第1章 可编程控制器概述 1
1.1 可编程控制器的定义 1
1.2 可编程控制器的发展过程及基本功能 1
1.3 可编程控制器的特点、性能指标及分类 2
1.4 可编程控制器的基本结构及工作原理 5
1.4.1 可编程控制器的基本结构 5
1.4.2 可编程控制器的工作原理 6
原理动画——S7-200系列PLC的工作原理 6
1.5 可编程控制器的编程语言 7
1.6 可编程控制器与其他工业控制装置的比较 9
1.7 可编程控制器的发展趋势 10
1.8 思考与练习 11
第2章 S7 PLC的系统特性 12
2.1 S7-200 PLC的系统组成及特性 12
2.1.1 S7-200 PLC概述 12
原理动画——S7-200系列PLC 12
2.1.2 S7-200 PLC的系统特性 14
2.1.3 S7-200 PLC的扩展模块 15
2.1.4 S7-200 PLC的I／O地址分配 15
2.2 S7-200系列PLC的性能与工作方式 16
2.2.1 S7-200系列PLC的输入／输出系统性能 16
2.2.2 S7-200系列PLC的存储系统性能 17
2.2.3 S7-200系列PLC的工作方式 19
2.2.4 S7-200系列PLC的电源计算 19
2.2.5 S7-200系列PLC的最大I／O原则 20
2.2.6 S7-200系列PLC的外部接线 21
2.3 S7-200系列PLC的编程 23
2.3.1 PLC的编程语言 23
2.3.2 S7-200系列PLC的程序结构 24
2.3.3 实例：异步电动机正反转控制 25
2.4 S7-300 PLC的系统组成及特性 25
2.4.1 S7-300 PLC概述 26
2.4.2 S7-300 PLC的系统特性 27
2.4.3 S7-300 PLC的I／O地址分配 30
2.5 S7-400 PLC的系统组成及特性 31
2.5.1 S7-400 PLC概述 31
2.5.2 S7-400 PLC的系统特性 32
2.5.3 S7-400 PLC的I／O地址分配 33
2.6 S7-300 PLC的模块特性 33
2.7 S7-400 PLC的模块特性 39
2.8 思考与练习 43
第3章 S7-200的指令系统 44
3.1 编程元件及寻址方式 44
3.1.1 S7-200的基本数据类型 44
3.1.2 编程元件 44
原理动画——S7-200系列PLC的内部元器件 44
3.1.3 编程元件的寻址 48
3.2 基本指令 50
原理动画——S7-200系列PLC基本指令的使用 50
3.2.1 基本位操作指令 50
3.2.2 逻辑堆栈指令 57
3.2.3 定时器指令 59
3.2.4 计数器指令 66
3.2.5 比较指令 70
3.3 运算指令 72
原理动画——S7-200系列PLC的功能指令 72
3.3.1 四则运算及增减指令 72
3.3.2 数学函数指令 76
3.3.3 逻辑运算指令 78
3.4 数据处理指令 81
3.4.1 数据传送指令 81
3.4.2 移位指令 84
3.4.3 字节交换指令 87
3.5 表功能指令 87
3.5.1 填表指令 87
3.5.2 表取数指令 88
3.5.3 填充指令 90
3.5.4 表查找指令 90
3.6 转换指令 91
3.6.1 数据类型转换指令 91
3.6.2 编码和译码指令 93
3.6.3 字符串转换指令 94
3.7 程序控制类指令 98
3.7.1 结束、暂停指令和看门狗指令 98
3.7.2 跳转指令 99
3.7.3 循环指令 100
3.7.4 子程序指令 102
3.7.5 与ENO指令 104
3.8 特殊指令 104
3.8.1 实时时钟指令 104
3.8.2 中断指令 105
3.8.3 高速计数器指令 109
3.8.4 高速脉冲输出指令 119
3.8.5 PID指令 126
原理动画——PID控制的水箱水位控制 129
3.9 实例：广告牌循环彩灯的PLC控制 130
原理动画——广告牌循环彩灯的PLC控制 130
3.10 思考与练习 132
第4章 PLC梯形图程序设计 133
4.1 PLC的程序设计方法 133
4.1.1 经验设计法 133
4.1.2 继电器控制电路移植法 134
4.1.3 顺序控制设计法 136
4.2 梯形图设计规则 136
4.3 顺序功能图 137
4.3.1 顺序功能图简介 137
4.3.2 顺序功能图绘制的注意事项 138
4.3.3 顺序控制指令 139
4.3.4 顺序功能图的编程 140
原理动画——单流程控制 140
原理动画——并行流程和选择流程控制 141
