与性能考量——迈向成熟的工业应用 尽管以太坊智能合约为工业控制带来了革命性的潜力,但在实际部署过程中,我们也必须正视其面临的挑战。本章将深入探讨在工业级应用中,如何解决安全、合规与性能等关键问题。 智能合约安全性: 常见的智能合约漏洞: 重点讲解重入攻击、整数溢出、访问控制不当、 Denial of Service (DoS) 攻击等,并给出相应的防范措施。 形式化验证与代码审计: 介绍如何利用形式化验证工具对智能合约进行数学证明,确保其逻辑的正确性,以及代码审计在发现潜在风险中的重要性。 私有链与联盟链的安全优势: 分析在特定工业场景下,使用以太坊的私有链或联盟链版本(如Hyperledger Besu、Quorum)在访问控制、数据隐私和性能方面的优势。 数据隐私保护: 零知识证明(ZKP): 介绍零知识证明等先进的隐私计算技术,如何在不暴露原始数据的情况下,证明数据的有效性,从而保护敏感的生产数据。 差分隐私: 探讨如何利用差分隐私技术,在聚合分析数据时,避免泄露个体数据信息。 链上数据加密: 讨论在链上存储数据时,采用何种加密方式来保护数据的机密性。 合规性与监管: GDPR等数据保护法规: 分析智能合约在工业应用中,如何满足日益严格的数据保护法规要求。 行业特定合规性: 探讨不同工业领域的特定合规性要求(如医疗、航空航天),以及如何通过智能合约设计来满足这些要求。 链下合规性检查: 强调智能合约的执行需要与现实世界的法律法规相符,并需要有相应的链下机制进行合规性检查。 性能优化与可扩展性: Layer 2 解决方案: 介绍如Rollups(Optimistic Rollups, Zk-Rollups)、State Channels等Layer 2扩容方案,如何显著提高交易吞吐量和降低交易成本,使其适用于高频工业数据交互。 分片技术: 探讨以太坊2.0分片技术对工业应用的可行性。 选择合适的区块链平台: 在公链、联盟链、私链之间做出权衡,并考虑针对工业场景优化的区块链项目。 高效的Oracle设计: 优化Oracle的数据传输和验证机制,减少链上负担。 与现有工业系统的集成: API设计与中间件: 探讨如何设计健壮的API接口和开发高效的中间件,实现以太坊智能合约与PLC、SCADA、MES、ERP等传统工业系统的无缝集成。 数据映射与转换: 如何将不同系统的数据格式进行有效映射和转换,确保数据在链上链下之间的顺畅流动。 第五章:未来展望——去中心化工业互联网的愿景 本章将超越现有的技术框架,展望去中心化工业互联网的宏伟蓝图。我们将描绘一个由智能合约驱动的、高度自治、自我优化、安全可靠的未来工业生态系统。 自主运行的智能工厂: 设想一个工厂,其生产流程、设备维护、能源调度、供应链协同都由智能合约自动完成,人工干预降到最低。 跨企业、跨行业的协作网络: 构想一个开放的工业协作平台,不同企业可以通过智能合约共享资源、协同生产、进行数据分析,从而实现整个工业生态的效率提升。 数字孪生与区块链的融合: 探讨如何将数字孪生技术与区块链的溯源、透明性相结合,构建更具可信度的数字孪生模型,用于模拟、预测和优化。 去中心化的工业物联网(IIoT): 设想一个完全由智能合约管理的、去中心化的工业物联网,设备之间能够自主交互、协同工作,无需中心化平台的协调。 新的商业模式: 探索基于区块链和智能合约可能催生的全新工业商业模式,如按需制造即支付、设备即服务(DaaS)的智能化升级等。 人才培养与生态建设: 强调培养具备区块链、智能合约和工业自动化复合技能的人才,以及构建一个健康发展的工业区块链生态系统的重要性。 本书的编写目标是为读者提供一个全面、深入的视角,理解以太坊智能合约如何改变工业控制的面貌。我们鼓励读者不仅要掌握理论知识,更要积极探索实践,成为这场工业自动化新浪潮的先行者。