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1、目錄 第1章 可編程程序控制器（PLC）‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 2 2.1 PLC概述 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2 2.1.1 PLC的發(fā)展歷程‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3 2.1.2 PLC的發(fā)展趨勢‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3 2.1.3 PLC的應(yīng)用‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4 2.1.4PLC的系列 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6 第2章 數(shù)控

2、機床中PLC的作用及與數(shù)控系統(tǒng)等之間的相互關(guān)系‥8 第3章 S7-200所有PLC元件的清單及功能含義介紹‥‥‥‥‥12 第4 章 課程設(shè)計的題目內(nèi)容要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13 第5章 本課題中所用到的電器元件清單表格闡述所對應(yīng)的PLC符號 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16 第6章 外接元件與PLC之間的連接圖

3、 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17 第7章 PLC程序的設(shè)計及圖例 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18 第8章 PLC程序?qū)?yīng)的語句表‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21 第9章 PLC對應(yīng)的時序圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 23 第10章 設(shè)計總結(jié) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25 參考文獻 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

4、‥26 第1章 可編程程序控制器（PLC） 2.1 PLC概述 可編程序控制器（Programmabie Logic Controller,縮寫PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術(shù)的進步與現(xiàn)代社會生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種.小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn).發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC從1969年問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活的控制性能.簡單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)工業(yè)機械人

5、技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化技術(shù)的四大支柱?？删幊绦蚩刂破髟谖覈陌l(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。 2.1.1 PLC的發(fā)展歷程 在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。 1968年美國通用汽車公司（G

6、.M）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計算機功能強大、靈活、通用性好等優(yōu)點與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。 早期的可編

7、程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，20世紀70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 20世紀80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能

8、，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。 PLC的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個階段： 1970—1980年：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機型、通用計算機型、單板機型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認可，得以迅速發(fā)展.推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機床、生產(chǎn)線擴展。 1980—1990年：PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，價

9、格不斷下降，PLC被迅速普及。各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價格.品種開始系列化，并且形成了固定I/O點型、基本單元加擴展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有F.F1.F2小型PLC系列產(chǎn)品,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。 1990—2000年，PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進步，PLC的功能日益增強，PLC的CPU運算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化

10、PLC。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。 2000年至今：PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動化的需要，PLC的各種功能不斷進步。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運算速度，位數(shù)的同時，開發(fā)了適用于過程控制，運動控制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動化的全部領(lǐng)域。與此同時，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品（包括最新的FX3u系

11、列產(chǎn)品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。 2.1.2 PLC的發(fā)展趨勢 從當前產(chǎn)品技術(shù)性能來看，PLC發(fā)展趨勢仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。 ①體積小型化。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果?，F(xiàn)代PLC無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的PLC有了很大的不同，PLC體積被大幅度縮小。 ②性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面。 可編程序控制器在我國的發(fā)展狀況如下： (1) 我國可編程序控制器的發(fā)展與國際上的發(fā)展有所不同，國際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國則是從成套設(shè)備引進、可

12、編程序控制器引進應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個階段： ①可編程序控制器的初級認識階段（70 年代后期到 80 年代初期）國際上可編程序控制器的發(fā)展，首先引起了國內(nèi)工程技術(shù)界的極大興趣，所以我國對可編程序控制器的認識始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套設(shè)備引進中，當時的上海寶鋼一期工程中有多項工程引進了十幾種機型約 200 多臺可編程序控制器。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上，取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量控制和小型 DDC 系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后，國內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編

13、程序控制器，其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進過程中，我們打開了眼界，了解認識了可編程序控制器，這也促進了可編程序控制器在我國的發(fā)展。 ②可編程序控制器的引進應(yīng)用和消化移植階段（80 年代初期到90年代初期）80年代初期開始，隨著我國改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進的同時，國外原裝的可編程序控制器開始涌入國內(nèi)市場。許多部門和單位相繼引進可編程序控制器并自己設(shè)計組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍也擴大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細化工等工業(yè)領(lǐng)域。 ③ 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（90 年代初期到現(xiàn)在） 進入90年代，我國的可編程

