电气信息工程丛书 S7-200/S7-300 PLC基础及系统集成PDF电子书下载

第1章 PLC概述 1

1.1 PLC的产生与发展 1

1.2 PLC的特点与应用领域 2

1.2.1 PLC的特点 2

1.2.2 PLC的应用领域 2

1.3 PLC的分类与主要产品 3

1.3.1 PLC的分类 3

1.3.2 PLC的主要产品 3

1.4 PLC的基本结构及工作原理 5

1.4.1 PLC的基本结构 5

1.4.2 PLC的基本工作原理 6

1.5 PLC控制系统与继电器控制系统的比较 7

1.6 PLC的编程语言 9

第一篇 S7-200 PLC基础 12

第2章 S7-200 PLC的硬件与编程资源 12

2.1 S7-200 PLC的硬件 12

2.1.1 S7-200 PLC的硬件结构 12

2.1.2 S7-200 PLC的外部接线 16

2.2 S7-200 PLC的编程元件 18

2.2.1 S7-200 PLC的数据类型及寻址方式 18

2.2.2 S7-200 PLC的编程资源 20

2.3 编程软件和程序结构 22

2.4 STEP 7-Micro/WIN编程软件的使用 23

2.4.1 主界面的认识 23

2.4.2 程序编辑 24

2.4.3 程序的调试及监控 27

第3章 S7-200 PLC的指令系统 29

3.1 位逻辑指令 29

3.1.1 标准触点指令 29

3.1.2 取反指令 29

3.1.3 边沿脉冲指令 30

3.1.4 置位／复位指令 30

3.1.5 立即指令 31

3.1.6 逻辑电路块的连接指令 31

3.1.7 堆栈操作指令 32

3.2 定时器指令 33

3.3 计数器指令 34

3.4 程序控制指令 35

3.5 数据处理指令 38

3.6 梯形图编程规则 44

3.7 S7-200 PLC的基本编程环节 46

3.7.1 用标准触点指令实现一个脉冲输出电路 46

3.7.2 用一个按钮产生启动和停止信号电路 46

3.7.3 分频电路 46

3.7.4 单稳态电路 47

3.7.5 定时范围的扩展电路 47

3.7.6 闪烁电路 49

3.7.7 时序控制电路 49

第4章 S7-200 PLC程序设计及其应用 51

4.1 程序设计方法 51

4.2 继电器控制电路移植法 51

4.2.1 两台电动机顺序控制的实现 52

4.2.2 星形-三角形降压起动控制的实现 54

4.3 经验设计法 57

4.3.1 电动机正反转控制的实现 57

4.3.2 花样喷泉控制功能的实现 61

4.4 顺序控制设计法 64

4.4.1 液压动力滑台运动过程的实现 64

4.4.2 三台电动机顺序起停控制功能的实现 68

4.5 综合实例 73

4.5.1 闪烁电路在监控系统中的应用 73

4.5.2 自动打铃程序设计与实现 74

4.5.3 台车的呼车控制系统设计与实现 77

第5章 S7-200 PLC的通信 81

5.1 S7-200 PLC通信概述 81

5.2 PPI通信协议及其应用 81

5.2.1 PPI通信协议 81

5.2.2 S7-200 PLC之间的PPI通信实现 83

5.3 Modbus通信协议及其应用 87

5.3.1 Modbus通信协议介绍 87

5.3.2 Modbus RTU通信 88

5.3.3 Modbus协议的安装 90

5.3.4 Modbus地址 90

5.3.5 S7-200 PLC之间的Modbus通信实现 92

5.4 USS通信协议及其应用 97

5.4.1 USS通信协议及其相关指令 97

5.4.2 基于HMI的S7-200 PLC USS通信功能实现 100

第二篇 S7-300 PLC基础 107

第6章 S7-300 PLC的硬件与编程资源 107

6.1 S7-300 PLC系统简介 107

6.2 S7-300 PLC系统组成 107

6.2.1 主要模块介绍 108

6.2.2 CPU的操作模式 112

6.3 STEP 7编程软件 114

6.3.1 STEP 7的安装 114

6.3.2 STEP 7的硬件接口 117

6.3.3 STEP 7的授权 119

6.3.4 创建一个工程 119

6.3.5 STEP 7的程序块 122

6.4 简单项目的建立及运行 123

6.4.1 控制要求 123

6.4.2 硬件组态 123

6.4.3 程序编写 125

6.4.4 系统联调 126

第7章 S7-300 PLC指令系统 128

7.1 数据及寻址地址 128

7.1.1 数据块（DB） 128

7.1.2 数据类型 129

7.1.3 地址区域 135

7.1.4 指令操作数 136

7.1.5 CPU中的寄存器 137

7.1.6 寻址方式 137

7.2 位逻辑指令 141

7.2.1 触点指令 141

7.2.2 置位和复位指令 142

7.2.3 RS和SR触发器 142

7.2.4 跳变沿检测指令 143

7.2.5 SET/CLR指令 144

7.3 定时器指令 144

7.3.1 脉冲定时器（SP） 144

7.3.2 扩展脉冲定时器（SE） 145

7.3.3 接通延时定时器（SD） 146

7.3.4 保持型接通延时定时器（SS） 146

7.3.5 断开延时定时器（SF） 146

7.4 计数器指令 147

7.4.1 加计数器（S_CU） 147

7.4.2 减计数器（S_CD） 148

7.4.3 加减计数器（S_CUD） 149

7.4.4 计数器的线圈指令 150

7.5 CPU时钟存储器 150

7.6 数据处理指令 152

7.6.1 传送指令 152

7.6.2 比较指令 152

7.6.3 数据转换指令 153

7.7 数学运算指令 155

