第1章 绪论 1
1.1 PLC的发展概况 1
1.1.1 PLC的由来 1
1.1.2 PLC的发展简史 2
1.1.3 PLC的发展趋势 2
1.2 PLC的功能及应用 3
1.2.1 PLC的功能 3
1.2.2 PLC的应用 5
1.3 PLC的分类和特点 6
1.3.1 PLC的分类 6
1.3.2 PLC的特点 7
1.4 PLC的组成及工作原理 9
1.4.1 PLC的基本组成 9
1.4.2 PLC的简单工作原理 11
1.5 S7系列PLC概述 13
1.6 PLC控制系统的设计原则、内容和步骤 14
第2章 S7-300/400的硬件系统及内部资源 17
2.1 硬件系统基本构成 17
2.1.1 概述 17
2.1.2 S7-300/400 PLC的组成 19
2.1.3 S7-300/400 PLC的结构 23
2.2 CPU模块及性能特点 28
2.2.1 S7-300的CPU模块 28
2.2.2 S7-400的CPU模块 33
2.3 输入／输出模块及模块地址的确定 37
2.3.1 S7-300 PLC的信号模块 37
2.3.2 S7-400 PLC的信号模块 46
2.3.3 模块诊断与过程中断 48
2.3.4 信号模块地址的确定 49
2.4 S7-300/400 PLC的内部资源 50
2.4.1 装载存储区 51
2.4.2 工作存储区 51
2.4.3 系统存储区 52
2.4.4 外设I/O存储区与累加器 53
2.4.5 状态字寄存器 54
2.4.6 系统存储器区域的划分及功能 55
2.5 分布式I/O 57
第3章 S7-300/400 PLC的指令系统 59
3.1 编程语言及PLC程序结构 59
3.1.1 STEP 7的编程语言概述 59
3.1.2 PLC的程序结构概述 62
3.2 S7-300/400指令系统的基本知识 63
3.2.1 数制 63
3.2.2 数据类型 63
3.2.3 参数类型 65
3.2.4 数据的格式标记 65
3.2.5 指令的基本组成 67
3.2.6 操作数 67
3.2.7 寻址方式 68
3.3 S7-300/400 PLC的指令系统 72
3.3.1 位逻辑指令 72
3.3.2 数据处理指令 83
3.3.3 计数器与定时器指令 111
3.3.4 算术运算指令 132
3.3.5 程序控制指令 159
3.3.6 数据块指令 177
3.3.7 逻辑控制指令 178
3.3.8 其他指令 189
3.4 编程举例 197
3.4.1 STL编程 197
3.4.2 LAD编程 198
第4章 STEP 7编程环境及PLC应用系统设计 199
4.1 S7-300/400 PLC应用系统设计概述 199
4.1.1 PLC应用系统的硬件设计 199
4.1.2 PLC应用系统的软件设计 203
4.2 STEP 7概述 205
4.2.1 STEP 7的标准软件包 206
4.2.2 人机接口 208
4.3 STEP 7的启动 208
4.4 创建与编辑项目 209
4.4.1 利用STEP 7创建项目的步骤 209
4.4.2 项目结构 211
4.4.3 创建项目 212
4.4.4 编辑项目 213
4.5 硬件组态 215
4.5.1 硬件组态的任务与步骤 215
4.5.2 CPU的参数设置 218
4.5.3 I/O模块的参数设置 222
4.6 定义符号 225
4.6.1 共享符号与局域符号 226
4.6.2 符号表 228
4.7 逻辑块的生成 231
4.7.1 建立逻辑软件块 231
4.7.2 编辑变量声明表 232
4.7.3 编辑语句和文字注释时的注意事项 233
4.7.4 编制并输入程序 235
4.8 刷新块调用与逻辑块存盘 235
4.9 显示参考数据 236
4.9.1 参考数据类型 236
4.9.2 参考数据的使用 243
4.10 下载与上传 247
4.10.1 在线连接的建立与在线操作 247
4.10.2 下载 249
4.10.3 上传 253
4.11 程序的调试 254
4.11.1 PLC应用系统的调试 254
4.11.2 用变量表调试程序 255
4.11.3 用程序状态功能调试程序 261
4.12 故障诊断 266
4.12.1 诊断硬件和故障诊断 266
4.12.2 用快速视窗诊断硬件 268
4.12.3 用诊断视窗诊断硬件 269
4.12.4 模块信息功能 270
4.12.5 在停机模式下诊断 271
4.13 PLC应用系统设计实例 272
第5章 利用STEP 7编辑逻辑块 276
5.1 程序布局及编程规则 276
5.1.1 梯形图 276
5.1.2 语句表 277
5.1.3 功能块图 278
5.2 在OB1中创建程序 279
5.2.1 编程的准备工作 279
5.2.2 用梯形逻辑编程OB1 282
5.2.3 用语句表编程OB1 284
5.2.4 用功能块图编程OB1 285
5.3 创建一个有功能块和数据块的程序 287
5.3.1 创建并打开功能块 287
5.3.2 生成背景数据块并修改实际值 291
5.3.3 编程块调用 291
5.4 编程一个功能 294
5.4.1 创建并打开功能 294
5.4.2 在OB1中调用功能 296
第6章 S7-300/400的用户程序结构 299
6.1 CPU中的程序 299
6.2 用户程序 299
6.2.1 程序块 299
6.2.2 堆栈 302
6.2.3 编程方式 303
6.3 功能块与功能的调用 304
