開放式可程式控制器程式設計與應用(修訂版)

1. 本書以循序漸進的方式，由簡單的程式設計語言介紹至進階的組合應用，可以讓讀者了解及比較不同程式語言的設計方式、功能與優劣勢。讀者可以針對一個應用專案採用多種程式設計方法及優點，去快速完成一個可程式控制器程式設計。
2. 本書另有陳述及可程式控制器與分散控制模組、modem、人機介面、可程式控制器資料保存、Modbus RTU、Modbus TCP、Field bus及Ethernet bus通訊…等的整合應用，希望讓讀者可以了解可程式控制器應用架構已經不再是侷限在單機自動化，是可以非常輕易結合圖控軟體去開發出一個完整的近端及遠端控制的監控系統(SCADA)，甚至是目前非常流行的 Web-base的控制架構。

本書內容

本書以循序漸進的方式，由簡單的程式設計語言介紹至進階的組合應用，可以讓讀者了解及比較不同程式語言的設計方式、功能與優劣勢。讀者可以針對一個應用專案採用多種程式設計方法及優點，去快速完成一個可程式控制器程式設計。另有陳述及可程式控制器與分散控制模組、modem、人機介面、可程式控制器資料保存、Modbus RTU、ModbusTCP、Field bus及Ethernet bus通訊… 等的整合應用，可程式控制器應用架構已經不再是局限在單機自動化，是可以非常輕易結合圖控軟體去開發出一個完整的近端及遠端控制的監控系統(SCADA)，甚至是目前非常流行的 Web-base的控制架構。內容包含有：順序控制簡介、可程式控制器硬體、開放式可程式控制語言、可程式控制器的I/O模組及接線技術、可程式語言之變數宣告、階梯可程式控制語言設計、功能方塊可程式控制語言設計、PLC之案件備份與工具介紹、指令集語言、結構化文字語言、順序流程圖可程式語言設計、可程式控制器與分散式控制模組(DCON)、控制器可保存變數與資料儲存、Modbus通訊協定與人機整合應用、可程式控制器與可程式控制器通訊、可程式控制器與Modem相關應用、可程式控制器的應用範例及專題製作；適合私立大學、科大電機系『可程式控制器實習』課程使用。

<目錄>

第1章　順序控制簡介
1.1　自動控制概念1-1
1.2　順序控制1-4
1.3　傳統配線(繼電器電路)1-7
1.4　三大基本元件(Relay、Timer、Counter)1-11
1.5　其他順序控制重要元件概述1-20
1.6　基本迴路設計使用階梯圖概念1-29
1.7　PLC之發展與演進1-32
第2章　可程式控制器硬體
2.1　可程式控制器2-2
2.1.1　I-8417/I-8817可程式控制器2-3
2.1.2　I-8437/I-8837可程式控制器2-4
2.1.3　I-7188XG/I-7188XGD可程式控制器2-6
2.1.4　I-7188EG/I-7188EGD可程式控制器2-7
2.2　控制器定址方式2-9
2.2.1　I-8xx7定址2-9
2.2.2　I-7188XG/XGD/EG/EGD定址2-10
2.3　從PC端下載IsaGRAF專案至控制器方法2-11
2.3.1　COM1串列埠2-11
2.3.2　COM2串列埠2-13
2.3.3　Ethernet埠2-13
2.3.4　COM4埠(Modem Link)2-14
2.4　控制器端刪除IsaGRAF專案2-15
2.4.1　I8xx7可程式控制器2-15
2.4.2　I-7188XG/XGD/EG/EGD可程式控制器2-16
2.5　控制器的連結方式2-17
2.5.1　PC與多台控制器連結2-17
2.5.2　控制器與多台PC連結2-19
2.5.3　控制器間資料交換連結2-20
2.5.4　控制器與遠端控制模組連結2-21
2.5.5　控制器與其他Modbus設備連結2-23
2.5.6　控制器與人機介面連結2-25
2.6　其他設定2-26
2.6.1　I8x17控制器COM2鮑率設定2-26
第3章　開放式可程式控制語言
3.1　何謂開放式可程式控制語言與其控制流程3-1
3.2　ISaGRAF支援IEC61131-3的編輯軟體3-3
3.2.1　ISaGRAF軟體安裝3-9
3.2.2　控制器模組驅動程式安裝3-13
3.3　第一個應用程式(階梯圖應用設計)3-16
3.3.1　常用元件之定義與編輯寫法(變數宣告)3-20
3.3.2　I/O與模組板連結3-22
3.3.3　編輯階梯圖程式3-23
3.3.4　組譯程式(Compile Program)3-25
3.3.5　線上模擬3-26
3.3.6　程式下載應用3-26
3.4　範例練習3-28
第4章　可程式控制器的I/O模組及接線技術
4.1　本機的輸出及輸入裝置4-4
4.1.1　I-8000系列子卡4-4
4.1.2　I-87K系列子卡4-10
