S7-300/400 PLC应用技术PDF电子书下载

目录 1

前言 1

第1章 概述 1

1.1 PLC的基本概念 1

1.1.1 模块式PLC的基本结构 1

1.1.2 PLC的特点 3

1.1.3 PLC的应用领域 4

1.1.4 PLC的主要生产厂家 4

1.2.1 逻辑运算 5

1.2 PLC的工作原理 5

1.1.5 怎样下载西门子PLC的资料和软件 5

1.2.2 PLC的循环处理过程 6

第2章 S7-300/400的硬件组成 10

2.1 S7-200系列PLC简介 10

2.1.1 S7-200的基本结构 10

2.1.2 S7-200的CPU模块 11

2.1.3 S7-200的通信能力 11

2.1.4 S7-200的编程软件 12

2.2 S7-300系列PLC简介 12

2.2.1 S7 300的概况 12

2.2.2 S7-300的组成部件 13

2.2.3 S7-300的系统结构 14

2.2.4 I/O模块地址的确定 16

2.2.5 模块诊断与过程中断 17

2.3 S7-300的CPU模块 18

2.3.1 CPU模块的元件 18

2.3.2 CPU模块的技术规范 20

2.4 S7-300的输入／输出模块 25

2.4.1 数字量输入模块 25

2.4.2 数字量输出模块 27

2.4.4 模拟量输入模块 29

2.4.3 数字量输入／输出模块 29

2.4.5 将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量 34

2.4.6 模拟量输出模块 35

2.4.7 模拟量输入／输出模块 36

2.4.8 模拟量模块的诊断与中断 37

2.4.9 EX系列与F系列输入／输出模块 38

2.5 S7-300的其他模块 39

2.5.1 计数器模块 39

2 5 2 位置控制与位置检测模块 39

2.5.3 闭环控制模块 41

2.5.5 电源模块 42

2.5.4 称重模块 42

2.5.6 前连接器与其他模块 43

2.6 S7-400系列PLC的硬件组成 44

2.6.1 S7-400的基本结构与特点 44

2.6.2 机架与接口模块 46

2.6.3 S7-400的通信功能 47

2.6.4 冗余设计的容错自动化系统S7-400H 47

2.6.5 安全型自动化系统S7-400F/FH 50

2.6.6 多CPU处理 51

2.6.7 CPU模块的元件 52

2.6.8 CPU模块与电源模块的技术规范 54

2.6.9 输入／输出模块 58

2.6.10 功能模块 60

2.7 S7-300/400的维护 61

2.8 ET 200分布式I/O 62

2.8.1 ET 200的特点 62

2.8.2 ET 200的分类 63

第3章 S7-300/400的编程语言与指令系统 65

3.1 S7-300/400的编程语言 65

3.1.1 PLC编程语言的国际标准 65

3.1.2 STEP 7中的编程语言 66

3.2 S7-300/400 CPU的存储区 69

3.2.1 数制 69

3.2.2 基本数据类型 70

3.2.3 复合数据类型与参数类型 72

3.2.4 CPU的存储区分布 72

3.2.5 系统存储器 73

3.2.6 CPU中的寄存器 75

3.2.7 寻址方式 77

3.3.1 触点指令 80

3.3 位逻辑指令 80

3.3.2 输出类指令 83

3.3.3 其他指令 83

3.4 定时器与计数器指令 85

3.4.1 定时器指令 85

3.4.2 计数器指令 91

3.5 数据处理指令 94

3.5.1 装入指令与传送指令 94

3.5.2 比较指令 97

3.5.3 数据转换指令 98

3.6.1 整数数学运算指令 103

3.6 数学运算指令 103

3.6.2 浮点数数学运算指令 106

3.6.3 移位指令 110

3.6.4 循环移位指令 113

3.6.5 字逻辑运算指令 115

3.6.6 累加器指令 117

3.7 逻辑控制指令 119

3.7.1 跳转指令 119

3.7.2 梯形图中的状态位触点指令 123