6.3.1 局域数据类型 304
6.3.2 功能块与功能的调用 305
6.3.3 功能块调用编程举例 307
6.4 数据块与数据结构 310
6.4.1 数据块的生成 310
6.4.2 数据块中的数据结构 312
6.4.3 多重背景 315
6.4.4 创建并打开功能块FB1 316
6.4.5 编程多重背景功能块FB10 316
6.4.6 生成多重背景数据块DB10 319
6.4.7 在OB1中调用多重背景 319
6.5 组织块与中断处理 321
6.5.1 中断的基本概念 321
6.5.2 组织块的变量声明表 323
6.5.3 用于中断程序处理的组织块 324
6.5.4 日期时钟中断组织块OB10～OB17 324
6.5.5 时间延迟中断组织块OB20～OB23 326
6.5.6 循环中断组织块OB30～OB38 327
6.5.7 硬件中断组织块OB40～OB47 328
6.5.8 背景组织块OB90 329
6.5.9 启动组织块OB100/OB101/OB102 330
6.5.10 故障处理组织块OB70～OB87/OB121～OB122 331
第7章 PLC的通信与网络 333
7.1 PLC控制网络的基本特点和通信功能 333
7.2 数据通信 334
7.2.1 数据传输方式的分类 334
7.2.2 线路通信方式和传输速率 336
7.2.3 差错控制方式和检错码 337
7.2.4 传输介质 338
7.2.5 串行通信接口标准 338
7.3 工业局域网概述 341
7.3.1 计算机网络简介 341
7.3.2 局域网的基本知识 342
7.3.3 现场总线概述 347
7.4 S7-300/400 PLC的通信网络概述 349
7.4.1 工厂自动化系统网络 349
7.4.2 S7-300/400 PLC的通信网络 349
7.5 工业以太网 352
7.5.1 概述 352
7.5.2 工业以太网的网络部件 353
7.5.3 工业以太网的交换机技术 354
7.5.4 自适应与冗余网络 356
7.5.5 工业以太网的网络方案 356
7.6 MPI网络 358
7.6.1 概述 358
7.6.2 全局数据通信 359
7.6.3 MPI网络的组建 360
7.6.4 利用STEP 7组态MPI通信网络 361
7.6.5 事件驱动的GD通信 363
7.6.6 不用GD通信组态的MPI通信 364
7.7 AS-i网络 365
7.7.1 概述 365
7.7.2 AS-i网络部件 366
7.7.3 AS-i的工作模式 369
7.7.4 AS-i的通信方式 370
第8章 PROFIBUS通信网络 372
8.1 概述 372
8.2 PROFIBUS的物理层 374
8.2.1 物理层概述 374
8.2.2 PROFIBUS-DP/FMS的物理层协议 375
8.2.3 PROFIBUS-PA的物理层协议 375
8.3 PROFIBUS的通信协议 376
8.3.1 总线存取协议 376
8.3.2 PROFIBUS-DP 378
8.3.3 PROFIBUS-PA 384
8.3.4 PROFIBUS-FMS 385
8.3.5 PROFIBUS网络的配置方案 387
8.4 PROFIBUS的网络部件 388
8.4.1 PROFIBUS的通信处理器模块 388
8.4.2 PROFIBUS的其他网络部件 389
8.5 利用STEP 7组态PROFIBUS-DP通信网络 390
8.5.1 总线行规 390
8.5.2 PROFIBUS-DP网络的组态 391
8.5.3 主站与DP从站间主从通信的组态 396
8.5.4 直接数据交换通信的组态 397
8.6 系统功能与系统功能块在PROFIBUS通信中的应用 402
8.6.1 用于PROFIBUS通信的SFC与SFB 402
8.6.2 SFC/SFB在PROFIBUS中的应用举例 404
第9章 点对点通信 411
9.1 点对点通信的硬件 411
9.1.1 S7-300C集成的PtP通信接口 411
9.1.2 通信处理器 411
9.2 点对点通信协议 413
9.2.1 ASCII Driver通信协议 413
9.2.2 3964（R）通信协议 420
9.2.3 RK-512通信协议 424
9.3 点对点通信在用户程序中的实现 428
9.3.1 调用系统功能块概述 428
9.3.2 ASCII/3964（R）的通信功能 429
9.3.3 RK-512的通信功能 431
9.3.4 用于PtP通信处理器的功能块 437
9.3.5 利用系统功能块编程 445
第10章 PLC的模拟量控制及系统抗干扰设计 450
10.1 PID算法的模拟量闭环控制 450
10.2 PLC实现的模糊控制器 453
10.3 PLC的大时滞温度对象的动态矩阵控制 457
10.4 PLC控制系统的抗干扰措施 459
10.5 PLC控制系统的稳定性分析与提高 461
第11章 PLC控制系统综合应用实例 465
11.1 S7-400 PLC在热电厂自动控制系统中的应用 465
11.2 S7-300 PLC在胎面联动线控制系统中的应用 467
11.3 S7-300 PLC在污水处理系统中的应用 471
11.4 S7-400 PLC在高速卷烟机中的应用 474
11.5 S7-300 PLC在自来水厂自动控制中的应用 477
附录 480
附录A 所有语句表指令 480
附录B 组织块、系统功能与系统功能块 482
附录C 常用缩略语 487
参考文献 490