Programming PLCs Using Rockwell Automation Controllers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Jon Stenerson

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2003-03-16

价格:USD 153.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780130940025

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• Rockwell Automation
• Programmable Logic Controllers
• Industrial Automation
• Control Systems
• Allen-Bradley
• RSLogix 5000
• Ladder Logic
• Industrial Programming
• Automation

PLC 编程的艺术：从理论到实践的深度探索 本书并非一本关于 Rockwell Automation 控制器的入门指南，也非对特定品牌的 PLC 编程指令进行枯燥的罗列。相反，它旨在为读者提供一个更广阔的视野，深入剖析可编程逻辑控制器 (PLC) 编程的底层逻辑、设计理念和高级应用技巧。我们将跳出特定硬件的限制，回归到 PLC 编程的本质，让读者理解“为何”以及“如何”才能编写出高效、可靠且易于维护的 PLC 程序。 第一部分：PLC 编程的理论基石 在开始任何具体的编程实践之前，理解 PLC 的工作原理和编程范式至关重要。本部分将带您深入探讨以下几个核心主题： 1. PLC 的核心概念与架构： PLC 的本质： 不同于通用计算机，PLC 的设计初衷是为了在工业环境中可靠地执行控制任务。我们将分析其“扫描周期”的工作机制，解释输入扫描、程序执行、输出更新和通信刷新等环节如何协同工作，以及为什么这种方式能保证实时性和稳定性。 硬件组成解析： 深入了解 CPU、内存、I/O 模块（离散量、模拟量）、通信模块和电源等关键组件的功能和相互关系。理解不同类型 I/O 模块的特性，例如浪涌保护、隔离、分辨率和采样率，以及它们如何影响信号的采集与输出。 二进制与逻辑世界的连接： PLC 的核心是数字逻辑。我们将回顾布尔代数的基本原理，并将其与 PLC 的输入/输出信号进行关联。理解“高电平”和“低电平”如何映射到逻辑的“真”和“假”，以及组合逻辑（AND, OR, NOT）和时序逻辑（Flip-flops, Latches）在 PLC 程序中的基础应用。 中断与异常处理： 在工业自动化中，及时响应突发事件至关重要。我们将探讨中断的类型（定时中断、外部中断、错误中断），理解中断服务程序的编写原则，以及如何设计有效的异常处理机制来保证系统的鲁棒性。 2. PLC 编程语言的通用性与演进： IEC 61131-3 标准的意义： 尽管本书不专注于特定品牌，但理解行业标准至关重要。我们将简要介绍 IEC 61131-3 标准，了解其定义的五种主要编程语言（梯形图、指令表、结构化文本、功能块图、顺序功能图），并阐述它们各自的优势和适用场景。 梯形图 (Ladder Diagram) 的深度解析： 梯形图是 PLC 编程中最直观的语言之一。我们将超越基本的“触点”和“线圈”，深入探讨其背后的逻辑实现。理解常开、常闭触点、输出线圈、置位/复位指令、定时器、计数器以及比较指令在梯形图中的应用，并分析如何利用它们构建复杂的控制逻辑。 指令表 (Instruction List) 的精炼表达： 指令表语言以其简洁和高效著称。我们将展示如何用一系列简单的助记符来表达复杂的逻辑操作，理解“装载”、“比较”、“跳转”、“操作”等基本指令，以及如何通过组合它们实现与梯形图等价的功能，尤其适用于对代码紧凑性要求高的场景。 结构化文本 (Structured Text) 的高级编程： 对于更复杂的算法、数据处理和数学运算，结构化文本提供了强大的能力。我们将介绍其类似于高级编程语言的语法，包括变量声明、数据类型、条件语句（IF-THEN-ELSE）、循环语句（FOR, WHILE）、函数和过程的定义与调用，以及如何利用它实现更具模块化和可读性的程序。 功能块图 (Function Block Diagram) 与顺序功能图 (Sequential Function Chart) 的图形化建模： 这两种图形化语言在流程控制和状态机设计中大放异彩。我们将展示如何通过连接预定义的功能块来构建系统，以及如何使用状态和转移来描述复杂的工艺流程，理解它们在流程工业和批次控制中的应用。 3. 数据管理与通信基础： 变量与数据类型： 理解 PLC 程序中不同变量的作用域（全局、局部）、存储区域（RAM, ROM, EEPROM）以及基本数据类型（布尔、整型、浮点型、字符型）及其在实际应用中的意义。 