西门子PLC 变频器 触摸屏工程应用及故障诊断PDF电子书下载

第1章 可编程序控制器（PLC）基础 1

1.1 概述 1

1.1.1 PLC的发展历史 1

1.1.2 PLC的主要特点 2

1.1.3 PLC的应用范围 3

1.1.4 PLC的分类与性能指标 3

1.1.5 PLC与继电器系统的比较 4

1.1.6 PLC与微机的比较 4

1.1.7 PLC的发展趋势 5

1.1.8 PLC在我国 5

1.2 PLC的结构和工作原理 6

1.2.1 PLC的硬件组成 6

1.2.2 PLC的工作模式 10

1.2.3 PLC的工作原理 10

1.2.4 PLC的立即输入、输出功能 12

1.3 PLC前导知识 12

1.3.1 低压电器简介 12

1.3.2 传感器和变送器 13

1.3.3 隔离器 19

1.3.4 浪涌保护器 19

1.3.5 安全栅 20

第2章 S7-300/400PLC的硬件介绍 22

2.1 S7-300PLC概述 22

2.1.1 西门子PLC简介 22

2.1.2 S7-300的基本结构 23

2.2 S7-300的CPU模块及其接线 24

2.2.1 CPU模块的技术规范 24

2.2.2 紧凑型CPU的接线 27

2.3 S7-300数字量模块及其接线 30

2.3.1 数字量输入模块SM321 30

2.3.2 数字量输出模块SM322 31

2.4 S7-300模拟量模块及接线 34

2.4.1 模拟量输入模块SM331连接 34

2.4.2 模拟量输出模块SM332连接 37

2.4.3 模拟量输入/输出模块SM334连接 37

2.5 S7-300的其他模块简介 40

2.5.1 S7-300系列PLC的通信处理模块 40

2.5.2 S7-300系列PLC的功能模块 41

2.5.3 ET-200的模块 41

2.5.4 电源模块 42

2.5.5 接口模块 42

2.5.6 导轨 43

2.6 S7-400 PLC概述 43

2.6.1 S7-400的结构 43

2.6.2 S7-400的特点 44

2.7 S7-400 CPU模块 44

2.7.1 S7-400 CPU模块的基本结构 45

2.7.2 S7-400 CPU模块的分类和技术规范 45

2.8 S7-400 PLC的机架 47

2.8.1 S7-400 PLC的机架简介 47

2.8.2 UR1和UR2机架（通用机架） 48

2.8.3 CR2和CR3机架 48

2.8.4 UR2-H机架 48

2.9 S7-400数字量模块及其连接 48

2.9.1 数字量输入模块SM421及其连接 49

2.9.2 数字量输出模块SM422及其连接 50

2.10 S7-400模拟量模块及其连接 52

2.10.1 模拟量输入模块SM431及其连接 52

2.10.2 模拟量输出模块SM432及其连接 54

2.11 S7-400的其他模块 55

2.11.1 电源模块 55

2.11.2 通信处理模块 55

2.11.3 功能模块 55

2.11.4 接口模块 55

第3章 STEP 7软件使用入门 56

3.1 STEP 7简介 56

3.1.1 初识STEP 7 56

3.1.2 安装STEP 7的软硬件条件 57

3.1.3 安装STEP 7注意事项 57

3.1.4 安装STEP 7的过程 57

3.1.5 卸载STEP 7的过程 59

3.2 编程界面的SIMATIC管理器 59

3.2.1 创建项目 59

3.2.2 编辑项目 60

3.3 硬件组态与参数设置 62

3.3.1 硬件组态 62

3.3.2 参数设定 63

3.3.3 硬件的更新和GSD文件安装 69

3.4 下载和上传 71

3.4.1 下载 71

3.4.2 上传 73

3.5 软件编程 75

3.6 打印和归档 76

3.6.1 打印 76

3.6.2 归档 76

3.7 用STEP 7 V5.5建立一个完整的项目 77

3.8 使用帮助 79

3.8.1 查找关键字或者功能 79

3.8.2 了解某个逻辑块FB/SFB/FC/SFC的功能及引脚的定义 80

第4章 S7-300/400 PLC的编程语言 81

4.1 S7-300/400 PLC的编程基础知识 81

4.1.1 编程元件 81

4.1.2 数制和数据类型 82

4.1.3 寻址方式 86

4.1.4 编程语言 90

4.2 CPU中的寄存器 91

4.3 位逻辑指令 94

4.4 定时器与计数器指令 102

4.4.1 定时器 102

4.4.2 IEC定时器 112

4.4.3 计数器 112