14、序控制器進入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (2) 政府重視 可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當時機械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于 1991 年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會?？删幊绦蚩刂破餍袠I(yè)協(xié)會在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了情況，為做出決策提供了依據(jù)。同時可編程序控制器的標準化工作也受到了有關(guān)部門的重視，于 1993 年成立了可編程序控制器標準化技術(shù)委員會，為我國可編程序控制器的進一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。 2.1.3 PLC的應(yīng)用 1 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十多年來，PLC的應(yīng)用面越來越廣，其主

15、要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增強，它也能解決復(fù)雜的計算和通信問題。目前PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?種類型： （1）順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合PLC使用的領(lǐng)域。它用來取代傳統(tǒng)的 繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機控制、多機群控、生產(chǎn)自動線控制等。例如：注塑機械、印刷機械、、包裝機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。 (2)運動控制 PLC制造商目前已提

16、供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下，PLC把描述目標位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動一軸或數(shù)據(jù)到目標位置。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當?shù)奈恢煤图铀俣?，確保運動平滑。 （3）過程控制 PLC還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。PID模塊提供了使PLC具有閉環(huán)控制的功能，即一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當過程控制中某個變量出現(xiàn)偏差時，PID控制算法會計算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定植上。 （4）數(shù)據(jù)處理 在機械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。 （5）通信網(wǎng)絡(luò)

17、PLC的通信包括主機與遠程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設(shè)備（如計算機、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。 2 PLC在我國的應(yīng)用 ?雖然我國在PLC生產(chǎn)方面比較弱，但在PLC應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品，年銷售額30多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。 ? 在我國，一般按I/O點數(shù)將PLC分為以下級別（但不絕對，國外分類有些區(qū)別）： ? 微型：32 I/O 小型：256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：81

18、92 I/O ?在我國應(yīng)用的PLC系統(tǒng)中，I/O64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點~256點的占31%，合計占整個PLC銷售額的78%。 2.1.4 PLC的系列 世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個流派是美國產(chǎn)品，一個流派是歐洲產(chǎn)品，一個流派是日本產(chǎn)品。美國和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國引進的，對美國的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。 一、美國PLC產(chǎn)品 美國是PLC生

19、產(chǎn)大國，有100多家PLC廠商，著名的有A-B公司、通用電氣（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州儀器（TI）公司、西屋公司等。其中A-B公司是美國最大的PLC制造商，其產(chǎn)品約占美國PLC市場的一半。 A-B公司產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類豐富，其主推的大、中型PLC產(chǎn)品是PLC-5系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)，CPU模塊為PLC-5/10、PLC-5/12、PLC-5/15、PLC-5/25時，屬于中型PLC，I/O點配置范圍為256～1024點；當CPU模塊為PLC-5/11、PLC-5/20、PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L時

20、，屬于大型PLC，I/O點最多可配置到3072點。該系列中PLC-5/250功能最強，最多可配置到4096個I/O點，具有強大的控制和信息管理功能。大型機PLC-3最多可配置到8096個I/O點。A-B公司的小型PLC產(chǎn)品有SLC500系列等。 GE公司的代表產(chǎn)品是：小型機GE-1、GE-1/J、GE-1/P等，除GE-1/J外，均采用模塊結(jié)構(gòu)。GE－l用于開關(guān)量控制系統(tǒng)，最多可配置到112個I/O點。GE-1/J是更小型化的產(chǎn)品，其I/O點最多可配置到96點。GE-1/P是GE-1的增強型產(chǎn)品，增加了部分功能指令（數(shù)據(jù)操作指令）、功能模塊（A/D、D/A等）、遠程I/O功能等，其I/O

21、點最多可配置到168點。中型機GE-Ⅲ，它比GE-1/P增加了中斷、故障診斷等功能，最多可配置到400個I/O點。大型機GE-Ⅴ，它比GE-Ⅲ增加了部分數(shù)據(jù)處理、表格處理、子程序控制等功能，并具有較強的通信功能，最多可配置到2048個I/O點。GE-Ⅵ/P最多可配置到4000個I/O點。 德州儀器（TI）公司的小型PLC新產(chǎn)品有510、520和TI100等，中型PLC新產(chǎn)品有TI300、5TI等，大型PLC產(chǎn)品有PM550、530、560、565等系列。除TI100和TI300無聯(lián)網(wǎng)功能外，其它PLC都可實現(xiàn)通信，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。 莫迪康（MODICON）公司有M84系列PLC

