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第1章 概述 1

1.1 可编程控制器的发展 1

1.1.1 可编程控制器的产生与发展 1

1.1.2 可编程控制器的定义 3

1.1.3 可编程控制器的分类及特点 3

1.2 可编程控制器的基本结构 5

1.2.1 CPU单元 6

1.2.2 存储器 6

1.2.3 输入／输出接口 6

1.2.4 外设接口 10

1.2.5 电源 10

1.2.6 编程设备 10

1.3 PLC的工作原理和编程语言 10

1.3.1 PLC的工作过程 10

1.3.2 PLC的编程语言 13

1.3.3 PLC的软件 16

1.3.4 PLC的控制过程 17

1.4 PLC与工业控制网络 19

1.4.1 工业控制网络及其特点 19

1.4.2 现场总线及其国际标准 21

1.4.3 PLC的网络控制功能 22

第2章 S7-200系列PLC的硬件系统 24

2.1 S7-200系列PLC系统结构 24

2.1.1 S7-200系列PLC的主机 24

2.1.2 S7-200系列PLC的扩展模块 32

2.1.3 S7-200 PLC的系统配置 38

2.2 S7-200系列PLC的CPU存储区 41

2.2.1 数据存储类型 41

2.2.2 数据的编址方式 43

2.2.3 PLC内部元件及其编址 44

2.3 S7-200系列PLC的寻址方式 47

2.3.1 立即寻址 47

2.3.2 直接寻址 48

2.3.3 间接寻址 48

2.4 S7-200系列PLC的常用通信网络 49

2.4.1 S7-200的网络通信协议 50

2.4.2 PPI网络 52

2.4.3 MPI网络 55

2.4.4 PROFIBUS-DP网络 56

2.4.5 AS-i接口网络 57

第3章 S7-200系列PLC的基本指令及应用 68

3.1 基本逻辑操作指令 68

3.1.1 位逻辑指令 68

3.1.2 比较指令 76

3.1.3 定时器指令 77

3.1.4 计数器指令 81

3.2 基本功能指令 83

3.2.1 S7-200的指令规约 83

3.2.2 传送类指令 85

3.2.3 数学运算类指令 88

3.2.4 逻辑操作指令 92

3.2.5 移位与循环移位指令 93

3.2.6 表指令 97

3.2.7 转换指令 101

3.2.8 时钟指令 106

3.3 程序控制指令 107

3.3.1 条件结束、停止 107

3.3.2 定时器复位指令 108

3.3.3 循环指令 109

3.3.4 跳转指令 110

3.3.5 子程序调用 111

3.3.6 中断指令 114

3.3.7 顺序控制指令 118

3.4 高速计数及脉冲指令 119

3.4.1 高速计数器的工作模式 120

3.4.2 高速计数指令 125

3.4.3 高速计数器的应用 126

3.4.4 高速脉冲输出 129

3.5 基本指令的应用实例 139

3.5.1 自锁和互锁控制程序 139

3.5.2 顺序控制程序 141

3.5.3 特殊定时控制程序 148

3.5.4 报警控制程序 153

3.6 编程软件STEP7-Micro/WIN V4.0的使用 156

3.6.1 STEP7-Micro/WIN V4.0功能简介 156

3.6.2 用户程序文件的编辑与操作 165

3.6.3 编程软件与PLC的通信 170

3.6.4 程序的状态监控与调试 171

第4章 SIMATIC S7-300系列PLC硬件特性和软件设计 176

4.1 S7-300系列PLC简介 176

4.1.1 S7-300概述 176

4.1.2 S7-300的组成部件 177

4.1.3 S7-300的系统结构 178

4.2 S7-300的CPU模块与电源模块 179

4.2.1 CPU模块的元件 179

4.2.2 CPU的存储器 182

4.2.3 CPU模块的技术规范 183

4.2.4 电源模块 187

4.3 数字量输入模块 188

4.3.1 数字输入模块 188

4.3.2 数字量输出模块 190

4.3.3 模拟量输入／输出模块 193

4.3.4 模拟量输入模块的参数设置 197

4.4 功能模块 200

4.4.1 计数器模块 200

4.4.2 位置控制与位置检测模块 201

4.4.3 闭环控制模块 203

