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朱文杰，男，汉族，长沙人，1985年华中工学院（今华中科技大学）电力工程系毕业，1985～2001年实际发轫了湖南省教育史上关系重要生产力的《水电站自动化》高等教学教研工作、2001～2005年从事了《电力电子技术》和《可编程序控制器》高等教学工作。1987年参加制订了全国《水电站自动化》应用教学大纲，1994年主研治理水轮机组甩负荷抬机。1990年代至本世纪初，参加校核了共十七卷《长沙市志》并留名后记，2002年被聘任为中国管理科学研究院研究员。2005年7月至今从事教研工作，其中2005年7月至2007年7月撰写博客http://cslgdx.bokee.com。截至2016年1月年在水利部等刊物上公开发表论文50篇。 2007年7月至2016年1月编著图书七部：《S7-200 PLC编程设计与案例分析》（机工2010）、《S7-300/400 PLC编程设计与案例分析》（机工2010）、《S7-1200 PLC编程设计与案例分析》（机工2011）、《S7-200 PLC编程及应用》（电力2012）、《三菱FX型PLC编程与应用》（电力2013）、《S7-1200 PLC编程与应用》（电力2015）、《现代电力电子技术与应用》。 目錄： 篇基 础 知 识 第1章数制与PLC综述2 1.1BIN数、十六进制数和BCD数2 1.1.1BIN数2 1.1.2十六进制数3 1.1.3BCD数3 1.2PLC的产生与发展4 1.2.1PLC的产生、定义、功能、特点及分类4 1.2.2PLC的发展概况和发展趋势7 1.3PLC的基本结构、工作原理与编程语言9 1.3.1PLC的基本结构和各部分作用9 1.3.2PLC的工作原理13 1.3.3PLC的编程语言19 1.4欧姆龙PLC概述22 1.4.1欧姆龙PLC的历史与发展22 1.4.2欧姆龙C系列P型PLC内部资源分配25 1.4.3欧姆龙CS/CJ系列PLC简介29 1.4.4欧姆龙CV系列PLC简介31 第2章欧姆龙CP1H型PLC的硬件系统34 2.1CPU34 2.1.1CPU的外形与面板说明34 2.1.2CPU命名方法与参数36 2.2扩展单元37 2.2.1CPM1A扩展单元及连接37 2.2.2CJ扩展单元及连接38 2.3CPU的接线41 2.3.1CPU的电源端子接线41 2.3.2X/XA型CPU的I/O端子接线41 2.3.3Y型CPU的I/O端子接线42 2.4I/O存储区的分配与编号44 2.4.1通道输入/输出继电器区（CIO）44 2.4.2保持继电器（HR）和特殊辅助继电器（AR）49 2.4.3暂时存储继电器（TR）和数据存储器（DM）49 2.4.4定时器和计数器49 2.4.5索引寄存器和数据寄存器50 2.4.6任务标志、状态标志和时钟脉冲50 2.4.7I/O存储区分配与编号51 第3章欧姆龙PLC的编程软件52 3.1编程软件CXProgrammer52 3.1.1安装编程软件CXProgrammer52 3.1.2编程软件CXProgrammer的主要功能及界面52 3.1.3编程软件CXProgrammer的使用55 3.2仿真软件CXSimulator64 3.2.1CXSimulator的组成64 3.2.2CXSimulator的使用64 3.3集成工具包CXOne67 3.3.1CXOne介绍67 3.3.2CXDesigner简要介绍74 第二篇编 程 指 令 第4章时序指令83 4.1时序输入指令83 4.1.1读/读非/与/与非/或/或非83 4.1.2块与/块或/非84 4.1.3功率流上升沿微分/功率流下降沿微分85 4.1.4LD型位测试/LD型位测试非/AND型位测试/AND型位测试非/OR型位测试/OR型位 测试非86 4.2时序输出指令88 4.2.1输出/输出非/临时存储继电器/保持/上升沿微分/下降沿微分88 4.2.2置位/复位/多位置位/多位复位90 4.2.3一位置位/一位复位/一位输出92 4.3时序控制指令93 4.3.1无功能/结束/互锁/互锁解除93 4.3.2多重互锁（微分标志保持型）/多重互锁（微分标志非保持型）/多重互锁解除94 4.3.3转移/转移结束/条件转移/条件非转移/多重转移/多重转移结束94 