22、。其中M84是小型機，具有模擬量控制、與上位機通信功能，最多I/O點為112點。M484是中型機，其運算功能較強，可與上位機通信，也可與多臺聯(lián)網(wǎng)，最多可擴展I/O點為512點。M584是大型機，其容量大、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)能力強，最多可擴展I/O點為8192。M884增強型中型機，它具有小型機的結(jié)構(gòu)、大型機的控制功能，主機模塊配置2個RS-232C接口，可方便地進行組網(wǎng)通信。 二、歐州PLC產(chǎn)品 德國的西門子（SIEMENS）公司、AEG公司、法國的TE公司是歐洲著名的PLC制造商。德國的西門子的電子產(chǎn)品以性能精良而久負盛名。在中、大型PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國的A-B公司齊名。 西門

23、子PLC主要產(chǎn)品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U屬于微型整體式PLC；S5-100U是小型模塊式PLC，最多可配置到256個I/O點；S5-115U是中型PLC，最多可配置到1024個I/O點；S5-115UH是中型機，它是由兩臺SS－115U組成的雙機冗余系統(tǒng)； S5-155U為大型機，最多可配置到4096個I/O點，模擬量可達300多路；SS－155H是大型機，它是由兩臺S5-155U組成的雙機冗余系統(tǒng)。而S7系列是西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上近年推出的新產(chǎn)品，其性能價格比高，其中S7-200系列屬于微型PLC、S7-300系列屬于于中小型PLC、S7-400系

24、列屬于于中高性能的大型PLC。 三、日本PLC產(chǎn)品 日本的小型PLC最具特色，在小型機領(lǐng)域中頗具盛名，某些用歐美的中型機或大型機才能實現(xiàn)的控制，日本的小型機就可以解決。在開發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機，所以格外受用戶歡迎。日本有許多PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型PLC市場上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。 三菱公司的PLC是較早進入中國市場的產(chǎn)品。其小型機F1/F2系列是F系列的升級產(chǎn)品，早期在我國的銷量也不小。F1/F2系列加強了指令系統(tǒng)，增加了特殊功能單元和通信功能，比F系列有了更強的控制能力。繼F1/F2系列之后，20

25、世紀80年代末三菱公司又推出FX系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò)功能等方面都有了全面的加強。FX2系列是在90年代開發(fā)的整體式高功能小型機，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N幾年推出的高功能整體式小型機，它是FX2的換代產(chǎn)品，各種功能都有了全面的提升。近年來還不斷推出滿足不同要求的微型PLC，如FXOS、FX1S、FX0N、FX1N及α系列等產(chǎn)品。 三菱公司的大中型機有A系列、QnA系列、Q系列，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，I/O點數(shù)可達8192點。其中Q系列具有超小的體積、豐富的機型、靈活的安裝方式、雙CPU協(xié)同處理、多存儲器、遠程口令等特點，是三菱公司現(xiàn)有PLC中最高性能的PLC

26、。 歐姆龍（OMRON）公司的PLC產(chǎn)品，大、中、小、微型規(guī)格齊全。微型機以SP系列為代表，其體積極小，速度極快。小型機有 P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CPM2C、CQM1等。P型機現(xiàn)已被性價比更高的CPM1A系列所取代，CPM2A/2C、 CQM1系列內(nèi)置RS-232C接口和實時時鐘，并具有軟PID功能，CQM1H是 CQM1的升級產(chǎn)品。中型機有C200H、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE、CS1系列。C200H是前些年暢銷的高性能中型機，配置齊全的I/O模塊和高功能模塊，具有較強的通信和網(wǎng)絡(luò)功能。C200HS是C200H的升級產(chǎn)品，指令系統(tǒng)更豐富

27、、網(wǎng)絡(luò)功能更強。C200HX/HG/HE是C200HS的升級產(chǎn)品，有1148個I/O點，其容量是 C200HS的2倍，速度是C200HS的3．75倍，有品種齊全的通信模塊，是適應(yīng)信息化的PLC產(chǎn)品。CS1系列具有中型機的規(guī)模、大型機的功能，是一種極具推廣價值的新機型。大型機有 C1000H、C2000H、CV（CV500／CV1000／CV2000／CVM1）等。 C1000H、C2000H可單機或雙機熱備運行，安裝帶電插拔模塊，C2000H可在線更換I/O模塊；CV系列中除CVM1外，均可采用結(jié)構(gòu)化編程，易讀、易調(diào)試，并具有更強大的通信功能。 松下公司的PLC產(chǎn)品中，F(xiàn)PO為

