本书是一本专为自动化类专业学生及工程技术人员编写的教材，旨在整合电气制图与可编程序控制器应用课程的核心内容。本书详细介绍了电气控制系统基本知识、EPLAN电气制图基础、S7-1200 PLC的硬件与组态、S7-1200 PLC程序设计基础S7-1200 PLC的指令和程序设计与调试。
本书适合作为高等院校自动化、机电相关专业的教材，也可供相关工程技术人员使用。

电气控制系统开发流程涵盖了电气图纸设计、硬件接线、控制程序编写、现场调试等环节。作为控制核心，PLC早已成为自动化控制领域不可或缺的重要设备之一，而西门子S7系列PLC广泛应用于工业生产之中，在全球范围内拥有很高的市场占有率。其中，S7-1200是西门子公司推出的新一代小型PLC，主要面向离散自动化系统和独立自动化系统应用。它采用了模块化设计并集成了以太网接口，具备很强的工艺功能，适用于多种应用场景，可满足不同的自动化需求。为了提高工作效率，在开发以PLC为核心的电气自动化控制系统时，采用计算机辅助工程(CAE)软件对系统电气图纸进行设计，可以大大节省工程设计人员的精力与时间投入。作为电气和自动化领域中领先的CAE软件，EPLAN在全球市场范围内具有较大的应用规模，它不仅可以方便地进行原理图绘制，而且能够根据原理图自动生成工程实施和管理中所需要的报表文档，如端子图表、电缆图表、设备清单、线号列表、PLC卡总览等。对于原理图中设备的任何修改，都会自动修正各报表中相应数据，极大地提高了开发效率，降低了设计与管理成本。本书完整覆盖了电气控制系统基本概念、CAE软件EPLAN的操作使用、S7-1200 PLC的基础知识和控制系统程序开发等电气控制系统的相关知识，旨在使学生或相关工程技术人员能够较快地熟悉并掌握电气控制系统的应用开发技能。
在编写过程中，编者注重理论与实践相结合，力求使本书成为电气控制系统设计与PLC应用领域的入门指南。本书的特色如下：
(1)结合最新技术：本书紧跟技术发展的步伐，详细介绍了EPLAN软件的新版本和S7-1200 PLC的先进技术，确保学生能够学习到最新的知识和技能。
(2)实践导向：本书强调实际操作技能的培养，使学生能够将理论知识应用于实际工作中，提高解决实际问题的能力。
(3)系统全面：内容涵盖了从电气控制系统的基本知识到PLC编程的全过程，包括设计、安装、调试等各个环节，为学生提供了一个完整的学习路径。
(4)易于理解：本书语言简洁明了，尽量避免复杂的专业术语，使得即使是初学者也能够轻松理解和掌握书中的内容。
(5)丰富的教学资源：为了便于教学，本书提供了配套的PPT和其他教学资源，方便教师进行课程规划和教学实施。
本书的编写注重基本知识与实践技能的结合，提供了大量的实例供读者参考。为便于教学和激发学生学习热情，本书中的实例均贴合实际、便于理解，学生在阅读过程中应以此为指引，举一反三，加强练习，以达到系统掌握的目的。
在教学安排上，建议安排48课时的理论教学及实验操作。其中，第1章安排6课时，重点介绍常用低压电器的原理及应用、电气原理图的制图与读图方法。第2章安排6课时的理论教学，重点介绍EPLAN的使用方法，并安排4课时的上机操作。第3章安排4课时，重点介绍S7-1200 PLC的硬件结构、接线方法，博途软件的使用与硬件组态。第4章安排6课时，对S7-1200 PLC的基本工作原理、存储器及其寻址、数据格式与数据类型、程序结构等进行重点讲解。第5章安排10课时，结合书中实例的仿真演示，着重介绍S7-1200 PLC基本指令的功能与用法，帮助学生理解梯形图程序的阅读与编写方法。第6章安排8课时的理论教学，结合书中实例的分析与演示，重点介绍常用的典型梯形图电路、顺序控制设计法、程序的仿真与调试方法，并安排4课时供学生动手编程调试。
本书由上海工程技术大学奚峥皓、麻超、缪月琴主编，其中第1章由缪月琴编写，第2章由奚峥皓编写，第3~6章由麻超编写，全书工程设计、篇章设计、统稿工作、附带PPT制作等由奚峥皓完成。
因编者水平有限，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请读者批评指正。