4.2　分散控制模組4-14
4.2.1　類比輸入模組4-15
4.2.2　類比輸出模組4-16
4.2.3　數位輸出入模組4-17
4.3　接線技術4-21
4.3.1　類比輸出入裝置4-21
4.3.2　數位輸出入裝置4-22
4.4　沈流(Sinking)及源流(Sourcing)感測器之接線4-28
4.5　結　論4-32
第5章　可程式語言之變數宣告
5.1　如何將I/O控制模組引入ISaGRAF專案5-1
5.1.1　連結I/O板5-2
5.1.2　連結輸入及輸出變數5-3
5.1.3　連結類比型態的I/O板5-5
5.1.4　連結"Push4Key" & "Show3Led"5-7
5.2　共同物件5-8
5.2.1　常數基本型態5-8
5.2.2　變數的直接表示法5-11
5.2.3　變數表示法5-14
5.3　案件架構5-21
5.3.1　程　式5-21
5.3.2　循序與週期運作5-22
5.3.3　SFC子程式5-24
5.3.4　函數與副程式5-25
5.3.5　功能方塊5-28
5.4　程式庫內自行定義函式與功能方塊5-31
5.5　Auto-scan I/O功能5-35
第6章　階梯可程式控制語言設計
6.1　多連接6-2
6.2　基本LD接點與線圈6-4
6.2.1　輸入接點(布林)6-4
6.2.2　輸出接點(布林)6-6
6.3　跳回(RETURN)敘述6-9
6.4　跳躍(Jumps)和標籤(labels)6-10
6.5　在LD中使用方塊6-11
6.6　I-8X17硬體概述6-13
6.7　基本範例實作6-19
6.7.1　自保磁電路6-19
6.7.2　動作優先自保磁電路6-23
6.7.3　動作優先自保磁電路6-26
6.7.4　後輸入優先動作電路6-27
6.7.5　並聯優先電路(互鎖電路)6-27
6.7.6　交替電路6-28
6.7.7　計時器的應用(TP、TON、TOF)6-29
6.7.8　時間順序動作電路6-31
6.7.9　計數器應用6-32
6.7.10　閃爍電路6-33
6.7.11　閃爍電路6-34
6.7.12　跑馬控制(一)6-35
6.7.13　跑馬控制(二)6-36
6.7.14　跑馬控制(三)6-38
6.7.15　跑馬控制(四)6-40
第7章　功能方塊可程式控制語言設計
7.1　FBD功能方塊之主要格式7-2
7.1.1　功能方塊之啟動與變數使用說明7-3
7.1.2　功能方塊與階梯圖切換方式7-6
7.1.3　跳回敘述(RETURN)7-8
7.1.4　跳躍與標籤(JUMP & LABEL)7-9
7.1.5　布林反相(BOOLEAN NEGATION)7-10
7.1.6　在FDB程式中呼叫函式或功能方塊7-10
7.2　常用的功能方塊介紹7-11
7.2.1　計時器：(TON、TOF、TP)7-11
7.2.2　計數器：(CTU、CTD、CTUD)7-14
7.2.3　其他函數7-18
7.3　硬體介紹(7188EG)7-21
7.4　ISaGRAF的第一個功能方塊設計7-23
7.4.1　自保及解保範例程式7-23
7.4.2　程式編輯7-24
7.5　範例應用7-30
7.5.1　互鎖電路7-30
7.5.2　交替電路7-31
7.5.3　順序啟動及順序關閉電路7-32
7.5.4　計數器應用7-33
7.5.5　通電延遲電路7-34
7.5.6　設定觸發(SR)及重置觸發(RS)電路7-35
7.5.7　正緣觸發_ON及負緣觸發_OFF7-37
7.5.8　閃爍電路7-37
7.5.9　交通號誌實習7-38
7.5.10　I-7188EG的七段顯示器應用7-40
7.5.11　跑馬控制(一)7-43
7.5.13　跑馬控制(二)7-44
7.5.14　跑馬控制(三)7-46
第8章　PLC之案件備份與工具介紹
8.1　案件群組 (Project groups)8-2
8.2　程式碼上載 (Upload project)8-3
8.3　案件備分與回存8-6
8.4　設定ISaGRAF的密碼管制8-8
8.5　建立ISaGRAF程式日記8-10
8.6　函數、功能方塊及I/O板的備份及回存8-10
8.7　案件程式的複製與變更名稱8-11
8.8　程式編譯的最佳化選項8-14
8.9　控制器的位址編號8-15
8.10　類比變數及計時器的初始值宣告8-16
8.11　類比變數的轉換表8-17
8.12　專案資料列印8-19
8.13　透過Microsoft Excel引用／匯出變數宣告8-20
第9章　指令集語言
9.1　IL主要語法9-1
9.1.1　標　籤9-2
9.1.2　運算元的修飾字9-2
9.2　IL運算元及說明9-3
9.2.1　運算元LD9-4