3.7.3 循环指令 123

3.8.1 逻辑块指令 124

3.8 程序控制指令 124

3.8.2 主控继电器指令 126

3.8.3 数据块指令 128

3.8.4 梯形图的编程规则 128

第4章 STEP 7编程软件的使用方法 130

4.1 STEP 7编程软件简介 130

4.1.1 STEP 7概述 130

4.1.2 STEP 7的硬件接口 130

4.1.3 STEP 7的授权 130

4.1.4 STEP 7的编程功能 131

4.1.5 STEP 7的硬件组态与诊断功能 132

4.2 硬件组态与参数设置 132

4.2.1 项目的创建与项目的结构 132

4.2.2 硬件组态 134

4.2.3 CPU模块的参数设置 136

4.2.4 数字量输入模块的参数设置 141

4.2.5 数字量输出模块的参数设置 142

4.2.6 模拟量输入模块的参数设置 142

4.3.1 符号表 144

4.3 符号表与逻辑块 144

4.2.7 模拟量输出模块的参数设置 144

4.3.2 逻辑块 146

4.4 S7-PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用 149

4.4.1 S7-PLCSIM的主要功能 150

4.4.2 快速入门 150

4.4 3 视图对象 152

4.4.4 仿真软件的设置与存档 153

4.4.5 仿真PLC与实际PLC的区别 153

4.5 程序的下载与上载 154

4.5.1 装载存储器与工作存储器 154

4.5.2 在线连接的建立与在线操作 155

4.5.3 下载与上载 157

4.6 用变量表调试程序 159

4.6.1 系统调试的基本步骤 159

4.6.2 变量表的基本功能 159

4.6.3 变量表的生成 160

4.6.4 变量表的使用 162

4.7 用程序状态功能调试程序 164

4.7.1 程序状态功能的起动与显示 164

4.7.2 单步与断点功能的使用 166

4.8.1 故障诊断的基本方法 168

4.8 故障诊断 168

4.8.2 模块信息在故障诊断中的应用 169

4.8.3 用快速视窗和诊断视窗诊断故障 171

4.9 显示参考数据 172

4.9.1 参考数据的生成与显示 172

4.9.2 交叉参考表 173

4.9.3 程序结构 174

4.9.4 其他参考数据 176

4.9.5 在程序中快速查找地址的位置 177

5.1.1 用经验法设计梯形图 180

第5章 数字量控制系统梯形图设计方法 180

5.1 梯形图的经验设计法与继电器电路转换法 180

5.1.2 根据继电器电路图设计梯形图 184

5.2 顺序控制设计法与顺序功能图 187

5.2.1 顺序控制设计法 187

5.2.2 步与动作 188

5.2.3 有向连线与转换 189

5.2.4 顺序功能图的基本结构 190

5.2.5 顺序功能图中转换实现的基本规则 193

5.2.6 绘制顺序功能图的注意事项 193

5.3.1 设计顺序控制梯形图的一些基本问题 194

5.2.7 顺序控制设计法的本质 194

5.3 使用起保停电路的顺序控制梯形图编程方法 194

5.3.2 单序列的编程方法 196

5.3.3 选择序列的编程方法 198

5.3.4 并行序列的编程方法 199

5.3.5 仅有两步的闭环的处理 199

5.3.6 应用举例 199

5.4 使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法 202

5.4.1 单序列的编程方法 202

5.4.2 选择序列的编程方法 203

5.4.3 并行序列的编程方法 204

5.4 4 应用举例 204

5.5 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图编程方法 206

5.5.1 机械手控制系统简介 206

5.5.2 使用起保停电路的编程方法 207

5.5.3 使用置位复位指令的编程方法 211

5.6 顺序功能图语言S7 Graph的应用 212