4.4.4 称重模块与S5智能U模块 204

4.5 S7-300/400的编程语言与指令系统 205

4.5.1 S7-300/400的编程语言 205

4.5.2 S7-300/400的指令系统 208

4.5.3 用户程序的基本结构 225

4.6 S7-300/400的通信功能 227

4.6.1 SIMATIC网络结构与通信服务简介 227

4.6.2 PG/OP通信服务与S7通信服务 230

第5章 基于PLC的PROFIBUS-DP工业控制网络 232

5.1 PROFIBUS基础 232

5.1.1 ISO/OSI模型 232

5.1.2 协议的结构与版本 233

5.1.3 PROFIBUS层 234

5.1.4 总线拓扑 242

5.1.5 遵循IEC 1158-2（PROFIBUS PA）的拓扑 245

5.1.6 PROFIBUS网络中的总线访问控制 245

5.1.7 总线参数 247

5.2 PROFIBUS DP的总线设备类型和数据通信 248

5.2.1 总线设备类型 249

5.2.2 各类DP设备间的数据通信 250

5.2.3 PROFIBUS DP循环 254

5.2.4 使用交叉通信进行数据交换 256

5.2.5 DPV1功能扩展 257

5.3 SIMATIC S7系统中的PROFIBUS DP 258

5.3.1 SIMATIC S7系统中的PROFIBUS DP接口 258

5.3.2 使用DP接口时的其他通信功能 265

5.3.3 SIMATIC S7控制器中DP接口的系统响应 265

5.3.4 SIMATIC S7系统中的DP从站类型 267

5.4 用STEP7编程和组态PROFIBUS DP 268

5.4.1 STEP7基础 268

5.4.2 PROFIBUS DP项目示例 270

第6章 由PLC构建的以太网工业控制网络 285

6.1 以太网协议及其基本功能 285

6.1.1 以太网协议 285

6.1.2 以太网基本功能 287

6.2 SIMATIC NET网络解决方案 288

6.2.1 工业以太网网络方案 288

6.2.2 CP 1613 PCI网卡 289

6.2.3 CP 343-1 PLC网卡 289

6.3 以太网工业控制网络的应用分析 290

6.3.1 以太网工业控制网络拓扑结构 290

6.3.2 以太网服务器的通信配置 292

6.3.3 以太网客户机的配置及其通信数据 296

6.3.4 STEP7程序运行中的有关指令 298

第7章 其他船舶常用PLC 300

7.1 欧姆龙PLC 300

7.1.1 硬件特性 300

7.1.2 软件设计 302

7.1.3 通信功能 303

7.2 三菱PLC 305

7.2.1 FX系列PLC硬件特性 305

7.2.2 软件设计 307

7.2.3 通信功能 308

7.3 罗克韦尔PLC 310

7.3.1 硬件特性 310

7.3.2 软件设计 310

7.3.3 通信功能 315

第8章 PLC在船舶机舱自动化中的应用 318

8.1 PLC控制系统的总体设计 318

8.1.1 PLC控制系统设计的基本原则和设计步骤 318

8.1.2 减少PLC输入输出点数的方法 321

8.1.3 提高PLC控制系统可靠性的方法 323

8.2 船舶艏侧推远程控制系统 326

8.2.1 船舶艏侧推远程控制的基本要求 327

8.2.2 船舶艏侧推远程控制的组成和PLC的通信 330

8.2.3 船舶艏侧推远程控制的PLC编程 333

8.3 船舶机舱设备的PLC及其控制网络 336

8.3.1 备用泵的自动切换电路及其PLC控制 336

8.3.2 PLC实现的自动电站 340

8.3.3 船舶辅锅炉的PLC控制系统 347

8.4 基于PLC的船舶监控报警系统 353

8.4.1 网络型监视报警系统的组成 353

8.4.2 监控计算机与PLC的通信 355

附录A PLC实验指导书 358

A.1 Y/△换接起动的模拟控制 358

A.2 天塔之光的模拟控制 358

A.3 数码显示的模拟控制 360

A.4 交通灯的模拟控制 361

A.5 四节 传送带的模拟控制 363

A.6 五相步进电机的模拟控制 364

附录B S7-200 PLC指令快速参考 366

B.1 特殊存储器 366

B.2 指令简表 368

附录C S7-300组织块、系统功能与系统功能块一览表 374

参考文献 380