9.2.2　運算元ST9-4
9.2.3　運算元S9-5
9.2.4　運算元R9-5
9.2.5　運算元JMP9-6
9.2.6　運算元RET9-6
9.2.7　運算元【( )】9-7
9.2.8　呼叫副程式或函式9-8
9.2.9　呼叫功能方塊：CAL運算元9-9
9.3　常用功能方塊與IL語言用法9-11
9.4　硬體介紹I-7188XG9-19
9.5　第一個指令集語言9-20
9.5.1　程式說明9-20
9.5.2　程式編輯9-21
9.6　指令集程式範例9-27
9.6.1　燈號位移程式9-27
9.6.2　LD程式改寫成IL程式9-28
9.6.3　閃爍電路9-30
9.6.4　LED左旋9-31
9.6.5　LED右旋9-35
第10章　結構化文字語言
10.1　主要語法10-2
10.2　表示式和括弧10-3
10.3　函式或功能方塊呼叫10-4
10.3.1　呼叫副程式或函數10-4
10.3.2　呼叫功能方塊10-5
10.4　ST的特定布林運算符號10-6
10.4.1　REDGE運算10-7
10.4.2　FEDGE 運算符號10-8
10.5　ST基本敘述10-9
10.5.1　指定敘述10-9
10.5.2　跳回 (RETURN) 敘述10-10
10.5.3　IF-THEN-ELSIF-ELSE敘述10-11
10.5.4　CASE敘述10-12
10.5.5　WHILE敘述10-13
10.5.6　REPEAT敘述10-14
10.5.7　FOR敘述10-15
10.5.8　離開 (EXIT) 敘述10-16
10.6　ST延伸函數10-17
10.6.1　TSTART及TSTOP敘述10-18
10.6.2　GSTART及GKILL敘述10-19
10.6.3　GFREEZE及GRST敘述10-20
10.6.4　GSTATUS敘述10-21
10.7　第一個ST語言自保電路控制10-21
10.8　ST可程式控制語言的應用範例10-25
10.8.1　範例1：單點ON/OFF電路10-25
10.8.2　範例2：閃爍電路110-26
10.8.3　範例3：閃爍電路210-27
10.8.4　範例4：依序啟動停止電路10-28
10.8.5　範例5：馬達正反轉電路10-29
10.8.6　範例6：2部電動機自動交換運轉電路10-30
10.8.7　範例7：主機的5個七段顯示器應用10-31
10.8.8　範例8：ld左旋轉led控制電路10-32
10.8.9　範例9：ld右旋轉led控制電路10-33
10.8.10　範例10：ld左右旋轉led控制電路10-35
第11章　順序流程圖可程式語言設計
11.1　SFC圖表的主要格式與基本元件11-1
11.1.1　步驟和初始步驟11-3
11.1.2　轉移條件11-4
11.1.3　有方向性的連結11-5
11.1.4　跳躍至步驟11-5
11.1.5　巨集步驟 (Macro steps)11-6
11.2　發散和收斂11-7
11.2.1　單發散與單收斂11-8
11.2.2　雙發散與雙收斂11-9
11.2.3　發散(分支)與收斂(合流)的串並聯11-9
11.3　步驟中的行為11-13
11.3.1　布林行為11-14
11.3.2　脈衝行為11-15
11.3.3　非儲存行為11-16
11.3.4　SFC行為11-17
11.3.5　在行為中呼叫函數和功能方塊11-18
11.3.6　使用IL語言11-19
11.4　轉移條件的判斷條件11-20
11.4.1　ST語言規則11-20
11.4.2　LD語言規則11-21
11.4.3　IL語言規則11-21
11.4.4　在轉移條件中呼叫函數11-22
11.5　SFC動態規則11-22
11.6　SFC程式的組織11-23
11.7　第一個順序流程圖語言11-24
11.7.1　程式說明11-24
11.7.2　程式編輯11-25
11.8　範例練習11-30
11.8.1　交通號誌實習11-30
11.8.2　周期性之控制動作(ST、SFC)11-33
11.8.3　大小鋼珠判別(分支與合流應用)11-36
11.8.4　手控人行道(並進與合流應用)11-37
11.8.5　指撥開關程式11-38
11.8.6　十六鍵盤之鍵盤掃描電路11-41
11.8.7　七段顯示器電路11-45
第12章　可程式控制器與分散式控制模組(DCON)
12.1　分散控制模組設定12-2
12.2　分散模組DIO應用範例12-6
12.3　分散模組AIO應用範例12-10
12.4　分散模組DIO及AIO應用範例12-16
第13章　控制器可保存變數與資料儲存
13.1　簡易人機介面控制(I-8xx7)13-1