5.6.1 S7 Graph语言概述 212

5.6.2 使用S7 Graph编程的例子 214

5.6.3 顺序控制器的运行模式与监控操作 219

5.6.4 顺序控制器中的动作 220

5.6.5 顺序控制器中的条件 223

5.6.6 S7 Graph功能块的参数设置 225

5.6.7 用S7 Graph编写具有多种工作方式的控制程序 228

5.6.8 S7 Graph功能块的参数优化设置 231

第6章 S7-300/400的用户程序结构 234

6.1 用户程序的基本结构 234

6.1.1 用户程序中的块 234

6.1.2 用户程序使用的堆栈 237

6.1.3 线性化编程与结构化编程 238

6.2 功能块与功能的生成与调用 239

6.2.1 发动机控制系统的用户程序结构 239

6.2.2 符号表与变量声明表 240

6.2.3 功能块与功能 243

6.2.4 功能块与功能的调用 244

6.2.5 时间标记冲突与一致性检查 246

6.3 数据块 247

6.3.1 数据块中的数据类型 247

6.3.2 数据块的生成与使用 250

6.4 多重背景 252

6 4 1 多重背景功能块 253

6.4.2 多重背景数据块 254

6.4.3 在OB1中调用多重背景 254

6.5 组织块与中断处理 256

6.5.1 中断的基本概念 256

6.5.2 组织块的变量声明表 258

6.5.3 日期时间中断组织块 259

6.5.4 延时中断组织块 262

6.5 5 循环中断组织块 264

6.5.6 硬件中断组织块 266

6.5 7 启动时使用的组织块 269

6.5.8 异步错误组织块 270

6.5.9 同步错误组织块 274

6.5.10 背景组织块 277

第7章 计算机通信网络与S7-300/400的通信功能 278

7.1 计算机通信方式与串行通信接口 278

7.1.1 计算机的通信方式 278

7.1.2 串行通信接口的标准 279

7.2 计算机通信的国际标准 280

7.2.1 开放系统互连模型 280

7.2.2 IEEE 802通信标准 281

7.2.3 现场总线及其国际标准 283

7.3 S7-300/400的通信功能 284

7.3.1 S7 300/400的通信网络 285

7.3.2 S7通信的分类 287

7.4 MPI网络与全局数据通信 288

7.4.1 MPI网络 288

7.4.2 全局数据包 289

7.4.3 MPI网络的组态 289

7.4.4 全局数据表 290

7.4.5 事件驱动的全局数据通信 292

7.4.6 不用连接组态的MPI通信 293

7.5 执行器传感器接口AS-1网络 294

7.5.1 AS-1的网络结构 294

7.5.2 AS-1的寻址模式 295

7.5.3 AS-1主站模块 296

7.5.4 AS-1从站模块 297

7.5.5 AS-1的主从通信方式 298

7.5.6 AS-1从站的通信接口 299

7.5.7 AS-1的工作阶段 299

7.6.1 工业以太网简介 301

7.6 工业以太网 301

7.6.2 工业以太网的网络方案 302

7.6.3 工业以太网的交换技术 303

7.6.4 自适应与冗余网络 304

7.6.5 工业以太网的网卡与通信处理器 305

第8章 现场总线PROFIBUS及其应用 307

8.1 PROFIBUS的结构与硬件 307

8.1.1 PROFIBUS的组成 307

8.1.2 PROFIBUS的物理层 308

8.1.3 PROFIBUS-DP设备的分类 310

8.1.4 PROFIBUS通信处理器 311

8.1.5 GSD电子设备数据文件 312

8.2 PROFIBUS的通信协议 313

8.2.1 PROFIBUS的数据链路层 313

8.2.2 PROFIBUS-DP 316

8.2.3 PROFIBUS-PA 320

8.2.4 PROFIBUS-FMS 321

8.2.5 PROFIBUS网络的配置方案 322

8.3 基于组态的PROFIBUS通信 323

8.3.1 PROFIBUS-DP从站的分类 323