4.3.4循环开始/循环结束/循环中断96 第5章定时器/计数器指令98 5.1定时器指令98 5.1.1定时器/高速定时器/超高速定时器99 5.1.2累计定时器/长时间定时器/多输出定时器100 5.2计数器指令101 5.2.1计数器/可逆计数器102 5.2.2定时器/计数器复位103 第6章数据指令105 6.1数据比较指令105 6.1.1符号比较/时刻比较105 6.1.2无符号比较/无符号倍长比较/带符号BIN比较/带符号BIN倍长比较107 6.1.3多通道比较/表格一致/无符号表间比较/扩展表间比较109 6.1.4区域比较/倍长区域比较111 6.2数据传送指令111 6.2.1传送/倍长传送/非传送/倍长非传送111 6.2.2位传送/数字传送/多位传送112 6.2.3块传送/块设定114 6.2.4数据交换/数据倍长交换/数据分配/数据抽取115 6.2.5变址寄存器设定116 6.3数据移位指令117 6.3.1移位寄存器/左右移位寄存器/非同步移位寄存器/字移位118 6.3.2左移一位/倍长左移一位/右移一位/倍长右移一位119 6.3.3带CY左循环一位/带CY倍长左循环一位/无CY左循环一位/无CY倍长左循环一位121 6.3.4带CY右循环一位/带CY倍长右循环一位/无CY右循环一位/无CY倍长右循环一位122 6.3.5左移一大位/右移一大位/N位数据左移一位/N位数据右移一位123 6.3.6数据左移N位/倍长左移N位/数据右移N位/倍长右移N位124 6.4数据转换指令126 6.4.1BCD→BIN转换/BCD→BIN倍长转换/BIN→BCD转换/BIN→BCD倍长转换126 6.4.2单字2求补码/双字2求补码/符号扩展128 6.4.34→16/8→256解码器/16→4/256→8编码器129 6.4.4ASCII代码转换/ASCII→HEX转换/位列→位行转换/位行→位列转换131 6.4.5带符号BCD→BIN转换/带符号BCD→BIN倍长转换/带符号BIN→BCD转换/带符号 BIN→BCD倍长转换/格雷码转换133 6.5表格数据处理指令137 6.5.1栈区域设定/栈数据存储/先入先出/后入先出137 6.5.2表格区域宣言/记录位置设定/记录位置读取139 6.5.3数据检索/字节交换/值检索/小值检索140 6.5.4总数值计算/帧检验序列值计算142 6.5.5栈数据数输出/栈数据读取/栈数据更新/栈数据插入/栈数据删除143 6.6数据控制指令145 6.6.1比积微运算/自带整定PID运算145 6.6.2上下限限位控制/死区控制/静区控制147 6.6.3时分割比例输出/数据平均化149 6.6.4定校比例/定校比例2/定校比例3150 第7章运算指令153 7.1自加/自减指令153 7.1.1BIN增量/BIN倍长增量/BIN减量/BIN倍长减量153 7.1.2BCD增量/BCD倍长增量/BCD减量/BCD倍长减量154 7.2四则运算指令156 7.2.1带符号无CY BIN加法运算/带符号无CY BIN倍长加法运算/带符号有CY BIN加法运算/ 带符号有CY BIN倍长加法运算156 7.2.2无CY BCD加法运算/无CY BCD倍长加法运算/带CY BCD加法运算/带CY BCD倍长加法 运算157 7.2.3带符号无CY BIN减法运算/带符号无CY BIN倍长减法运算/带符号有CY BIN减法运算/ 带符号有CY BIN倍长减法运算159 7.2.4无CY BCD减法运算/无CY BCD倍长减法运算/带CY BCD减法运算/带CY BCD倍长减法 运算160 7.2.5带符号BIN乘法运算/带符号BIN倍长乘法运算/无符号BIN乘法运算/无符号BIN倍长乘法 运算/BCD乘法运算/BCD倍长乘法运算161 7.2.6带符号BIN除法运算/带符号BIN倍长除法运算/无符号BIN除法运算/无符号BIN倍长除法 运算/BCD除法运算/BCD倍长除法运算163 7.3逻辑运算指令165 7.3.1字逻辑与/双字逻辑与/字逻辑或/双字逻辑或165 7.3.2字异或/双字异或/字同或/双字同或167 7.3.3位取反/位双字取反168 7.4特殊运算指令168 7.4.1BIN二次方根运算/BCD二次方根运算168 7.4.2数值转换/BCD浮点除法运算/位计数器169 7.5单精度浮点转换?