13.1.1　函數SET_LED應用13-2
13.1.2　函數INP10LED及INP16LED的應用13-6
13.1.3　函數VAL10LED及VAL16LED的應用13-8
13.1.4　範例應用13-9
13.2　系統時間讀取與設定13-15
13.2.1　功能方塊SYSDAT_R及SYSDAT_W的應用13-16
13.2.2　功能方塊SYSTIM_R及SYSTIM_W的應用13-17
13.2.3　範例應用13-18
13.3　可保存變數13-21
13.4　備份資料至EEPROM13-23
13.4.1　函數EEP_EN、EEP_PR的應用13-25
13.4.2　函數EEP_B_W、EEP_B_R的應用13-26
13.4.3　函數EEP_N_W、EEP_N_R的應用13-27
13.5　電池保持SRAM13-31
13.5.1　存取SRAM13-32
13.5.2　從SRAM內上載(抓取)資料13-33
13.5.3　下載(存入)資料至SRAM內13-42
第14章　Modbus通訊協定與人機整合應用
14.1　Modbus協定簡介14-1
14.2　Modbus 協定格式/RTU Serial14-3
14.3　Modbus TCP/IP協定14-8
14.4　ModBusCRC-16演算方式14-9
14.5　Modbus人機整合應用說明14-12
14.5.1　HITECH PWS-500S人機應用14-13
14.5.2　EasyView 506的人機應用14-35
14.6　結　論14-47
第15章　可程式控制器與可程式控制器通訊
15.1　Fbus通訊應用15-2
15.1.1　主控端控制器15-4
15.1.2　僕控端控制器15-7
15.2　Ebus通訊應用15-10
15.2.1　主控端控制器15-12
15.2.2　僕控端控制器15-16
第16章　可程式控制器與Modem相關應用
16.1　Modem_link的遠端監視及程式下載16-2
16.1.1　可程式控制器的Modem_Link設定16-2
16.2　控制器發送Email範例16-6
第17章　可程式控制器的應用範例
17.1　手動順序控制17-2
17.1.1　使用器材17-2
17.1.2　位置圖17-2
17.1.3　動作說明17-3
17.1.4　傳統配線圖17-3
17.1.5　硬體接線17-4
17.1.6　變數定義17-4
17.1.7　程式設計17-5
17.2　電動機啟動與寸動電路17-6
17.2.1　動作說明17-6
17.2.2　傳統線路圖17-7
17.2.3　硬體接線17-7
17.2.4　變數定義17-8
17.2.5　程式設計17-8
17.3　電動機追次控制17-9
17.3.1　動作說明17-9
17.3.2　傳統配線圖17-9
17.3.3　硬體接線17-10
17.3.4　變數定義17-10
17.3.5　程式說明17-11
17.4　電動機正反轉皆Y-△啟動17-11
17.4.1　使用器材17-11
17.4.2　位置圖17-12
17.4.3　動作說明17-12
17.4.4　傳統配線圖17-13
17.4.5　硬體接線17-14
17.4.6　變數定義17-14
17.4.7　程式編輯17-15
17.5　循環控制電路17-16
17.5.1　使用器材17-16
17.5.2　位置圖17-16
17.5.3　動作說明17-17
17.5.4　傳統線路圖17-17
17.5.5　硬體接線17-18
17.5.6　變數定義17-18
17.5.7　程式設計17-19
17.6　道路雙向紅綠燈自動及手動控制17-20
17.6.1　控制流程說明17-21
17.6.2　控制流程圖17-22
17.6.3　IsaGraf程式撰寫17-23
第18章　專題製作
18.1　門鎖往復測試試驗機18-1
18.1.1　系統設備要18-2
18.1.2　MMICON 的相關規格18-5
18.1.3　可程式控制程式設計18-13
18.1.4　結果與討論18-30
18.2　壓力感測式液位控制18-31
18.2.1　實體接線18-33
18.2.2　變數說明18-35
18.2.3　程式設計18-37
18.3　停車場自動化控制18-47
18.3.1　動作原理18-47
18.3.2　變數說明18-50
18.3.3　接線圖18-53
18.3.4　程式撰寫18-54
18.4.5　討　論18-62
附　錄
附錄A　ISaGRAF提供的函數及功能方塊附-1
附錄B　設定I-8437/8837的IP，Mask及Gateway位址附-81
附錄C　更新 I-8417/8817/8437/8837的驅動程式附-83