编者2025年2月

第1章电气控制系统基本知识1
1.1电气控制系统概况1
1.1.1现代电气控制技术特点1
1.1.2电气控制系统的历史发展1
1.2常用低压电器2
1.2.1概述2
1.2.2隔离器、刀开关、负荷开关3
1.2.3低压断路器5
1.2.4交流与直流接触器6
1.2.5熔断器11
1.2.6继电器12
1.2.7主令电器16
1.3电气控制系统中常用的符号18
1.3.1电气工程图形符号的组成和种类18
1.3.2常用的电气图形符号和文字符号21
1.4电气制图标准29
1.4.1电气制图国内外标准化制定机构29
1.4.2电气技术文件编制的主要标准29
习题30
第2章EPLAN电气制图基础31
2.1EPLAN Electric P8教育版2.8介绍31
2.1.1经典的 EPLAN Electric P8工业电气智能化设计软件31
2.1.2EPLAN Electric P8教育版2.8改进的内容32
2.2项目创建33
2.2.1项目类型33
2.2.2项目组成34
2.2.3项目结构34
2.2.4项目属性37
2.2.5操作步骤38
2.3连接与电缆42
2.3.1连接42
2.3.2设置连接操作步骤46
2.3.3电缆49
2.3.4设置电缆操作步骤55
2.4端子60
2.4.1端子的定义60
2.4.2端子排的定义62
2.4.3主端子64
2.4.4端子跳线64
2.4.5端子顺序65
2.4.6端子的创建和放置66
2.5PLC设计70
2.5.1PLC卡的创建和放置70
2.5.2PLC编址73
2.6文件管理74
2.6.1基础知识74
2.6.2部件管理主页面75
2.7报表管理76
2.7.1工程报表的定义76
2.7.2报表的生成77
2.7.3报表的设置79
2.7.4报表的更新82
2.8宏项目管理83
2.8.1宏的概念83
2.8.2宏项目84
2.8.3宏变量85
2.8.4基于原理图项目创建宏86
2.8.5基于宏项目创建宏和宏变量87
习题90
第3章S7-1200 PLC的硬件与组态91
3.1S7-1200 PLC的硬件结构91
3.1.1CPU模块91
3.1.2信号板及信号模块93
3.1.3集成的PROFINET通信接口与通信模块94
3.2S7-1200 PLC的安装与拆卸94
3.2.1安装和拆卸CPU95
3.2.2安装和拆卸信号模块96
3.2.3安装和拆卸通信模块98
3.2.4安装和拆卸信号板98
3.2.5安装和拆卸端子板100
3.3S7-1200 PLC的接线101
3.3.1接线准则101
3.3.2供电接线102
3.3.3数字量输入接线102
3.3.4数字量输出接线103
3.3.5模拟量输入接线103
3.4TIA Portal与硬件组态104
3.4.1TIA Portal软件界面105
3.4.2创建项目与硬件组态106
习题109
第4章S7-1200 PLC程序设计基础110
4.1S7-1200 PLC的工作原理和工作模式110
4.1.1工作原理110
4.1.2工作模式112
4.1.3工作模式的切换112
4.1.4启动方式113
4.2S7-1200 PLC的存储器及其寻址113
4.2.1内部存储器113
4.2.2系统存储区116
4.2.3寻址118
4.3数据格式与数据类型119
4.3.1数据格式119
4.3.2数据类型119
4.4编程语言122
4.4.1梯形图123
4.4.2功能块图124
4.4.3结构化控制语言124
4.5程序结构124
4.5.1组织块125
4.5.2功能和功能块129
4.5.3数据块131
4.6编程方法133
4.6.1线性化编程133
4.6.2模块化编程133
4.6.3结构化编程133
习题134
第5章S7-1200 PLC的指令135
5.1位逻辑指令135
5.1.1基本位逻辑指令136
5.1.2置位和复位指令137
5.1.3上升沿和下降沿指令138
5.2定时器与计数器指令142
5.2.1定时器指令142
5.2.2计数器指令149
5.3数据处理指令152
5.3.1比较器操作指令152
5.3.2转换操作指令154
5.3.3移动操作指令157
5.3.4移位与循环移位指令158
5.4数学与字逻辑运算指令161
5.4.1数学运算指令161
5.4.2字逻辑运算指令165
5.5程序控制指令167
5.5.1基本运行指令168
5.5.2常用查错及监测指令170
5.6日期和时间指令171
5.6.1日期和时钟指令171
5.6.2时钟功能指令171
5.7字符串与字符指令172
5.7.1移动字符串指令173
5.7.2字符串转换指令173
5.7.3字符串操作指令175
5.8中断指令178
5.8.1硬件中断的附加和分离指令179
5.8.2循环中断组织块及指令180
5.8.3时间中断组织块及指令182
5.8.4延时中断组织块及指令183
5.8.5对较高优先级中断和异步错误事件的禁止和启用指令184
5.9脉冲指令185
5.9.1高速脉冲输出185
5.9.2PWM输出185
习题188
第6章程序设计与调试189
6.1控制程序设计方法189
6.1.1经验设计法189
6.1.2顺序控制设计法195
6.2顺序控制设计的两种方法199
6.2.1采用启保停电路的设计方法199
6.2.2置位指令与复位指令的设计方法206
6.3程序下载与仿真212
6.3.1程序的下载212
6.3.2程序的仿真215
6.4故障诊断与程序调试217
6.4.1CPU停机的故障诊断217
6.4.2程序调试218
习题224

奚峥皓，男，上海工程技术大学电子电气工程学院自动化系讲师。北京科技大学控制理论与控制工程专业博士，研究方向：图像处理、数据挖掘、模式识别、优化算法。获得发明专利、实用新型授权十余项。麻超，讲师，任教于上海工程技术大学电子电气工程学院，主授课程包括《自动控制理论》《微机原理及应用》等。徐冬梅，讲师，电气与信息技术专业工学博士（2014年德国Duisburg-Essen大学）。主要研究方向网络化控制系统、多智能体系统的故障诊断与容错控制。曾先后在IEEE Transactions on Control Systems Technology、Asian Journal of Control等国际期刊和国内外会议上发表论文多篇，其中 SCI检索论文5篇。

(1)结合最新技术：本书紧跟技术发展的步伐，详细介绍了EPLAN软件的新版本和S7-1200 PLC的先进技术，确保学生能够学习到最新的知识和技能。
(2)实践导向：本书强调实际操作技能的培养，使学生能够将理论知识应用于实际工作中，提高解决实际问题的能力。
(3)系统全面：内容涵盖了从电气控制系统的基本知识到PLC编程的全过程，包括设计、安装、调试等各个环节，为学生提供了一个完整的学习路径。
(4)易于理解：本书语言简洁明了，尽量避免复杂的专业术语，使得即使是初学者也能够轻松理解和掌握书中的内容。
(5)丰富的教学资源：为了便于教学，本书提供了配套的PPT和其他教学资源，方便教师进行课程规划和教学实施。