28、微型機，F(xiàn)P1為整體式小型機，F(xiàn)P3為中型機，F(xiàn)P5/FP10、FP10S（FP10的改進型）、FP20為大型機，其中FP20是最新產(chǎn)品。松下公司近幾年P(guān)LC產(chǎn)品的主要特點是：指令系統(tǒng)功能強；有的機型還提供可以用FP-BASIC語言編程的CPU及多種智能模塊，為復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)提供了軟件手段；FP系列各種PLC都配置通信機制，由于它們使用的應(yīng)用層通信協(xié)議具有一致性，這給構(gòu)成多級PLC網(wǎng)絡(luò)和開發(fā)PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序帶來方便。 四、我國PLC產(chǎn)品 我國有許多廠家、科研院所從事PLC的研制與開發(fā)，如中國科學(xué)院自動化研究所的PLC-0088，北京聯(lián)想計算機集團公司的GK-40，上海機床電器廠的C

29、KY-40，上海起重電器廠的CF-40MR/ER，蘇州電子計算機廠的YZ-PC-001A，原機電部北京機械工業(yè)自動化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40，杭州機床電器廠的DKK02，天津中環(huán)自動化儀表公司的DJK-S-84/86/480，上海自立電子設(shè)備廠的KKI系列，上海香島機電制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256，無錫華光電子工業(yè)有限公司（合資）的SR-10、SR-20/21等。 從1982年以來，先后有天津、廈門、大連、上海等地相關(guān)企業(yè)與國外著名PLC制造廠商進行合資或引進技術(shù)、生產(chǎn)線等，這將促進我國的PLC技術(shù)在趕超世界先進水平的道路上快速發(fā)展。

30、 第2章 數(shù)控機床中PLC的作用及與數(shù)控系統(tǒng)等之間的相互關(guān)系 1、數(shù)控機床中PLC的作用 PLC在數(shù)控機床中起著舉足輕重的作用。它通過指令傳到數(shù)控系統(tǒng)中，從而使機床實現(xiàn)對工件的加工。在數(shù)控機床中，除了對坐標軸的位置進行連續(xù)控制外，還需要對主軸正／反轉(zhuǎn)、刀架換刀、卡盤加緊／松開、排屑等動作進行控制。現(xiàn)代數(shù)控機床均采用PLC來完成上述功能。 2、數(shù)控機床中PLC與數(shù)控系統(tǒng)之間的關(guān)系 PLC用于通用設(shè)備的自動控制，稱為可編程控制器。PLC用于數(shù)控機床的外圍輔助電氣的控制，稱為可編程序機床控制器。因此，在很多數(shù)控系統(tǒng)中將其稱之為PMC（programmable machine to

31、ol controller）。數(shù)控系統(tǒng)有兩大部分，一是NC、二是PLC，這兩者在數(shù)控機床所起的作用范圍是不相同的。可以這樣來劃分NC和PLC的作用范圍如下： 1）、 實現(xiàn)刀具相對于工件各坐標軸幾何運動規(guī)律的數(shù)字控制。這個任務(wù)是由NC來完成。 2）、 機床輔助設(shè)備的控制是由PLC來完成。它是在數(shù)控機床運行過程中，根據(jù)CNC內(nèi)部標志以及機床的各控制開關(guān)、檢測元件、運行部件的狀態(tài)，按照程序設(shè)定的控制邏輯對諸如刀庫運動、換刀機構(gòu)、冷卻液等的運行進行控制。 在數(shù)控機床中這兩種控制任務(wù)，是密不可分的，它們按照上面的原則進行了分工，同時也按照一定的方式進行連接。NC和PLC的接口方式遵循國際標