4.4 PLC程序及调试说明 142
4.4.1 复杂程序的设计方法 142
4.4.2 程序的内容和质量 143
4.4.3 程序的调试 143
4.5 典型的简单电路编程 144
4.6 典型的简单环节编程 147
原理动画——电动机的正反转控制 148
4.7 实例：顺序控制功能图在小车行程控制中的应用 151
原理动画——送料小车3点往返运行PLC控制系统 151
4.8 思考与练习 153
第5章 S7-200系列PLC的通信与网络 154
5.1 PLC数据通信的基础知识 154
5.1.1 数据通信的传输方式 154
5.1.2 通信介质 156
5.1.3 串行通信接口标准 158
5.1.4 PLC的通信网络结构 160
5.2 S7-200的通信系统与网络 162
5.2.1 S7-200的通信概述 162
5.2.2 通信连接方式 164
5.2.3 通信协议 165
5.3 S7-200的网络通信及应用 170
5.3.1 S7-200的通信指令 170
5.3.2 PPI通信 170
5.3.3 自由口通信 174
5.3.4 自由口通信应用实例 176
5.4 西门子MPI协议及应用 182
5.5 Profibus-DP通信及应用 183
5.5.1 PROFIBUS通信概述 183
5.5.2 S7-300／400和S7-200 PLC的PROFIBUS-DP通信应用实例 184
5.6 工业以太网通信及应用 187
5.6.1 工业以太网概述 187
5.6.2 S7-200 PLC之间的以太网通信 188
5.6.3 S7-200 PLC和S7-300 PLC的以太网连接 190
5.6.4 PC-ACCESS通过以太网访问S7-200 PLC 191
5.7 实例：PLC与远程PC的通信 192
5.8 思考与练习 193
第6章 STEP 7-Micro／WIN编程软件 194
6.1 编程软件STEP 7-Micro／WIN的安装 194
6.2 STEP 7-Micro／WIN编程软件的功能 194
6.2.1 STEP 7-Micro／WIN的基本功能 194
6.2.2 软件界面及其功能介绍 195
6.2.3 系统组态 197
6.3 STEP 7-Micro／WIN编程软件的使用 201
6.3.1 文件操作 202
6.3.2 编辑程序 204
6.3.3 下载与运行程序 211
6.4 仿真运行点动控制程序 212
6.5 实例1：使用指令向导初始化HSC1的工作模式0 216
6.6 实例2：应用PID指令向导编写水箱水位控制程序 218
6.7 思考与练习 222
第7章 STEP 7编程软件基础 223
7.1 STEP 7编程软件概述 223
7.2 STEP 7软件安装 225
7.3 SIMATIC管理器 227
7.3.1 SIMATIC管理器的操作界面 227
7.3.2 SIMATIC管理器自定义选项设置 228
7.4 STEP 7的使用 230
7.4.1 创建项目 230
7.4.2 硬件组态 234
7.4.3 编辑符号表 241
7.4.4 生成用户程序 243
7.4.5 程序的下载与上传 244
7.5 S7-PLCSIM仿真软件 245
7.5.1 S7-PLCSIM的主要功能 245
7.5.2 S7-PLCSIM的使用方法 246
7.5.3 仿真PLC与真实PLC的区别 247
7.6 实例：S7-300系列PLC硬件组态 248
7.7 思考与练习 251
第8章 STEP 7指令系统及应用 252
8.1 PLC编程基础 252
8.1.1 STEP 7中的编程语言 252
8.1.2 S7-300／400 CPU的系统存储器 254
8.1.3 S7-300／400 CPU的寄存器 254
8.1.4 数据类型 255
8.2 S7-300／400指令基础 256
8.2.1 指令操作数 257
8.2.2 寻址方式 257
8.2.3 指令的基本构成 258
8.2.4 PLC编程的基本原则 258
8.3 位逻辑指令及其应用 258
8.3.1 触点与线圈指令 259
8.3.2 基本逻辑指令 259
8.3.3 置位和复位指令 261
8.3.4 RS和SR触发器指令 262
8.3.5 跳变沿检测指令 262
8.4 定时器与计数器指令 263
8.4.1 定时器指令 263
8.4.2 计数器指令 266
8.5 数据处理功能指令 269
8.5.1 装入和传送指令 269
8.5.2 比较指令 272
8.5.3 转换指令 273
8.5.4 移位和循环移位指令 276
8.5.5 累加器操作和地址寄存器指令 277
