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上篇 理论教学篇 1

第1章 可编程序控制器概述 1

1.1 可编程序控制器的由来与定义 1

1.1.1 可编程序控制器的由来 1

1.1.2 可编程序控制器的定义 2

1.1.3 可编程序控制器的主要性能指标和分类 2

1.1.4 可编程序控制器的硬件 4

1.2 可编程序控制器的特点与功能 4

1.2.1 可编程序控制器的特点 4

1.2.2 可编程序控制器的主要功能及其应用 5

1.2.3 PLC与其他自动控制系统的比较 6

1.3 可编程序控制器的发展与应用 7

1.3.1 可编程序控制器的发展概况 7

1.3.2 可编程序控制器的发展趋势 8

1.3.3 可编程序控制器在中国的发展与应用 9

1.4 常用可编程序控制器简介 10

1.4.1 西门子公司的可编程序控制器 10

1.4.2 AB公司的可编程序控制器 12

1.4.3 三菱公司的可编程序控制器 13

1.4.4 立石公司的可编程序控制器 14

1.4.5 和利时公司的可编程序控制器 15

练习题 17

第2章 可编程序控制器的基本原理 18

2.1 可编程序控制器的基本结构 18

2.2 可编程序控制器的各组成部分 19

2.2.1 中央处理单元 19

2.2.2 存储器 19

2.2.3 输入／输出模块 20

2.2.4 外部设备 24

2.2.5 智能模块 26

2.2.6 电源 27

2.3 可编程序控制器的工作原理 27

2.3.1 PLC的扫描工作方式 27

2.3.2 PLC的扫描工作过程 28

2.3.3 PLC的输入／输出滞后现象 29

2.3.4 PLC的脉冲捕捉功能 31

2.3.5 PLC的输入滤波功能 31

2.4 可编程序控制器的编程语言 32

2.4.1 PLC软件的基本概念 32

2.4.2 梯形图 33

2.4.3 语句表 34

2.4.4 功能块图 35

2.4.5 基于Windows的编程语言标准IEC 61131-3 35

2.4.6 变量的数据类型 36

练习题 37

第3章 S7-200 PLC的硬件系统 38

3.1 S7-200 PLC硬件系统的组成 38

3.1.1 S7-200 CPU模块 38

3.1.2 数据保持 40

3.1.3 高级配置 41

3.1.4 扩展模块 42

3.2 数据存储器及其寻址方式 44

3.2.1 S7-200 CPU数据存储器的分配和地址 44

3.2.2 数据存储器的功能及其寻址 47

3.2.3 S7-200 CPU的有效范围 51

3.2.4 CPU存储器区域的间接寻址 53

3.3 扩展I/O模块的寻址 53

练习题 55

第4章 S7-200 PLC的指令系统 56

4.1 位逻辑指令 56

4.1.1 触点指令 56

4.1.2 取非指令 58

4.1.3 正跳变和负跳变检测指令 58

4.1.4 输出指令 59

4.1.5 置位和复位指令 60

4.1.6 空操作指令 61

4.2 定时器和计数器指令 63

4.2.1 定时器指令 63

4.2.2 计数器指令 68

4.3 时钟指令 70

4.4 比较指令 72

4.4.1 字节比较指令 72

4.4.2 整数比较指令 72

4.4.3 双字整数比较指令 73

4.4.4 实数比较指令 73

4.5 数学运算指令 74

4.5.1 加法指令和减法指令 74

4.5.2 乘法指令和除法指令 76

4.5.3 实数的开方、指数和自然对数指令 80

4.5.4 正弦、余弦和正切指令 81

4.5.5 字节、字、双字的增和减指令 81

4.6 传送、移位及循环移位指令 84

4.6.1 字节、字、双字和实数的传送指令 84

4.6.2 字节、字和双字的块传送指令 85

4.6.3 字节交换指令 86

4.6.4 字节传送立即读和字节传送立即写指令 86

4.6.5 字节、字、双字的左移位和右移位指令 86

4.6.6 字节、字、双字的循环左移和循环右移指令 88

4.6.7 位移位寄存器指令 91

4.7 表功能指令 93

4.7.1 填表指令和查表指令 93

4.7.2 后进先出指令和先进先出指令 95

4.7.3 存储器填充指令 96

4.8 逻辑运算指令 97

4.8.1 字节的与、或和异或指令 97

4.8.2 字的与、或和异或指令 98

4.8.3 双字的与、或和异或指令 98

4.8.4 取反指令 99

4.9 转换指令 100

4.9.1 整数的转换指令 100

4.9.2 实数的转换指令 102

4.9.3 译码、编码和段码指令 103

4.9.4 整数、双整数和实数转换成ASCII码指令 105

4.9.5 ASCII码与十六进制的转换指令 106

4.10 程序控制指令 107

4.10.1 有条件结束、暂停和看门狗复位指令 107

4.10.2 跳转指令和标号指令 108

4.10.3 循环指令 109

4.10.4 顺序控制继电器指令 110

4.10.5 AENO指令（STL） 115

4.11 逻辑堆栈指令 116

4.11.1 栈装载与指令和栈装载或指令 116

4.11.2 逻辑推入栈指令和逻辑弹出栈指令 116

4.11.3 逻辑读栈指令和装入堆栈指令 116

练习题 119

第5章 可编程序控制器程序设计基础 123

5.1 梯形图的编程规则 123

5.1.1 梯形图编程的基本规则 123

5.1.2 STEP 7-Micro/WIN32编程规约 125

5.2 典型控制功能的梯形图 126

5.2.1 具有自锁和互锁功能的程序 126

5.2.2 定时器应用程序 127

5.2.3 计数器应用程序 131

5.3 PLC程序的移植设计法和经验设计法 132

5.3.1 PLC程序的移植设计法 132