4.4.4 IEC计数器 116

4.5 数据处理与运算指令 117

4.5.1 装载与传送指令 117

4.5.2 比较指令 122

4.5.3 转换指令 125

4.5.4 移位与循环指令 130

4.5.5 算术运算指令 136

4.5.6 逻辑控制指令 144

4.5.7 字逻辑运算指令 146

4.5.8 其他指令 147

4.6 实例 148

4.6.1 电动机的控制 149

4.6.2 定时器和计数器应用 151

第5章 S7-300/400 PLC的程序结构 154

5.1 STEP7编程方法简介 154

5.2 功能、数据块和功能块 154

5.2.1 块的概述 154

5.2.2 功能（FC）及其应用 156

5.2.3 共享数据块（DB）及其应用 159

5.2.4 自定义数据类型（UDT）及其应用 161

5.2.5 功能块（FB）及其应用 163

5.2.6 系统功能（SFC）及其应用 166

5.3 多重背景 168

5.3.1 多重背景的简介 168

5.3.2 多重背景的应用 168

5.4 库的应用 170

5.4.1 库的介绍 170

5.4.2 库的应用介绍 171

5.5 组织块（OB）及其应用 173

5.5.1 中断的概述 173

5.5.2 主程序（OB1） 175

5.5.3 日期时钟中断组织块及其应用 175

5.5.4 循环中断组织块及其应用 176

5.5.5 硬件中断组织块及其应用 178

5.5.6 错误处理组织块及其应用 179

5.5.7 背景组织块 193

5.5.8 启动组织块及其应用 194

5.6 实例 195

第6章 S7-300/400 PLC的编程方法与调试 207

6.1 功能图 207

6.1.1 功能图的画法 207

6.1.2 梯形图编程的原则 213

6.2 逻辑控制的梯形图编程方法 215

6.2.1 经验设计法 215

6.2.2 功能图设计法 216

6.3 S7-300/400 PLC的调试方法 226

6.3.1 用变量监控表进行调试 226

6.3.2 使用PLCSIM软件进行调试 230

6.3.3 使用“断点”调试程序 233

6.3.4 使用参考数据调试程序 234

6.4 实例 237

第7章 西门子PLC的SCL和GRAPH编程 243

7.1 西门子PLC的SCL编程 243

7.1.1 S7-SCL简介 243

7.1.2 S7-SCL的软件包安装 243

7.1.3 S7-SCL源文件编辑器 244

7.1.4 S7-SCL编程语言 245

7.1.5 S7-SCL应用举例 259

7.2 西门子PLC的GRAPH编程 262

7.2.1 S7-GRAPH简介 262

7.2.2 S7-GRAPH的安装与兼容性 263

7.2.3 S7-GRAPH的应用基础 263

7.2.4 S7-GRAPH的应用举例 270

第8章 S7-300/400 PLC的通信及其应用 275

8.1 通信基础知识 275

8.1.1 通信的基本概念 275

8.1.2 PLC网络的术语解释 276

8.1.3 RS-485标准串行接口 278

8.1.4 OSI参考模型 279

8.1.5 SIMATIC NET工业网络 280

8.2 现场总线概述 281

8.2.1 现场总线的概念 281

8.2.2 主流现场总线的简介 282

8.2.3 现场总线的特点 282

8.2.4 现场总线的现状 283

8.2.5 现场总线的发展 283

8.3 MPI通信及其应用 283

8.3.1 MPI通信简介 283

8.3.2 S7-200与S7-300间的MPI通信 284

8.3.3 S7-300与S7-300间的MPI通信 290

8.3.4 S7-300/400与S7-400间的MPI通信 297

8.4 PROFIBUS通信及其应用 300

8.4.1 PROFIBUS通信概述 300

8.4.2 PROFIBUS总线拓扑结构 302

8.4.3 S7-300与E1200M的PROFIBUS-DP通信 305

8.4.4 S7-300与S7-200间的PROFIBUS-DP通信 310

8.4.5 S7-300与S7-300间的PROFIBUS-DP通信 318

8.4.6 CP342-5作主站的PROFIBUS-DP通信 327

8.4.7 CP342-5作从站的PROFIBUS-DP通信 331

8.4.8 DP/DP Coupler的PROFIBUS-DP通信 337

8.5 以太网通信及其应用 345

8.5.1 以太网通信基础 345

8.5.2 S7-300间的以太网通信 348