32、準“ISSO 4336-1981(E)機床數(shù)字控制－數(shù)控裝置和數(shù)控機床電氣設(shè)備之間的接口規(guī)范”的規(guī)定，接口分為四種類型： 1、與驅(qū)動命令有關(guān)的連接電路； 2、數(shù)控裝置與測量系統(tǒng)和測量傳感器間的連接電路； 3、電源及保護電路； 4、通斷信號及代碼信號連接電路； 從接口分類的標準來看，第一類、第二類連接電路傳送的是數(shù)控裝置與伺服單元、伺服電機、位置檢測以及數(shù)據(jù)檢測裝置之間控制信息。第三類是由數(shù)控機床強電電路中的電源控制控制電路構(gòu)成。通常由電源變壓器、控制變壓器、各種斷路器、保護開關(guān)、繼電器、接觸器等等構(gòu)成。為其他電機、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件供電。這些相對于數(shù)控系統(tǒng)來講，屬于強

33、電回路。這些強電回路是不能夠和控制系統(tǒng)的弱電回路，直接相連接的，只能夠通過中間繼電器等電子元器件轉(zhuǎn)換成直流低壓下工作的開關(guān)信號，才能夠成為PLC或繼電器邏輯控制電路的可接受的電信號。反之，PLC或繼電器邏輯控制來的控制信號，也必須經(jīng)過中間繼電器或轉(zhuǎn)換電路變成能連接到強電線路的信號，再由強電回路驅(qū)動執(zhí)行元件工作。第四類信號是數(shù)控裝置向外部傳送的輸入輸出控制信號。 ３.PLC在數(shù)控機床中的應(yīng)用 1、 PLC在數(shù)控機床中的應(yīng)用形式 PLC在數(shù)控機床中應(yīng)用，通常有兩種形式：一種稱為內(nèi)裝式；一種稱為獨立式。 內(nèi)裝式PLC也稱集成式PLC，采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)，在設(shè)計之初就將NC和P

34、LC結(jié)合起來考慮，NC和PLC之間的信號傳遞是在內(nèi)部總線的基礎(chǔ)上進行的，因而有較高的較高交換速度和較寬的信息通道。它們可以共用一個CPU也可以是單獨的CPU這種結(jié)構(gòu)從軟硬件整體上考慮, PLC 和NC 之間沒有多余的導(dǎo)線連接, 增加了系統(tǒng)的可靠性, 而且NC 和PLC 之間易實現(xiàn)許多高級功能。PLC 中的信息也能通過CNC 的顯示器顯示, 這種方式對于系統(tǒng)的使用具有較大的優(yōu)勢。高檔次的數(shù)控系統(tǒng)一般都采用這種形式的PLC。 獨立式PLC也稱外裝式PLC，它獨立于NC裝置，具有獨立完成控制功能的PLC。在采用這種應(yīng)用方式式，可根據(jù)用戶自己的的特點，選用不同專業(yè)PLC廠商的產(chǎn)品，并且可以更為方便

35、的對控制規(guī)模進行調(diào)整。 2、PLC與數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機床間的信息交換 相對于PLC，機床和NC就是外部。PLC與機床以及NC之間的信息交換，對于PLC的功能發(fā)揮，是非常重要的。PLC與外部的信息交換，通常有四個部分： （1）、機床側(cè)至PLC：機床側(cè)的開關(guān)量信號通過I/O單元接口輸入到PLC中，除極少數(shù)信號外，絕大多數(shù)信號的含義及所配置的輸入地址，均可由PLC程序編制者或者是程序使用者自行定義。數(shù)控機床生產(chǎn)廠家可以方便的根據(jù)機床的功能和配置，對PLC程序和地址分配進行修改。 （2）、PLC至機床：PLC的控制信號通過PLC的輸出接口送到機床側(cè)，所有輸出信號的含義和輸出地址也是由

36、PLC程序編制者或者是使用者自行定義。 （3）、NC至PLC：CNC至PLC:CNC送至PLC的信息可由CNC 直接送入PLC的寄存器中,所有CNC送至PLC的信號含義和地址(開關(guān)量地址或寄存器地址) 均由CNC 廠家確定,PLC編程者只可使用不可改變和增刪。如數(shù)控指令的M、S、T 功能,通過CNC譯碼后直接送入PLC相應(yīng)的寄存器中。 （4）、(4) PLC至CNC:PLC 送至CNC 的信息也由開關(guān)量信號或寄存器完成,所有PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC 廠家確定,PLC 編程者只可使用,不可改變和增刪。 第3章 S7-200所有PLC元件的清單及功能含義介紹 元