8.5.6 数据处理功能指令编程举例 279
8.6 控制指令 279
8.6.1 逻辑控制指令 279
8.6.2 程序控制指令 281
8.6.3 主控继电器指令 282
8.7 数据运算指令 282
8.7.1 整数算术运算指令 282
8.7.2 浮点数算术运算指令 284
8.7.3 字逻辑运算指令 286
8.7.4 数据运算指令举例 287
8.8 实例1：位逻辑指令的应用 287
8.9 实例2：定时器与计数器指令编程 288
8.10 思考与练习 290
第9章 S7-300／400系列PLC的程序结构和程序设计 291
9.1 编程方式与程序块 291
9.2 数据块与数据结构 297
9.3 PLC中的程序 299
9.4 用户程序 300
9.4.1 用户程序中的块结构 300
9.4.2 程序结构 301
9.5 组织块与中断处理 301
9.5.1 中断的基本概念 301
9.5.2 组织块 302
9.5.3 循环处理的主程序OB 1 302
9.5.4 日期时间中断组织块OB10～OB 17 303
9.5.5 时间延时中断组织块OB20～OB23 304
9.5.6 循环中断组织块OB30～OB38 305
9.5.7 硬件中断组织块OB40～OB47 305
9.5.8 背景组织块OB90 306
9.5.9 启动组织块OB 100／OB101／OB102 306
9.5.10 故障处理组织块OB80-OB87／OB 121 ／OB 122 306
9.6 S7系列PLC程序设计 308
9.6.1 实例1：工业搅拌过程控制 308
9.6.2 实例2：抢答器设计 314
9.6.3 实例3：液压送料机PLC控制 317
9.6.4 实例4：五层电梯的PLC控制 322
9.7 思考与练习 331
第10章 PLC控制系统的应用设计 333
10.1 PLC控制系统的总体设计 333
10.1.1 PLC控制系统的类型 333
10.1.2 PLC控制系统设计的基本原则 334
10.1.3 PLC控制系统的设计步骤 335
10.1.4 减少PLC输入和输出点数的方法 337
10.2 提高PLC控制系统可靠性的措施 339
10.2.1 供电系统设计 339
10.2.2 接地设计 342
10.2.3 PLC输入／输出电路的设计 342
10.2.4 电气柜结构设计 345
10.2.5 现场布线图设计 345
10.2.6 冗余设计 345
10.2.7 软件抗干扰方法 346
10.2.8 工作环境处理 346
10.2.9 抑制电路 347
10.2.10 抗干扰措施 347
10.3 S7-200 PLC控制系统的设计 348
10.3.1 三级皮带运输机 348
10.3.2 机械手工作控制 351
10.3.3 钻床精度控制系统 355
10.3.4 自动配料控制系统 359
10.3.5 炉窖温度控制系统 362
10.4 水塔水位S7-300／400 PLC控制 370
10.4.1 水塔水位控制系统PLC硬件设计 370
10.4.2 水塔水位控制系统PLC软件设计 371
10.5 交通灯控制系统S7-300／400 PLC设计 375
10.5.1 系统控制要求 375
10.5.2 交通灯控制系统硬件设计 375
10.5.3 交通灯控制系统软件设计 377
10.6 思考与练习 379
第11章 S7 PLC安装维修与故障诊断 382
11.1 S7-200 PLC的安装和拆除 382
11.1.1 S7-200 PLC的安装环境 382
11.1.2 S7-200 PLC安装注意事项 383
11.1.3 安装或拆除S7-200 PLC 383
11.1.4 S7-200 PLC的接线 385
11.2 S7-200 PLC故障检查和维修 387
11.2.1 PLC的维护 388
11.2.2 定期维护检修 389
11.2.3 PLC的故障分析和处理 390
11.2.4 S7-200的故障信息诊断 392
11.3 S7-200 PLC应用系统的调试 394
11.4 S7-200 PLC故障检查实例 395
11.5 S7-300 ／400 PLC的基本故障种类 398
11.6 S7-300／400 PLC的常规检查与维护 398
11.7 S7-300／400 PLC外部故障的排除 399
11.8 S7-300／400 PLC内部错误的故障诊断 403
11.8.1 故障诊断的基本方法 403
11.8.2 利用CPU诊断缓冲区进行详细故障诊断 403
11.8.3 错误处理组织块 406
11.9 思考与练习 421