运算指令171 7.5.1浮点［单］→16位BIN转换/浮点［单］→32位BIN转换/16位BIN→浮点［单］转换/ 32位BIN→浮点［单］转换172 7.5.2浮点［单］加法运算/浮点［单］减法运算/浮点［单］乘法运算/浮点［单］除法运算/ 角度［单］→弧度转换/弧度→角度［单］转换173 7.5.3正弦运算［单］/余弦运算［单］/正切运算［单］/反正弦运算［单］/反余弦运算［单］/ 反正切运算［单］175 7.5.4二次方根运算［单］/指数运算［单］/对数运算［单］/乘方运算［单］177 7.5.5单精度浮点数据比较178 7.5.6浮点［单］→字符串转换/字符串→浮点［单］转换179 7.6双精度浮点转换?运算指令180 7.6.1浮点［双］→16位BIN转换/浮点［双］→32位BIN转换/16位BIN→浮点［双］转换/ 32位BIN→浮点［双］转换180 7.6.2浮点［双］加法运算/浮点［双］减法运算/浮点［双］乘法运算/浮点［双］除法运算/ 角度［双］→弧度转换/弧度→角度［双］转换181 7.6.3正弦运算［双］/余弦运算［双］/正切运算［双］/ 反正弦运算［双］/反余弦运算［双］/ 反正切运算［双］183 7.6.4二次方根运算［双］/指数运算［双］/对数运算［双］/乘方运算［双］185 7.6.5双精度浮点数据比较186 第8章子程序调用及中断控制指令187 8.1子程序指令187 8.1.1子程序调用/宏/子程序进入/子程序返回187 8.1.2全局子程序调用/全局子程序进入/全局子程序返回189 8.2中断控制指令191 8.2.1中断屏蔽设置/中断屏蔽前导191 8.2.2中断解除/中断任务执行禁止/中断任务执行禁止解除192 第9章I/O单元指令和高速计数/脉冲输出指令194 9.1I/O单元指令194 9.1.1I/O刷新//七段解码器/数字式开关/十键输入/十六键194 9.1.2矩阵输入/七段显示//智能I/O读出//智能I/O写入//CPU高功能单元每次I/O刷新197 9.2高速计数/脉冲输出指令200 9.2.1动作模式控制/脉冲当前值读取/脉冲频率转换/比较表登录200 9.2.2快速脉冲输出/脉冲量设置/定位/频率加减速控制203 9.2.3原点搜索/脉宽调制输出205 第10章通信指令208 10.1串行通信指令208 10.1.1协议宏/串行端口发送/串行端口接收208 10.1.2串行通信单元串行端口发送/串行通信单元串行端口接收/串行端口通信设定变更210 10.2网络通信指令212 10.2.1网络发送/网络接收/命令发送/通用Explicit信息发送213 10.2.2Explicit读出/Explicit写入/Explicit CPU数据读出/Explicit CPU数据写入215 第11章块指令219 11.1块程序指令219 11.1.1块程序开始/块程序结束/块程序暂时停止/块程序再启动219 11.1.2带条件结束/带条件结束非220 11.1.3条件分支块/条件分支块非/条件分支伪块/条件分支块结束221 11.1.4一扫描条件等待/一扫描条件等待非222 11.1.5定时等待/计数等待/高速定时等待223 11.1.6重复块/重复块结束/重复块结束非225 11.2功能块用特殊指令226 第12章字符串处理指令和特殊指令227 12.1字符串处理指令227 12.1.1字符串传送/字符串连接/字符串从左读出/字符串从右读出/字符串从任意位置读出227 12.1.2字符串检索/字符串长度检测/字符串置换/字符串删除229 12.1.3字符串交换/字符串清除/字符串插入/字符串比较231 12.2特殊指令233 12.2.1置进位/清除进位/循环时间的监视时间设定/状态标志保存/状态标志加载233 12.2.2CV→CS地址转换/CS→CV地址转换235 第13章其他指令237 13.1工序步进控制指令237 13.2显示功能指令239 13.3时钟功能指令240 13.3.1日历加法/日历减法240 13.3.2时/分/秒→秒转换//秒→时/分/秒转换//时钟补正241 13.4调试处理指令和故障诊断指令243 13.4.1调试处理指令243 