37、件名稱 符號 編號范圍 功能說明 輸入寄存器 I I0.0~I1.5共14點 接受外部輸入設(shè)備的信號 輸出寄存器 Q Q0.0~Q1.1共10點 輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動外部設(shè)備 位存儲器 M M0.0~M31.7 在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出 定時器 256（T0~T225） T0，T64 保持型通電延時14ms T1~T4,T65~T68 保持型通電延時10ms T5~T31,T69~T95 保持型通電延時100ms T32,T96 ON/OFF延時，1ms T33~T36,T97~T100 ON/OFF延時，10ms

38、T37~T63,T101~T255 ON/OFF延時，100ms 計數(shù)器 C C0~C255 加法計數(shù)器，觸點在程序內(nèi)部使用 高速計數(shù)器 HC HC0~HC5 用來累計比CPU掃描速率更快的事件 順控繼電器 S S0.0~S31.7 提供控制程序的邏輯分段 變量存儲器 V VB0.0~VB5119.7 數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲元件 局部存儲器 Ｌ ＬＢ０．０～ＬＢ６３．７ 使用臨時的寄存器，作為暫時存儲器 特殊存儲器 ＳＭ ＳＭ０．０～ＳＭ５４９．７ CPU與用戶之間交換信息 特殊存儲器 ＳＭ（只讀） ＳＭ０．０～ＳＭ２９．７ 接受外部信號

39、 累加寄存器 ＡＣ ＡＣ０～ＡＣ３ 用來存放計算的中間值 第4 章 課程設(shè)計的題目內(nèi)容要 ４.1控制要求 交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下： 1 信號燈受一個起動開關(guān)控制，當起動開關(guān)接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。 2 南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并報警。 3 南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 4

40、東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。 5 周而復(fù)始。 3.2系統(tǒng)設(shè)計方案分析 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子S7-200系列可編程控制器的特性（見附錄），選擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下：給一個啟動的輸入信號，要配合一個SB1的按鈕，當SB1啟動按鈕動作，系統(tǒng)工作。 首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時，東西方向道路也一起亮綠燈20S,需計時器設(shè)

41、定延時20秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，東西紅燈亮30S,需計時器設(shè)定延時30秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時，南北方向道路也一起亮綠燈25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使南北綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北

42、黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 如此循環(huán)下去。 另外，當斷開系統(tǒng)，所有信號燈熄滅；需要按鈕SB1動作斷開系統(tǒng)，停此輸入信號入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動作，那么肯定無信號輸出。而且，南北、東西綠燈同時亮，報警?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€信號，驅(qū)動一個報警燈。 綜上所述，可編程控制器要滿足一個信號輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個信號輸出，十字路口有十二個交通信號燈，但南北、東西兩個為一組用一個輸出信號控制，再加上一個報警信號驅(qū)動的報警燈。通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、主流程圖、十字路口交通燈時序圖一一展開，將十字路口交通燈

43、控制系統(tǒng)設(shè)計思路逐漸脈絡(luò)清晰。 表3-1 十字路口交通燈狀態(tài)分析表 南北方向 交通燈狀態(tài) 紅燈亮25S 綠燈亮25S 綠燈閃3S 黃燈亮2S 東西方向 交通燈狀態(tài) 綠燈亮20S 綠燈閃3S 黃燈亮2S 紅燈亮30S 十字路口交通燈狀態(tài)的分析： 十字路口交通燈如下圖3-1所示，將12個交通燈進行編號 圖3-1 十字路口交通燈狀態(tài)圖 這12個交通燈共有四個狀態(tài)： 狀態(tài)1：南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮。 狀態(tài)2：南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西綠燈（6、12）閃。

