第一篇 基础篇 2
第1章 S7-300 PLC硬件和安装 2
1.1 S7-300 PLC硬件简介 2
1.1.1 电源模块 2
1.1.2 CPU模块 3
1.1.3 SM模块 7
1.1.4 FM模块 11
1.1.5 CP模块 11
1.1.6 通信接口 11
1.1.7 PLC的工作过程 12
1.2 S7-300 PLC电气安装规范 13
1.2.1 安装导轨 13
1.2.2 安装和更换模块 14
1.2.3 电气屏蔽与接地 15
1.2.4 机柜选型与安装 16
1.3 实训一 安装一个典型的S7-300 PLC硬件系统 16
1.3.1 实训目的 16
1.3.2 实训任务和要求 16
1.3.3 实训设备 16
1.3.4 实训步骤 16
1.3.5 实训报告 17
第2章 西门子STEP 7软件安装和使用 18
2.1 STEP 7软件安装 18
2.1.1 硬件、软件要求 18
2.1.2 安装步骤 18
2.1.3 授权管理 22
2.1.4 卸载 22
2.2 STEP 7项目创建 23
2.2.1 使用向导创建项目 23
2.2.2 直接创建项目 23
2.2.3 硬件组态 23
2.3 STEP 7标准软件包 27
2.3.1 SIMATIC Manager主界面 27
2.3.2 HW Config硬件组态界面 28
2.3.3 LAD/STL/FBD编程界面 28
2.3.4 符号编辑器界面 31
2.3.5 SET PG/PC Interface通信接口设置界面 32
2.3.6 NETPro网络组态界面 34
2.4 STEP 7标准软件包的扩展 34
2.4.1 可选软件包 34
2.4.2 S7-PLCSIM仿真软件 35
2.5 实训二 创建新项目的过程与方法 37
2.5.1 实训目的 37
2.5.2 实训任务和要求 37
2.5.3 实训设备 37
2.5.4 实训步骤 37
2.5.5 实训报告 38
2.6 实训三 配置MPI地址 38
2.6.1 实训目的 38
2.6.2 实训任务和要求 38
2.6.3 实训设备 38
2.6.4 实训步骤 38
2.6.5 实训报告 38
第3章 STEP 7编程技术 39
3.1 STEP 7中的块（一） 39
3.1.1 组织块OB 40
3.1.2 功能FC和功能块FB 42
3.1.3 系统功能SFC和系统功能块SFB 43
3.1.4 背景数据块和共享数据块 44
3.2 STEP 7的程序结构和编程语言 44
3.2.1 STEP 7的程序结构分类 44
3.2.2 编程语言 44
3.3 数据类型 46
3.3.1 基本数据类型 46
3.3.2 复合数据类型 48
3.3.3 参数数据类型 49
3.4 S7的系统存储区和寻址方式 50
3.4.1 系统存储区 50
3.4.2 绝对地址寻址 51
3.4.3 符号地址寻址 55
3.5 STEP 7指令系统（一） 57
3.5.1 S7系列PLC CPU的寄存器 57
3.5.2 位逻辑指令 59
3.6 实训四 PLC实现一台电机正、反转控制 69
3.6.1 实训目的 69
3.6.2 实训设备 69
3.6.3 实训内容 70
3.6.4 实训步骤 71
3.6.5 编程练习题 71
3.7 STEP 7指令系统（二） 72
3.7.1 定时器指令 72
3.7.2 数据装载和传送指令（MOVE） 83
3.8 实训五 交通信号灯控制 84
3.8.1 实训目的 84
3.8.2 实训设备 84
3.8.3 实训内容 84
3.8.4 实训步骤 86
3.9 STEP 7指令系统（三） 87
3.9.1 移位指令和循环指令 87
3.9.2 控制转移指令及其应用 92
3.9.3 比较指令及其应用 95
3.10 实训六 彩灯循环 98
3.10.1 实训目的 98
3.10.2 实训设备 98
3.10.3 实训内容 98
3.10.4 实验步骤 100
3.11 STEP 7指令（四） 100
3.11.1 计数器指令 100
3.11.2 算数运算指令 104
3.11.3 转换指令 108
3.11.4 字逻辑指令 112
3.12 实训七 仓库存储控制系统 114
3.12.1 实训目的 114
3.12.2 实训设备 114
3.12.3 实训内容 114
3.12.4 实训步骤 117
3.13 实训八 自动混合装置控制系统 117
3.13.1 实训目的 117
3.13.2 实训设备 117
3.13.3 实训内容 117
3.13.4 实训步骤 119
第二篇 应用篇 121
第4章 PLC温度控制技术 121
4.1 温度的采集方法 121
4.1.1 温度传感器与选型 121