7.8 控制指令 159

7.8.1 逻辑控制指令 159

7.8.2 程序控制指令 160

7.9 逻辑块 160

7.9.1 组织块及其应用 160

7.9.2 FC及其应用 169

7.9.3 FB及其应用 176

第8章 S7-300 PLC程序设计及应用 181

8.1 程序结构 181

8.2 具有多种工作方式的机械手PLC控制系统的设计 182

8.3 多台设备报警控制系统的设计与实现 192

8.3.1 控制要求 192

8.3.2 硬件配置及系统资源的分配 192

8.3.3 程序实现 194

8.3.4 系统联调 195

8.4 基于模拟量的液位控制系统设计与实现 196

8.4.1 控制要求及硬件配置 196

8.4.2 硬件电路设计 196

8.4.3 电气原理接线图 197

8.4.4 程序结构 198

8.4.5 功能实现 199

8.5 基于PID的位置控制系统设计与实现 202

8.5.1 项目背景 202

8.5.2 硬件选型 202

8.5.3 电气原理接线图 203

8.5.4 项目结构及硬件组态要点 203

8.5.5 PID功能 206

8.5.6 触摸屏界面设计 208

8.5.7 系统功能的实现 218

第9章 S7-300 PLC的通信 220

9.1 MPI通信协议及其应用 220

9.1.1 MPI通信协议 220

9.1.2 全局数据包通信 220

9.1.3 调用通信功能块通信 224

9.2 PROFIBUS通信协议及其应用 227

9.2.1 PROFIBUS通信协议 227

9.2.2 PROFIBUS的传输技术 232

9.2.3 PROFIBUS控制系统的配置 235

9.2.4 GSD文件 237

9.2.5 S7-300 PLC之间的PROFIBUS-DP通信 239

9.2.6 S7-300 PLC与MM420变频器的PROFIBUS-DP通信 245

9.3 工业以太网协议及其应用 250

9.3.1 工业以太网基础知识 250

9.3.2 工业以太网的现状与发展前景 253

9.3.3 S7-300 PLC与ET200S的PROFINET通信 255

第三篇 自动控制系统集成 264

第10章 控制系统集成及其方法 264

10.1 系统集成的概念 264

10.2 控制网络 265

10.2.1 网络节点 266

10.2.2 现场总线控制网络的任务 266

10.3 总线控制系统集成 267

10.3.1 现场总线控制系统集成框架 267

10.3.2 现场总线控制系统集成的原则 268

10.4 现场总线控制系统和网络的集成方法 269

10.4.1 FCS和DCS的集成方法 269

10.4.2 FCS和网络的集成方法 271

10.4.3 FCS和其他现场总线的集成方法 273

第11章 S7-300 PLC与S7-200 PLC的系统集成 275

11.1 基于PROFIBUS-DP的系统构建与运行 275

11.1.1 控制要求及硬件配置 275

11.1.2 从站的设置 275

11.1.3 主站的硬件组态 276

11.1.4 程序编写 280

11.1.5 系统联调 280

11.2 基于PROFINET的系统构建与运行 280

11.2.1 控制要求及硬件配置 280

11.2.2 S7-200 PLC的通信配置 281

11.2.3 系统功能的实现 286

第12章 基于WinCC的异构网络系统集成 288

12.1 WinCC软件介绍 288

12.2 WinCC通信处理 289

12.3 S7-200 PLC与S7-300 PLC的系统集成 289

12.3.1 控制要求及硬件配置 289

12.3.2 S7-200 PLC与WinCC通信的建立 290

12.3.3 S7-300 PLC与WinCC通信的建立 292

12.3.4 系统功能的实现 292

12.3.5 系统联调 294

12.4 三菱Q系列PLC与S7-300 PLC的系统集成 295

12.4.1 控制要求及硬件配置 295

12.4.2 GX Developer软件介绍 296

12.4.3 Q PLC以太网通信 298

12.4.4 PLC与WinCC通信的建立 300

12.4.5 程序编写 301

12.4.6 系统联调 302

第13章 基于OPC技术的异构网络系统集成 303

13.1 KEPServer软件介绍 303

13.2 SIMATIC NET软件介绍 304

13.3 基于KEPServer的FX2N PLC与S7-300 PLC的通信系统 305

13.3.1 控制要求及硬件配置 305

13.3.2 S7-300 PLC与服务器的通信建立 305

13.3.3 通信变量设置 307

13.3.4 PLC与KEPServer系统联调 308

13.3.5 WinCC与KEPServer通信建立 309

13.3.6 PLC之间的数据交换 310

13.4 基于SIMATIC NET的OPC服务器与S7-300 PLC的通信系统 311

13.4.1 控制要求及硬件配置 311

13.4.2 PC站的配置与组态 311

13.4.3 S7-300 PLC项目设计 317

13.4.4 数据通信测试 318

13.4.5 WinCC与OPC服务器的连接 320

13.4.6 系统功能的实现 321

第14章 机加工自动生产线控制系统集成 322

14.1 系统方案设计 322

14.2 系统硬件配置及组态 323

14.3 RFID信息识别功能的实现 325

14.4 打标系统的集成 327

14.5 MES系统与PCS系统的集成 330

14.6 车间级物料小车控制系统集成 331

14.7 项目总结 334

参考文献 335