44、 狀態(tài)3：南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西黃燈（5、11）亮。 狀態(tài)4：東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9）亮。 狀態(tài)5：東西紅燈（4、10）繼續(xù)亮，南北綠燈（3、9）閃。 狀態(tài)6：東西紅燈（1、7）繼續(xù)亮，南北黃燈（2、8）亮。 主程序流程圖：（如圖3-2所示） 開始 南北紅燈亮，東西綠燈亮 3S 南北紅燈亮，東西綠燈閃 20S 南北紅燈亮，東西黃燈亮 2S 東西紅燈亮，南北綠燈亮 25S 東西紅燈亮，南北綠燈閃 3S 東西紅燈亮，南北黃燈亮 2S 結(jié)束

45、 第5章 本課題中所用到的電器元件清單，表格闡述所對應(yīng)的PLC符號 表3-2 交通信號燈PLC的輸入/輸出點分配表 輸入信號 定時元件 輸出信號 名稱 代號 輸入點編號 T33:南北紅燈工作25S 名稱 代號 輸出點編號 工作按鈕 SB1 I0.0 T97: 東西紅燈工作30S 報警燈 L0 Q0.0 T98:東西綠燈工作20S 南北紅燈 L1 Q0.1

46、 T99:東西綠燈閃爍3S 東西綠燈 L2 Q0.2 T100:東西黃燈工作2S 東西黃燈 L3 Q0.3 T34:南北綠燈工作25S 東西紅燈 L4 Q0.4 T35:南北綠燈閃爍3S 南北綠燈 L5 Q0.5 T36:南北黃燈工作2S 南北黃燈 L6 Q0.6 第6章 外接元件與PLC之間的連接圖 PLC的接線形式 如圖3-5所示 Q0.0 SB1 I0.0 COM Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4

47、 Q0.5 Q0.6 COM L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 P L C 圖3-5 PLC控制接線圖 端口I0.0為接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號，端口Q0.0接起報警作用的信號燈，端口Q0.1接南北紅燈，端口Q0.2接?xùn)|西綠燈，端口Q0.3接?xùn)|西黃燈，端口Q0.4接?xùn)|西黃燈，端口Q0.5接南北綠燈，端口Q0.6接南北黃燈。 第7章 PLC程序的設(shè)計及圖例 3.4.1系統(tǒng)的梯形圖 第8章 PLC程序?qū)?yīng)的

48、語句表 ８．１ 語句表 步序 指?? 令 0 LD??? I0.0?? ?????啟動 1 AN??? Q0.0 2 AN??? T97 3 TON?? T33, +2500? 南北紅燈25S 4 LD??? T33 5 TON?? T97, +3000? 東西紅燈30S 6 LDN??? Q0.0 7 A ? I0.0 8 AN??? T33 9 TON?? T98, +2000? 東西綠燈20S 10 LD??? T98 11 TON?? T99, +300東西綠燈閃爍3S 12 LD??? T99 13 TON?? T1

49、00, +200? 東西黃燈2S 14 LD??? T33 15 TON?? T34, +2500 南北綠燈25S 16 LD??? T34 17 TON??T35, +300?南北綠燈閃爍3S 18 LD??? T35 19 TON?? T36, +200? 南北黃燈2S 20 LDN?? T33 21 AN????Q0.0 22 A???? I0.0 23 =?????Q0.1? 南北紅燈工作 24 LD???? T33 25 =???? Q0.4? 東西紅燈工作 26 LD???? Q0.1 步序 指?? 令 27 AN????

50、 T98 28 LD???? T98 29 AN???? T99 30 A????? T32 31 OLD 32 =???? Q0.2? 東西綠燈工作 33 LD???? T99 34 AN???? T100 35 =???? Q0.3? 東西黃燈工作 36 LD???? Q0.4 37 AN???? T34 38 LD???? T34 39 AN???? T35 40 A????? T32 41 OLD 42 =???? Q0.5?? 南北綠燈工作 43 LD???? T35 44 AN???? T36 45 =

51、????Q0.6? 南北黃燈工作 46 LD???? Q0.5 47 A???? Q0.2 48 =???? ?Q0.0? 報警燈工作 49 LD???? I0.0 50 AN???? T96 51 TON??? T32, +500 52 LD???? T32 53 TON??? T96, +500 第9章 PLC對應(yīng)的時序圖 啟動 東西 綠 東西黃 東西紅 南北綠 南北 黃 20S 3S 2S 25S 3S 2S 30S 20S 3S 2S ON OFF 圖3-3 十字路口交通燈時序圖 25S 南北紅