5.3.2 PLC程序的经验设计法 135

5.4 PLC程序的顺序控制设计法 143

5.4.1 顺序控制设计法的设计步骤 143

5.4.2 功能表图的绘制 144

5.4.3 梯形图的顺序控制设计法 147

5.4.4 复杂顺控系统梯形图的设计方法 153

5.5 实用程序两例 158

5.5.1 实用的异步电动机正反转控制程序 158

5.5.2 实用的异步电动机Y—△起动控制程序 160

练习题 163

第6章 可编程序控制器的通信及网络 168

6.1 网络通信概述 168

6.1.1 数据通信的几个基本概念 168

6.1.2 网络概述 170

6.1.3 网络配置 172

6.2 西门子S7系列PLC的网络类型及配置 174

6.2.1 S7系列PLC的网络结构 174

6.2.2 网络通信协议 174

6.2.3 通信设备 176

6.2.4 S7-200 PLC的通信方式 178

6.3 S7-200 PLC的通信指令与通信实例 179

6.3.1 网络读与网络写指令 179

6.3.2 单主站通信网络应用实例 180

6.3.3 自由端口模式通信指令 183

6.3.4 PLC与打印机的通信实例 186

6.3.5 PLC与远程PC的通信实例 188

6.3.6 获取与设置通信口地址指令 189

练习题 191

下篇 实验教学篇 192

第7章 可编程序控制器编程系统及编程软件 192

7.1 可编程序控制器编程系统的建立 192

7.2 可编程序控制器编程软件的安装与设置 193

7.2.1 硬件连接 193

7.2.2 软件安装 193

7.2.3 通信参数设置 193

7.2.4 建立在线联系 195

7.2.5 修改通信参数 195

7.3 可编程序控制器编程软件的功能 196

7.3.1 编程软件界面 196

7.3.2 标题栏和菜单条 197

7.3.3 工具条 197

7.3.4 引导条、项目和指令树 198

7.3.5 数据块 199

7.3.6 状态图、输出窗口和状态条 199

7.3.7 定制STEP 7-Micro/WIN 32 199

7.3.8 使用帮助 199

7.4 可编程序控制器编程与调试 200

7.4.1 梯形图程序的输入方法 210

7.4.2 程序的下载与上装 203

7.4.3 程序的调试与监控 204

练习题 205

第8章 可编程序控制器编程基础实验 206

8.1 基本逻辑指令实验 206

8.1.1 概述 206

8.1.2 多地点控制 206

8.1.3 三相异步电动机起动与停止的控制 207

8.1.4 抢答器控制系统（用基本指令实现） 207

8.2 定时器指令实验 209

8.2.1 概述 209

8.2.2 利用定时器指令实现对两台电动机顺序起动和停止的控制 209

8.2.3 用定时器实现闪光报警控制 210

8.2.4 用定时器实现对脉冲宽度的控制 210

8.2.5 用定时器实现通电与断电延时控制 211

8.3 计数器指令实验 211

8.3.1 概述 211

8.3.2 用计数器指令实现单按钮单路输出控制 212

8.3.3 用计数器指令实现单按钮双路输出控制 212

8.3.4 长定时电路的控制 212

8.3.5 用计数器实现扩展 213

8.3.6 用计数器实现顺序控制 213

8.4 比较指令实验 213

8.4.1 概述 213

8.4.2 用比较指令实现电动机的顺序控制 213

8.4.3 用比较指令实现密码锁的控制 214

8.5 移位及循环指令实验 215

8.5.1 概述 215

8.5.2 数码显示的模拟控制 215

8.5.3 喷泉的模拟控制 218

8.5.4 彩灯的模拟控制 218

第9章 可编程序控制器编程综合实验 219

9.1 三相异步电动机Y-△起动控制实验 219

9.1.1 概述 219

9.1.2 实验内容及要求 219

9.2 小车往复运动控制实验 220

9.2.1 概述 220

9.2.2 用两个行程开关控制小车运动 221

9.2.3 用四个行程开关控制小车运动 222

9.3 位置检测的控制实验 224

9.3.1 概述 224

9.3.2 货叉取放箱控制实验 224

9.3.3 钻床主轴进给控制实验 225

9.3.4 布料车控制实验 226

9.4 步进电动机控制实验 227

9.4.1 概述 227

9.4.2 五相步进电动机的模拟控制 227

9.4.3 三相步进电动机的模拟控制 229

9.5 天塔之光的模拟控制实验 233

9.5.1 概述 233

9.5.2 实验内容及要求 233

9.6 交通信号灯控制实验 236

9.6.1 概述 236

9.6.2 实验内容及要求 236

9.7 多级传送带的模拟控制实验 238

9.7.1 概述 238

9.7.2 实验内容及要求 238

9.8 液体混合的模拟控制实验 240

9.8.1 概述 240

9.8.2 实验内容及要求 240

9.9 装配流水线的模拟控制实验 242

9.9.1 概述 242

9.9.2 实验内容及要求 242

9.10 创新实验 244

9.10.1 概述 244

9.10.2 机械手的模拟控制 244

9.10.3 三层电梯的控制 245

9.10.4 四层电梯的控制 246

9.10.5 全自动洗衣机的模拟控制 248

9.10.6 自动售货机的控制 248

附录 250

附录A S7-200 PLC指令一览表 250

附录B S7-200 PLC错误代码一览表 253

表B-1 致命错误代码及信息 253

表B-2 运行程序错误代码及信息 254

表B-3 编译规则错误代码及信息 254

附录C S7-200 PLC STL指令执行时间一览表 255

附录D 西门子、三菱及松下公司PLC指令对照一览表 262

参考文献 265