4.1.2 模拟量模块与选型 122
4.2 STEP7中的块（二） 127
4.2.1 功能块 128
4.2.2 系统功能 132
4.2.3 系统功能块 132
4.2.4 背景数据块 132
4.2.5 共享数据块 134
4.2.6 工程数值换算功能FC105的应用 135
4.3 PID控制原理 137
4.3.1 PID控制器基本概念 137
4.3.2 闭环控制系统特点 138
4.3.3 PID控制器的参数整定 138
4.3.4 PID控制器的数字化 139
4.3.5 PID控制器的主要优点 139
4.4 掌握PID指令及应用方法 140
4.4.1 PID指令主要参数的意义 140
4.4.2 SFB41原理框图 142
4.4.3 PID指令的使用注意事项 143
4.4.4 PID指令对温度的控制编程 145
4.5 实训九 利用PID进行温度控制 146
4.5.1 温度控制系统的控制要求 146
4.5.2 温度控制系统的电气控制原理图 147
4.5.3 温度控制系统的资源分配 148
4.5.4 STEP 7创建温度控制项目 149
4.5.5 通过HW Config进行硬件组态 151
4.5.6 通过LAD/STL/FBD进行编程 153
4.5.7 下载调试 154
第5章 PLC的步进电机控制系统 156
5.1 步进电机的分类、基本结构和工作原理 156
5.1.1 步进电机的分类 156
5.1.2 步进电机的基本结构和工作原理 156
5.2 步进电机在工业控制领域的主要应用情况介绍 158
5.3 掌握西门子PLC对步进电机的控制方法 158
5.3.1 PLC直接控制步进电机 158
5.3.2 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进电机 161
5.3.3 脉冲输出控制举例 170
5.4 实训十 用S7 PLC产生脉冲控制步进电机 173
5.4.1 实训目的 173
5.4.2 实训设备 173
5.4.3 实训内容 173
5.4.4 实训步骤 177
第6章 故障诊断技术 178
6.1 了解S7-300 PLC的基本故障种类 178
6.2 掌握PLC的常规维护及故障排除的方法 178
6.2.1 检查与维护 179
6.2.2 外部故障的排除方法 180
6.2.3 内部错误的故障诊断 184
第7章 MPI通信技术 204
7.1 MPI通信简介 204
7.1.1 MPI概述 204
7.1.2 MPI网络的组建 204
7.1.3 设置MPI参数 207
7.1.4 PC侧的MPI通信卡的类型 209
7.2 掌握S7-300 PLC的MPI通信方法 210
7.2.1 掌握全局数据块进行MPI通信的方法 210
7.2.2 掌握无组态的MPI通信方法 214
7.3 实训十一 3个S7-300之间的MPI通信 219
7.3.1 通信要求／硬件连接 219
7.3.2 通过HW Config进行硬件组态 219
7.3.3 定义全局数据（Define Global Data） 223
7.3.4 通过LAD/STL/FBD进行编程 224
7.3.5 下载调试 225
7.3.6 运行 227
第8章 PROFIBUS通信技术 228
8.1 PROFIBUS通信简介 228
8.2 掌握S7-300 PLC的PROFIBUS通信方法 228
8.2.1 直接利用I/O口实现小于4个字节直接PROFIBUS通信 228
8.2.2 系统功能SFC14、SFC15的PROFIBUS通信应用 239
8.2.3 通过CP 342-5实现PROFIBUS通信 247
8.3 实训十二 多个S7-300之间的PROFIBUS通信实现 264
8.3.1 资源需求 264
8.3.2 硬件连接 264
8.3.3 网络组态及参数设置 264
第9章 工业以太网通信技术 273
9.1 工业以太网简介 273
9.1.1 以太网技术 273
9.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较 274
9.1.3 工业以太网应用于工业自动化中的关键问题 274
9.1.4 西门子工业以太网 275
9.2 掌握S7-300 PLC的工业以太网通信方法 278
9.2.1 西门子支持的网络协议和服务 278
9.2.2 S7-300 PLC进行工业以太网通信所需的硬件与软件 280
9.2.3 S7-300 PLC利用S5兼容的通信协议进行工业以太网通信 281
9.2.4 S7-300 PLC利用S7通信协议进行工业以太网通信 293
参考文献 299