52、 ９．２系統(tǒng)程序分析 當開關(guān)SB1合上時，I0.0觸點接通，T33通電待25秒后動作（南北紅燈熄滅），T98通電待20秒后動作（東西綠燈閃爍），Q0.1得電，南北紅燈亮；同時Q0.1的動合觸點閉合，Q0.2線圈得電，東西綠燈亮。 維持到20秒，T98的動合觸點接通，T99通電待3秒后動作（東西黃燈亮），與T98觸點串聯(lián)的T32動合觸點每隔0.5秒導(dǎo)通0.5秒，從而使東西綠燈閃爍。 又過3秒，T100通電待2秒后動作（東西黃燈滅），T99的動斷觸點斷開，Q0.2線圈失電，東西綠燈滅；此時T99的動合觸點閉合，Q0.3線圈得電，東西黃燈亮。 再過2秒后，T100的動斷觸點斷開，Q0

53、.3線圈失電，東西黃燈滅。 此時自開關(guān)閉合南北紅燈亮起累計時間達25秒，T33的動斷觸點斷開，Q0.1線圈失電，南北紅燈滅；T33的動合觸點閉合，T97通電待30秒后動作（東西紅燈熄滅），T34通電待25秒后動作（南北綠燈閃爍），Q0.4線圈得電，東西紅燈亮，Q0.4的動合觸點閉合，Q0.5線圈得電，南北綠燈亮。 又經(jīng)過25秒，T34動合觸點閉合，T35通電待3秒后動作（南北黃燈亮），與T34觸點串聯(lián)的T32的觸點每隔0.5秒導(dǎo)通0.5秒，從而使南北綠燈閃爍。 閃爍3秒，T34動斷觸點斷開，Q0.5線圈失電，南北綠燈滅；此時T35的動合觸點閉合，Q0.6線圈得電，南北黃燈亮。 維持2秒

54、后，T36動斷觸點斷開，Q0.6線圈失電，南北黃燈滅。 自南北紅燈滅及東西紅燈亮累計時間達30秒鐘，T97的動斷觸點斷開，T33動斷觸點復(fù)位，Q0.2線圈失電，即維持了30秒的東西紅燈滅。T33動斷觸點復(fù)位斷開時，T97定時器失電，T97的動斷觸點復(fù)位閉合，只要不斷開按鈕SB1，系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)下去。 第10章 設(shè)計總結(jié) 一周的《數(shù)控機床電氣控制》課程設(shè)計充實的結(jié)束了，在這次課設(shè)中我做的是“交通信號燈的ＰＬＣ設(shè)計”。 我想這個課題是很容易的。當真正做起來的時候，還是覺得有點困難的，有些東西以前學(xué)了，但現(xiàn)在用起來可能又有點疑問。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的

55、情況，就是心里老想著這樣的設(shè)計可以行得通，但實際上，總是有點困難，因此耗費在這上面的時間用去很多。遇到這些問題的時候都能讓你主動去翻書，復(fù)習(xí)這些陌生的知識。我認為這是一種最好的學(xué)習(xí)方法——通過實踐去檢驗自己的知識。這個只有當你自己投入進去你才能發(fā)現(xiàn)自己知識點的欠缺。做為一名數(shù)控專業(yè)的學(xué)生來說對電器原理圖的了解更應(yīng)該有深刻的認識，知道它的重要性。 查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。在查資料的同時，遇到不懂得知識點就不得不去翻書，我趁著做課程設(shè)計的同時也對課本知識有了鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理

56、解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。經(jīng)過一個星期的設(shè)計，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時的信心十足到后來汗水背后的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。經(jīng)過一周的磨礪，雖然辛苦，但是我感覺過的很充實。 通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難

57、免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 參考文獻 1. 廖常初主編. PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2004 2. 廖常初等.PLC的順序控制編程方法.工業(yè)自動化，（香港），1997 3. 廖常初主編. PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，2002 4. 廖常初.PLC梯形圖的順序控制設(shè)計法.電工技術(shù)雜志，2001 5. 電機及拖動.高等教育出版社， 6. 朱獻清 編著.物業(yè)供用電.北京.機械工業(yè)出版社.2003 7. 劉介才主編.實用供配電技術(shù)手冊.北京：

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