8.3.2 PROFIBUS-DP网络的组态 323

8.3.3 主站与智能从站主从通信方式的组态 328

8.3.4 直接数据交换通信方式的组态 330

8.4 系统功能与系统功能块在PROFIBUS通信中的应用 334

8.4.1 用于PROFIBUS通信的系统功能与系统功能块 334

8.4.2 用SFC 14和SFC15传输连续的数据 335

8.4.3 分布式I/O触发主站的硬件中断 338

8.4.4 一组从站的输出同步与输入锁定 340

8.4.5 用系统功能诊断DP从站 345

8.4.6 用系统功能传送数据记录与参数 347

8.4.7 向模块传送数据记录与参数的例子 348

8.5 PROFINet 350

第9章 点对点通信 352

9.1 点对点通信的硬件与通信协议 352

9.1.1 点对点通信处理器与集成的点对点通信接口 352

9.1.2 ASCII Driver通信协议 353

9.1.3 ASCII Driver通信协议的参数设置 355

9.1.4 3964（R）通信协议 358

9.1.5 RK 512通信协议 361

9.2 用于CPU 31xC-2PtP点对点通信的系统功能块 365

9.2.1 用于ASCII/3964（R）协议的系统功能块 365

9.2.2 用于RK 512协议的系统功能块 367

9.3 用于点对点通信处理器的功能块 371

9.3.1 点对点通信软件包的下载与安装 371

9.3.2 CP 340的发送功能块与接收功能块 372

9.3.3 向打印机输出报文文本的功能块 373

9.3.4 读取和控制RS-232C接口的信号状态的功能块 375

9.3.5 用于CP 341的通信功能块 376

9.3.6 用于CP 440和CP441的通信功能块 380

9.4 Proave通信软件在点对点通信中的应用 380

9.4.1 PRODAVE简介 380

9.4.2 PRODAVE的硬件配置 381

9.4.3 建立与断开连接 382

9.4.4 数据传输函数 383

9.4.5 读取和检测系统信息的函数 386

9.4.6 数据处理函数 387

9.4.7 PRODAVE在水轮发电动机组监控系统中的应用 387

第10章 S7-300/400在模拟量闭环控制中的应用 389

10.1 模拟量闭环控制的基本概念 389

10.1.1 模拟量闭环控制系统的组成 389

10.1.2 闭环控制的主要性能指标 391

10.2 数字PID控制器 392

10.2 1 PID控制器的优点 392

10.1.3 闭环控制反馈极性的确定 392

10.2.2 PID控制器的数字化 393

10.3 S7-300/400的模拟量闭环控制功能 394

10.3.1 S7-300/400实现闭环控制的方法 394

10.3.2 使用系统功能块实现闭环控制 395

10.4 连续PID控制器SFB 41 396

10.4.1 设定值与过程变量的处理 396

10.4.2 PID控制算法 397

10.4.3 控制器输出值的处理 398

10.4.4 SFB 41的参数 399

10.5.1 脉冲发生器的功能与结构 400

10.5 脉冲发生器SFB 43 400

10.5.2 三级控制器 402

10 5 3 二级控制器 404

10.5.4 SFB 43的参数 404

10.6 步进PI控制器SFB 42 406

10.6.1 步进控制器的结构 406

10 6.2 步进控制器的功能分析 408

10.6.3 SFB 42的参数 408

10.7.1 示例程序的下载与安装 410

10.7.2 使用连续控制器的示例程序 410

10.7 PID控制的示例程序 410

10.8 PID控制器的参数整定方法 411

10.8.1 PID控制器的参数与系统动静态性能的关系 411

10.8.2 确定PID控制器参数初值的工程方法 412

附录 414

附录A S7-300/400的指令一览表 414

附录B 组织块、系统功能与系统功能块一览表 418

附录C 光盘说明 424

附录D 常用缩写词 427

参考文献 430