西门子S7-200 PLC实践与应用PDF电子书下载

第1章 认识西门子S7-200 PLC 1

1.1 认识西门子PLC的硬件 1

1.1.1 PLC主机 2

1.1.2 扩展模块 3

1.1.3 相关设备 5

1.1.4 S7-200系列PLC的外部接线 6

1.1.5 S7-200系列PLC的电源计算 7

1.1.6 S7-200系列PLC的最大I/O原则 8

1.2 认识西门子PLC的程序开发过程 10

1.2.1 PLC软件基础 10

1.2.2 PLC的程序开发环境 12

1.2.3 电动机启停控制程序的开发 15

1.3 理解西门子PLC的工作原理 19

1.3.1 PLC的工作原理 19

1.3.2 S7-200系列PLC的存储系统性能 22

1.3.3 S7-200系列PLC的工作方式 23

1.3.4 用户程序执行过程 23

1.4 实践知识拓展 23

1.5 思考与练习 25

第2章 STEP7-Micro/WIN 32编程软件 26

2.1 编程软件STEP7-Micro/WIN的安装 26

2.1.1 系统要求 26

2.1.2 软件安装 26

2.1.3 硬件连接 26

2.1.4 参数设置 27

2.1.5 在线联系 27

2.1.6 设置和修改PLC通信参数 27

2.2 STEP 7-Micro/WIN编程软件的功能 28

2.2.1 STEP 7-Micro/WIN基本功能 28

2.2.2 软件界面及其功能介绍 28

2.2.3 系统组态 31

2.3 STEP 7编程软件的基本使用 35

2.3.1 文件操作 35

2.3.2 编辑程序 37

2.3.3 下载与运行程序 45

2.4 程序的调试与监控 47

2.4.1 选择工作方式 47

2.4.2 程序状态显示 47

2.4.3 状态图显示 48

2.4.4 执行有限次扫描 50

2.4.5 查看交叉引用 50

2.4.6 运行模式下编辑程序 52

2.4.7 S7-200的出错处理 52

2.5 项目管理 53

2.5.1 打印 53

2.5.2 复制项目 54

2.5.3 导入文件 54

2.5.4 导出文件 54

2.6 仿真运行点动控制程序 54

2.7 实例：使用指令向导初始化HSC1的工作模式0 57

2.8 实例：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序 60

2.9 实践知识拓展 63

2.10 思考与练习 65

第3章 S7-200的指令系统 66

3.1 S7-200的编程元件及寻址方式 66

3.1.1 S7-200的基本数据类型 66

3.1.2 编程元件 67

3.1.3 编程元件的寻址 69

3.2 基本指令 71

3.2.1 基本位操作指令 71

3.2.2 逻辑堆栈指令 77

3.2.3 定时器指令 80

3.2.4 计数器指令 87

3.2.5 比较指令 91

3.3 运算指令 92

3.3.1 四则运算及增减指令 92

3.3.2 数学函数指令 96

3.3.3 逻辑运算指令 99

3.4 数据处理指令 101

3.4.1 数据传送指令 101

3.4.2 移位指令 104

3.4.3 字节交换指令 107

3.5 表功能指令 108

3.5.1 填表指令 108

3.5.2 表取数指令 109

3.5.3 填充指令 110

3.5.4 表查找指令 110

3.6 转换指令 112

3.6.1 数据类型转换指令 112

3.6.2 编码和译码指令 114

3.6.3 字符串转换指令 114

3.7 程序控制类指令 118

3.7.1 结束、暂停指令和看门狗指令 118

3.7.2 跳转指令 119

3.7.3 循环指令 120

3.7.4 子程序指令 122

3.7.5 与ENO指令 124

3.8 特殊指令 124

3.8.1 实时时钟指令 124

3.8.2 中断指令 125

3.8.3 高速计数器指令 129

3.8.4 高速脉冲输出指令 139

3.8.5 PID指令 146

3.9 实例：异步电动机正反转控制 150

3.10 实例：广告牌循环彩灯的PLC控制 152

3.11 综合实例——抢答器设计 153

3.11.1 系统的基本功能 153

3.11.2 硬件电路图 153

3.11.3 I/O分配表 154

3.11.4 系统的流程图 155

3.12 实践知识拓展 161

3.13 思考与练习 164

第4章 PLC梯形图程序设计 165

4.1 PLC的程序设计方法 165

4.1.1 经验设计法 165

4.1.2 继电器控制电路移植法 166

4.1.3 顺序控制设计法 168

4.2 梯形图设计规则 168

4.3 顺序功能图 169

4.3.1 顺序功能图的基本构成要素及构成规则 169

4.3.2 顺序功能图绘制的注意事项 170

4.3.3 顺序控制指令 171

4.3.4 顺序功能图的编程 171

4.4 PLC程序及调试说明 174

4.4.1 复杂程序的设计方法 174

4.4.2 程序的内容和质量 175

4.4.3 程序的调试 175

4.5 典型的简单电路编程 176

4.6 典型的简单环节编程 178

4.7 实例：顺序控制功能图在小车行程控制中的应用 182

4.8 实例——自动售货机的设计 183

4.8.1 自动售货机的基本功能 183