位、字节、字与双字的理解： 深入解析这些基本数据单位在 PLC 内存中的组织方式，以及如何通过位操作、字节操作、字操作和双字操作来访问和处理数据。 PLC 通信协议概述： 工业环境中设备间的通信是必不可少的。我们将简要介绍常见的 PLC 通信协议，如 Modbus RTU/TCP、EtherNet/IP (非 Rockwell 特定)、PROFIBUS/PROFINET (非 Rockwell 特定)，理解它们在数据交换、远程控制和诊断中的作用。 第二部分：高级 PLC 编程技巧与设计模式 掌握了基础理论，本部分将引导您进入更高级的编程领域，学习如何编写结构清晰、易于调试和扩展的 PLC 程序。 1. 模块化编程与代码重用： 子程序 (Subroutines) 与函数块 (Function Blocks) 的设计： 学习如何将复杂的控制逻辑分解成可管理的单元。理解子程序的参数传递、局部变量的作用，以及函数块的封装性、状态保持能力和实例化特性。分析在何种情况下选择子程序，以及何时更适合使用功能块，以实现代码的模块化和重用。 数据块 (Data Blocks) 与结构体 (Structs) 的组织： 如何有效地组织和管理与特定功能相关的参数、状态和数据。学习使用数据块将相关变量集中管理，以及利用结构体创建自定义复合数据类型，提高数据访问的清晰度和效率。 面向对象思想在 PLC 编程中的借鉴： 虽然 PLC 编程并非严格的面向对象，但借鉴其思想可以极大地提升程序质量。我们将探讨如何通过封装、抽象等概念来设计可复用的功能单元，减少代码的耦合性。 2. 状态机设计与实现： 状态机的概念与原理： 深入理解有限状态机 (FSM) 的工作模型，包括状态、事件、转移和动作。 状态机在 PLC 中的应用： 如何使用 PLC 的指令（如跳转、比较、定时器）来实现状态机的逻辑。学习使用变量来表示当前状态，并通过条件判断来触发状态之间的转移。 顺序功能图 (SFC) 的高级应用： 再次回归 SFC，探讨如何利用其“并行区域”、“选择性转移”等高级特性来处理更复杂的并发和选择性流程，例如在批次生产或多功能设备控制中。 3. 错误处理与故障诊断： 健壮的错误检测机制： 设计程序时，预见并处理潜在的错误情况至关重要。我们将学习如何利用传感器信号的异常值、通信超时、设备故障等信息来触发错误处理逻辑。 报警系统的设计： 如何设计和实现有效的报警系统，包括报警的优先级、类型（故障、警告、信息）、报警的触发与清除机制，以及如何将报警信息显示给操作员。 诊断信息的记录与分析： 学习如何记录关键运行参数、事件日志和错误信息，为故障排除和性能优化提供依据。理解如何利用这些信息进行远程诊断和预测性维护。 程序的可调试性： 编写易于调试的程序本身就是一种高级技能。我们将分享如何在程序中插入调试标记、设置观察点、使用模拟仿真等技巧，以快速定位和解决问题。 4. 运动控制与伺服系统集成基础： 运动控制的基本概念： 介绍伺服电机、步进电机、驱动器等基本概念，以及它们在自动化中的作用。 PLC 在运动控制中的角色： 理解 PLC 如何通过发送脉冲序列、方向信号、使能信号等来控制运动。 基本运动指令的应用（通用视角）： 探讨诸如“点位移动”、“速度模式”、“回零”等通用运动控制指令的逻辑，以及它们在各种运动应用场景下的实现原理。 第三部分：软件工程实践与项目管理 高质量的 PLC 程序不仅仅是代码本身，还涉及到整个开发流程和项目管理。 1. 代码风格与文档规范： 统一的命名约定： 强调清晰、一致的变量、标签、函数和程序命名，提高代码的可读性。 代码注释的重要性： 学习如何编写有价值的注释，解释程序的逻辑、关键参数的含义以及设计思路，为未来的维护和调试奠定基础。 程序结构与组织： 如何合理地组织程序文件、功能块库、数据块等，使整个项目结构清晰，易于导航。 2. 版本控制与团队协作： 代码变更管理： 介绍版本控制的基本概念，如备份、回滚、差异比较，以及如何管理程序的不同版本。 多人协作的挑战与解决方案： 在大型项目中，团队协作是常态。我们将探讨如何通过明确的分工、代码审查和版本控制系统来保证项目顺利进行。 3. 测试与验证： 单元测试与集成测试： 如何对编写的子程序、功能块进行独立的测试，以及如何将它们集成到整个系统中进行联调。 模拟仿真与离线测试： 利用仿真工具在实际硬件可用之前进行程序的逻辑验证，提前发现问题。 现场调试与优化： 现场调试的策略和技巧，如何将测试结果与实际运行数据进行对比，并进行必要的优化。 4. 项目生命周期管理： 需求分析与规范制定： 理解在项目初期进行详细的需求分析和技术规范制定的重要性。 设计、开发、测试、部署与维护： 贯穿整个项目生命周期，从概念到实施再到长期维护，理解 PLC 程序在其中扮演的角色。 通过对这些主题的深入探讨，本书旨在帮助读者构建一个坚实的 PLC 编程理论基础，并掌握一套通用的、能够应用于任何 PLC 平台的高级编程技巧和工程实践。本书的宗旨是赋能读者，让他们能够理解 PLC 控制系统的本质，设计出更加智能化、可靠和易于维护的自动化解决方案。

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