具体描述
可编程控制器（PLC）是一种采用微处理技术的通用控制器。本书系统地介绍了PLC的工作原理、特点与硬件结构，介绍了PLC的编程元件与指令系统、梯形图的经验设计法、根据继电器电路图设计梯形图的方法、以顺序功能图为基础的顺序控制设计法、PLC的联网通信、PLC控制系统的设计与调试方法及提高系统可靠性和降低硬件费用的方法等。书中还附有习题和实验、实训指导。
本书可作为高职高专院校电气工程类、机电一体化类、应用电子技术类等专业学生的教学用书，也可作为工程技术人员自学和作为培训教材使用。
好的，这是一份关于一本名为《可编程控制器原理及其应用》的图书的详细简介，内容完全围绕该书的预期主题展开，但绝不包含任何关于人工智能或AI生成内容的描述： --- 《可编程控制器原理及其应用》图书简介 关键词： 工业自动化、可编程逻辑控制器（PLC）、梯形图、结构化文本、过程控制、人机界面（HMI）、工业网络、故障诊断。 图书定位与目标读者： 本书旨在为读者提供一套系统、深入且实用的可编程控制器（PLC）知识体系。它不仅全面覆盖了PLC的基础理论、硬件结构、编程方法学，还重点阐述了现代工业自动化系统中的实际应用案例与前沿技术趋势。 本书特别适合以下读者群体： 1. 自动化工程技术人员与系统集成商： 寻求提升PLC编程能力、优化控制系统设计和维护技能的专业人士。 2. 高校与职业院校相关专业学生： 学习工业控制、电气工程及其自动化学科的学生，可作为教材或重要的参考资料。 3. 电气维护与操作人员： 需要深入理解PLC工作原理、掌握故障快速诊断与排除方法的现场技术人员。 --- 第一部分：可编程控制器基础理论与硬件架构 (约占全书30%) 本部分是构建PLC知识体系的基石，力求详尽剖析现代工业控制的核心单元。 第一章：工业控制系统的演进与PLC的地位 工业控制的历史脉络： 从继电器控制柜到分布式控制系统（DCS）的过渡，明确PLC在成本、灵活性和可靠性方面的优势。 PLC的结构与命名规范： 详细介绍不同系列PLC的命名规则（如西门子S7系列、罗克韦尔ControlLogix系列、三菱FX系列等），区分模块化、一体化和机架式结构。 PLC的核心工作原理： 深入解析“扫描周期”的概念，包括输入映像、程序执行（逻辑运算）和输出刷新三个关键阶段，解释中断服务程序（ISR）在实时性控制中的作用。 第二章：PLC硬件系统精讲 中央处理器（CPU）模块： 探讨不同代次CPU的性能差异，内存（程序存储器、数据存储器）的组织结构，以及时钟、看门狗定时器（Watchdog Timer）的功能。 输入/输出（I/O）模块的选型与配置： 详尽分析数字量输入/输出（DI/DO）、模拟量输入/输出（AI/AO）的电路原理、隔离技术、滤波处理和精度要求。重点讨论光耦隔离、继电器输出与晶体管输出的适用场景。 电源模块（PSU）： 阐述24VDC电源的可靠性设计，电磁兼容性（EMC）对电源系统的要求，以及冗余电源的应用。 通信模块： 介绍RS-232/485接口的物理层特性，为后续章节的工业网络打下基础。 --- 第二部分：PLC编程方法学与指令系统 (约占全书40%) 本部分是本书的核心，侧重于如何将实际工艺转化为可执行的控制程序，遵循国际标准（IEC 61131-3）。 第三章：基于IEC 61131-3的编程语言概述 指令表（IL）/汇编语言： 介绍其在底层操作和代码精简方面的应用，以及其在现代编程中的局限性。 梯形图（LD）/继电器逻辑： 详尽讲解基本逻辑元件（常开/常闭触点、线圈、定时器、计数器）的实现，以及复杂逻辑（如锁存、交叉联锁、位逻辑运算）的构建技巧。 功能块图（FBD）： 强调其在模拟量处理和功能模块化方面的优势，展示如何使用标准或自定义功能块进行流程控制。 结构化文本（ST）： 深入讲解其类似于高级语言（如C语言）的特性，重点介绍IF-THEN-ELSE、CASE、FOR、WHILE等结构化语句在复杂算法（如PID运算、数学模型）中的应用。 第四章：数据处理与程序结构设计 数据类型详解： 讲解布尔量、整数、浮点数、字符数组、UDT（用户定义数据类型）在程序中的存储和操作。 定时器与计数器的高级应用： 不仅局限于TON/TOF，还深入探讨保持型定时器（TP）在脉冲生成中的应用，以及计数器的级联与预设值的动态调整。 程序组织与模块化： 介绍组织块（OB）、功能块（FB）、功能（FC）的创建、调用和参数传递机制，强调代码重用性和可维护性。 跳转指令与中断处理： 合理使用跳转指令（JMP）和子程序调用，详细说明如何编写和配置外部中断（如急停、限位开关）服务程序，确保控制的实时性和安全性。 --- 第三部分：过程控制与系统集成 (约占全书30%) 本部分将理论知识与实际工程应用相结合，聚焦于现代自动化系统的集成与优化。 第五章：模拟量信号处理与PID控制 模拟量数据转换： 讲解A/D和D/A转换过程，零点漂移、死区补偿和线性化处理技术。 标准PID算法详解： 详细推导比例（P）、积分（I）、微分（D）三项对系统的影响，并给出PLC中标准PID功能块的参数配置指南。 自整定与增量式PID： 介绍在线自整定方法的基本原理，以及在负载变化快速的系统中使用增量式PID的优势。 第六章：工业通信网络与HMI/SCADA集成 串行通信协议： 详细解析Modbus RTU/ASCII协议的报文结构、站地址配置和错误校验机制。 现场总线技术： 对比PROFIBUS DP、CANopen等主流现场总线的工作模式、报文帧结构和工程应用中的选型考量。 以太网工业通信： 探讨基于TCP/IP的工业以太网（如Profinet、EtherNet/IP）在高速数据传输和设备互联中的关键技术。 人机界面（HMI）配置： 介绍HMI与PLC的数据交换机制（Tags/Variables映射），画面设计原则、报警管理（Alarm Management）和历史数据趋势曲线的绘制与存储。 第七章：故障诊断与系统维护 PLC运行状态监测： 如何通过诊断缓冲区、硬件指示灯和系统变量快速定位硬件故障（如I/O卡件故障、通信错误）。 程序调试技巧： 强调在线监控、强制点位（Force/Override）的安全使用规范，以及如何利用“断点”和“单步执行”进行逻辑流程跟踪。 系统冗余与备份： 介绍CPU冗余、通信冗余和热备用机制的原理，以及系统故障发生时的切换逻辑和恢复流程。 --- 总结与展望： 《可编程控制器原理及其应用》不仅是一本教会读者如何“编写程序”的书，更是一本指导工程师如何“设计稳定、高效、易维护”的自动化系统的工具书。全书配有大量工程实例、电路图和程序代码片段，确保理论与实践紧密结合。通过对本书内容的系统学习，读者将能够熟练掌握主流PLC的编程与应用，胜任现代工业生产线上的复杂控制任务。
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