4.8.2 自动售货机I/O点的分配 184

4.8.3 自动售货机的接线图 185

4.8.4 顺序功能图（SFC） 185

4.8.5 梯形图（LAD） 186

4.9 实践知识拓展 191

4.10 思考与练习 193

第5章 S7-200系列PLC的通信与网络 194

5.1 PLC数据通信的基础知识 194

5.1.1 数据通信的传输方式 194

5.1.2 通信介质 196

5.1.3 串行通信接口标准 198

5.1.4 PLC的通信网络结构 200

5.2 S7-200的通信系统与网络 201

5.2.1 S7-200的通信概述 201

5.2.2 通信连接方式 204

5.2.3 通信协议 204

5.3 S7-200的网络通信及应用 209

5.3.1 S7-200的通信指令 209

5.3.2 PPI通信 209

5.3.3 自由口通信 213

5.3.4 自由口通信应用实例 215

5.4 MODBUS通信及应用 219

5.4.1 MODBUS报文格式 220

5.4.2 MODBUS通信协议指令 221

5.4.3 MODBUS通信应用实例 224

5.5 MODEM通信及应用 225

5.6 USS通信及应用 227

5.6.1 USS通信概述 227

5.6.2 USS通信的应用实例 231

5.7 西门子MPI协议及应用 235

5.8 PROFIBUS-DP通信及应用 236

5.8.1 PROFIBUS通信概述 236

5.8.2 S7-300/400和S7-200 PLC的PROFIBUS-DP通信应用实例 237

5.9 工业以太网通信及应用 239

5.9.1 工业以太网概述 240

5.9.2 S7-200 PLC之间的以太网通信 240

5.9.3 S7-200 PLC和S7-300 PLC的以太网连接 242

5.9.4 PC-Access通过以太网访问S7-200 PLC 243

5.10 实例：PLC与远程PC的通信 244

5.11 实例：S7-200连接GSM调制解调器 245

5.11.1 TC35调制解调器AT指令 245

5.11.2 设置TC35 247

5.11.3 PLC编程 248

5.12 实践知识拓展 252

5.13 思考与练习 254

第6章 变频器的PLC控制 256

6.1 变频器的基础知识 256

6.1.1 变频器的用途和构造 256

6.1.2 变频器电路配线与注意事项 259

6.1.3 变频器日常维护 260

6.2 变频器输出频率 260

6.2.1 变频器输出频率的含义 261

6.2.2 设置或修改变频器输出频率的方法 261

6.3 西门子变频器简介 262

6.3.1 SINAMICS V10变频器 262

6.3.2 SINAMICS G120变频器 264

6.3.3 SINAMICS G120 D变频器 264

6.3.4 用于分布式I/O系统的变频器SIMATIC ET200S FC 266

6.4 MICROMASTER 420通用变频器 267

6.4.1 概述 267

6.4.2 变频器的安装 268

6.4.3 变频器的调试 273

6.5 实例：MICROMASTER 420通用变频器与PLC的连接 277

6.5.1 基本操作面板更改参数的数值 277

6.5.2 快速调试 278

6.5.3 基于PLC模拟量闭环调速系统 279

6.5.4 基于PLC通信方式的变频器闭环定位控制系统 281

6.6 实例：S7-200与三垦变频器通信 283

6.7 综合实例：变频调速恒压供水系统 289

6.8 综合实例：全自动洗衣机设计 297

6.8.1 全自动洗衣机控制要求 297

6.8.2 硬件设计 297

6.8.3 软件设计 301

6.9 实践知识拓展 313

6.10 思考与练习 323

第7章 人机交互设备 324

7.1 触摸屏概述 324

7.2 TPC1262H基本信息 325

7.3 文本显示器 327

7.3.1 TD200文本显示器 327

7.3.2 TD200C文本显示器 328

7.3.3 TD200/TD200C技术规范 328

7.3.4 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接 329

7.3.5 TD200/TD200C与S7-200 PLC的连接电缆制作图 330

7.3.6 TD200/TD200C安装图 330

7.4 MCGS嵌入版组态软件的介绍 331

7.4.1 MCGS嵌入版组态软件的主要功能 331

7.4.2 MCGS嵌入版组态软件的特点 332

7.4.3 MCGS嵌入版组态软件的工作方式 332

7.4.4 组态开发简介 333

7.4.5 开发实例 335

7.5 HMI组态软件 344

7.5.1 HMI组态软件的安装 344

7.5.2 创建一个新项目文件 344

7.5.3 添加变量 345

7.5.4 添加文字标签 346

7.5.5 添加弹出按钮 347

7.5.6 离线模拟 348

7.5.7 将项目文件下载到触摸屏 349

7.5.8 PLC控制程序的传送与操作 349

7.6 组态王 350

7.6.1 创建项目 350

7.6.2 建立主画面 351

7.6.3 建立趋势曲线画面 351

7.6.4 建立数据报表 352

7.6.5 建立报警窗口 354