13.4.2非致命故障报警/致命故障报警/故障点检测243 13.5任务控制指令248 13.6机种转换用指令250 13.6.1块传送/数据分配/数据抽出250 13.6.2位传送/位计数252 第三篇应 用 设 计 第14章欧姆龙CP1H型PLC应用设计255 14.1CP1H控制水力发电站空气压缩系统的设计255 14.1.1空气压缩装置自动控制系统的任务与要求255 14.1.2CP1H控制系统的程序设计255 14.2CP1H控制水力发电站技术供水系统的设计259 14.2.1水电站技术供水系统的控制要求260 14.2.2CP1H控制系统的程序设计260 14.3CP1H控制水力发电站油压装置的设计262 14.3.1油压装置自动化的必要性与控制要求263 14.3.2油压装置CP1H控制系统的硬件设计263 14.3.3油压装置CP1H控制系统的程序设计264 14.4CP1H控制水力发电站集水井的设计269 14.4.1集水井排水装置的自动控制要求269 14.4.2集水井CP1H控制系统的程序设计270 14.5CP1H控制润滑、冷却、制动及调相压水系统的设计272 14.5.1CP1H控制机组润滑和冷却系统的设计272 14.5.2CP1H控制机组制动系统的设计275 14.5.3CP1H控制机组调相压水系统的设计276 14.6CP1H治理甩负荷抬机并与控制调相压水综合化278 14.6.1甩负荷抬机的深层机理278 14.6.2CP1H治理水轮机组甩负荷抬机的系统设计281 14.6.3治理甩负荷抬机与控制调相压水综合化285 14.7CP1H控制水轮发电机组的设计288 14.7.1水轮发电机组自动操作输入/输出配置288 14.7.2水轮发电机组顺序操作程序设计的考虑292 14.7.3机组自动控制程序的拟定293 14.7.4机组自动控制程序的解析298 14.7.5机组事故保护机故障信号系统303 参考文献305 內容試閱： 可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的工业界通用的自动化控制装置，是计算机技术在工业控制领域的一种应用技术。随着科学技术的进步和微电子技术的迅猛发展，PLC技术已广泛应用于航空、航天、电力、水利、热网、汽车制造、矿产、钢铁、化工等行业的自动化领域，在现代工业企业的生产、加工与制造过程中起到十分重要的作用。PLC功能不断提升，并以可靠、简便等特点，成为一种工业趋势，特别是具有网络功能的PLC更受青睐。 为了满足工业控制领域对设备的高性能、高集成度以及提高维护性能的需求，欧姆龙（OMRON）公司开发了具有高扩展性的小型一体化SYSMAC CP1H型PLC，主要包括CP1HX（标准型）、CP1H-XA（模拟量内置型）和CP1H-Y（高速定位型）三种。CP1H集CS/CJ各种功能于一体，以内置的多功能充实、强化了应用能力，并缩短了追加复杂程序的设计时间。CP1H扩展了集成高速脉冲输出、标准搭载4轴、通用USB11并口等多种I/O功能，还具备串行通信两个端口、自由选择RS-232C和RS-485功能，另外模拟量监控很适合各种装置的平面检查、防止元件生产中的小错误以及成型机油压控制等场合。CP1H能扩展以太网等应用，支持标准的DeviceNet现场总线，对接Ethernet、CLK等网络。 本书主要对CP1H型PLC的工作原理、硬件模块、编程软件CX-Programmer，以及它的时序输入/输出/控制、定时器/计数器、数据比较/传送/移位/转换/控制、各种运算、子程序调用及中断控制、I/O单元用和高速计数/脉冲输出、串行/网络通信、块程序/功能块用、字符串处理和特殊指令、工序步进/显示/时钟/调试/故障诊断/任务控制/机种转换等指令系统，应用图示教学法进行了细致入微的解析，后在对上述内容深入理解的基础上，给出了一些CP1H控制水轮发电机组的智能化设计程序，这也是作者30多年教学与科研工作的结晶，以飨读者。书中提出了治理水轮机组甩负荷抬机的科学方案，以预防此类事故，尤其预防萨彦·舒申斯克惨案重演。 由于作者水平有限，本书难免存在不足与缺点，希望广大读者尤其是行业内专家学者批评指正。后，感谢机械工业出版社鼎力支持。

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