8.5.3 S7-400与远程IO模块ET200间的PROFINET通信 356

8.5.4 S7-400与S7-200 SMART间的以太网通信 362

8.6 网络路由功能 367

8.6.1 网络路由功能概述 367

8.6.2 网络路由功能应用 367

第9章 S7-300/400 PLC的PID控制技术 373

9.1 PID控制简介 373

9.1.1 PID控制原理简介 373

9.1.2 PID控制的算法和图解 374

9.1.3 PID控制器的参数整定 377

9.2 利用S7-300进行电炉的温度控制 379

第10章 西门子人机界面（HMI）应用 388

10.1 人机界面简介 388

10.1.1 认识人机界面 388

10.1.2 触摸屏的通信连接 388

10.2 WinCC flexible软件简介 389

10.2.1 认识WinCC flexible软件 389

10.2.2 安装WinCC flexible软件 390

10.3 变量组态 390

10.3.1 变量类型 390

10.3.2 函数 391

10.4 画面组态 392

10.4.1 按钮组态 392

10.4.2 IO域组态 393

10.4.3 开关组态 394

10.4.4 图形输入/输出对象组态 396

10.4.5 时钟和日期的组态 398

10.4.6 间接寻址和符号tO域组态 399

10.4.7 图形IO域组态 401

10.4.8 画面的切换 402

10.5 用户管理 404

10.5.1 用户管理的基本概念 404

10.5.2 用户管理编辑器 404

10.5.3 访问保护 405

10.6 创建一个简单的触摸屏的工程 406

第11章 S7-300 PLC在变频调速系统中的应用 414

11.1 变频器的概述 414

11.1.1 变频器的发展历史 414

11.1.2 变频器的分类 417

11.2 西门子MM440变频器使用简介 418

11.2.1 认识变频器 418

11.2.2 西门子低压变频器简介 420

11.2.3 西门子MM440变频器使用简介 421

11.3 变频器多段频率给定 424

11.4 变频器的模拟量频率给定 429

11.5 变频器的通信频率给定 433

11.5.1 MM440变频器通信的基本知识 433

11.5.2 实例 436

11.5.3 S7-300通过PROFIBUS现场总线修改MM440变频器的参数 443

11.5.4 S7-300通过PROFIBUS现场总线控制S120 449

11.6 变频器的调试 458

11.6.1 STARTER软件与传动装置常用通信连接方式 458

11.6.2 用STARTER软件调试MM440实例 459

第12章 西门子S7-300/400 PLC的故障诊断技术 469

12.1 PLC控制系统的故障诊断概述 469

12.1.1 引发PLC故障的外部因素 469

12.1.2 PLC的故障类型和故障信息 470

12.1.3 PLC故障诊断方法 471

12.1.4 PLC外部故障诊断方法 471

12.2 S7-300/400故障诊断技术 475

12.2.1 使用状态和出错LED进行故障诊断 475

12.2.2 用STEP7诊断视图进行故障诊断 478

12.2.3 用通信块（如SFB15）的输出参数/返回值（RET＿VAL）诊断故障 486

12.2.4 用组织块进行故障诊断 488

12.2.5 用SFC13/SFC51/FC10/FB10/FC3进行故障诊断 497

12.2.6 用BT200PROFIBUS总线物理测试工具诊断故障 514

12.2.7 用PC网卡/CP443-1/CP343-1等通信处理器诊断以太网故障 517

12.2.8 用CP5611/CP5511/CP342-5等通信处理器诊断通信故障 520

12.2.9 用软件Amprolyzer诊断故障 526

12.3 各种故障诊断的比较 529

12.4 故障诊断的显示 530

12.4.1 位发送故障显示 530

12.4.2 消息号发送故障显示 532

12.4.3 用S7-PDIAG软件组态过程诊断 540

12.5 工程常见调试和故障诊断30例 547

第13章 S7-300/400 PLC工程应用 557

13.1 啤酒灌装线系统的PLC控制 557

13.1.1 系统软硬件配置 557

13.1.2 编写程序 558

13.2 干粉喷射系统的PLC控制 564

13.2.1 硬件系统集成 564

13.2.2 编写程序 572

13.2.3 完成触摸屏HMI项目 593

参考文献 596