7.6.6 建立参数监控画面 354

7.7 实例：基于触摸屏的三相异步电机调速 355

7.8 实践知识拓展 356

7.9 思考与练习 362

第8章 西门子S7-200的常用模块 363

8.1 模拟量扩展模块概述 363

8.1.1 模拟量扩展模块的种类和连接 363

8.1.2 模拟量输出模块的地址和技术规范 364

8.1.3 模拟量输入模块的地址和技术规范 364

8.2 模拟量输出模块的使用 365

8.2.1 模拟量输出模块的数据字格式和使用注意事项 365

8.2.2 模拟量输出模块EM232的使用 366

8.3 模拟量输入模块的使用 368

8.3.1 模拟量输入模块的数据字格式和使用注意事项 368

8.3.2 模拟量输入模块EM231的使用 369

8.4 模拟量混合模块EM235 370

8.5 位置控制模块EM253 372

8.5.1 位置控制模块EM253的特点及功能 372

8.5.2 位置控制模块EM253的技术规范 373

8.5.3 位置控制模块EM253与S7-200 PLC的兼容性 375

8.5.4 位置控制EM253模块LED状态 375

8.5.5 位置控制模块EM253的编程 376

8.5.6 位置控制模块EM253的接线 376

8.5.7 位置控制模块EM253的实际系统 377

8.5.8 使用向导配置定位模块EM253 377

8.5.9 使用EM253控制面板 384

8.6 数字量扩展模块 384

8.6.1 S7-200系列PLC数字量扩展模块技术规范 385

8.6.2 S7-200系列PLC数字量扩展模块接线图 387

8.7 测量温度扩展模块 389

8.7.1 模拟量扩展模块输入技术规范 389

8.7.2 EM231热电偶模块（EM231 TC） 390

8.7.3 EM231热电阻模块（EM231 RTD） 391

8.8 调制解调器模块EM241 Modem 394

8.8.1 调制解调器模块EM241 Modem功能 394

8.8.2 调制解调器模块EM241 Modem技术规范 394

8.8.3 调制解调器模块EM241 Modem安装 395

8.9 工业以太网模块CP243-1 395

8.9.1 工业以太网模块CP243-1技术规范 395

8.9.2 工业以太网模块CP243-1功能 396

8.9.3 工业以太网模块CP243-1使用 397

8.10 SIWAREX MS称重模块 398

8.10.1 概述 398

8.10.2 添加称重库指令 399

8.10.3 库文件参数说明 400

8.10.4 设定参数 401

8.10.5 零点标定 402

8.10.6 砝码标定 403

8.11 S7-200的调制解调器通信 404

8.11.1 S7-200与S7-200之间的通信 404

8.11.2 通过电话线编程 412

8.12 S7-200的配方应用 419

8.13 数据归档应用 425

8.14 实例：触摸屏与EM235（EM232）控制的变频调速 428

8.15 实例：自来水厂净水剂投加系统的控制 430

8.16 实践知识拓展 435

8.17 思考与练习 437

第9章 PLC控制系统的应用设计 438

9.1 PLC控制系统的总体设计 438

9.1.1 PLC控制系统的类型 438

9.1.2 P1C控制系统设计的基本原则 439

9.1.3 PLC控制系统的设计步骤 440

9.1.4 减少PLC输入和输出点数的方法 441

9.2 提高PLC控制系统可靠性的措施 443

9.2.1 供电系统设计 443

9.2.2 接地设计 447

9.2.3 PLC输入／输出电路的设计 447

9.2.4 电气柜结构设计 449

9.2.5 现场布线图设计 450

9.2.6 冗余设计 450

9.2.7 软件抗干扰方法 450

9.2.8 工作环境处理 450

9.3 PLC控制系统的设计举例 451

9.3.1 三级皮带运输机 451

9.3.2 机械手工作控制 454

9.3.3 钻床精度控制系统 457

9.3.4 自动配料控制系统 461

9.3.5 炉窖温度控制系统 464

9.3.6 五层电梯控制系统 469

9.4 综合应用——基于PLC的污水处理系统 491

9.4.1 污水处理控制系统的工艺流程及控制原理 491

9.4.2 污水处理控制系统的PLC选型和I/O配置 493

9.4.3 污水处理控制系统的流程图及程序 495

9.5 实践知识拓展 499

9.6 思考与练习 504

第10章 PLC的安装与维修 507

10.1 PLC的安装和拆除 507

10.1.1 PLC的安装环境 507

10.1.2 S7-200安装注意事项 507

10.1.3 安装或拆除S7-200 508

10.1.4 PLC的接线 510

10.1.5 抑制电路 512

10.1.6 抗干扰措施 512

10.2 PLC故障检查和维修 513

10.2.1 PLC的维护 513

10.2.2 定期维护检修 515

10.2.3 PLC的故障分析和处理 516

10.2.4 PLC系统输入部分和输出部分常见故障 517

10.2.5 S7-200的故障信息诊断 518

10.3 PLC应用系统的调试 519

10.4 PLC故障检查实例 521

10.5 实践知识拓展 525

10.6 思考与练习 530