第1章 概述 1
1.1 PLC的基本概念与基本结构 1
1.1.1 PLC的基本概念 1
1.1.2 PLC的基本结构 1
1.1.3 怎样下载PLC的资料和软件 3
1.2 PLC的特点与应用领域 3
1.2.1 PLC的特点 3
1.2.2 PLC的应用领域 4
1.3 习题 5
第2章 PLC的硬件与工作原理 6
2.1 PLC的硬件 6
2.1.1 PLC的物理结构 6
2.1.2 CPU模块中的存储器 7
2.1.3 I/O模块 8
2.2 PLC的工作原理 9
2.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算 9
2.2.2 PLC的操作模式 10
2.2.3 PLC的工作原理 11
2.3 S7-200系列PLC 14
2.3.1 S7-200的特点 14
2.3.2 CPU模块 16
2.3.3 数字量扩展模块 19
2.3.4 模拟量扩展模块与热电偶热电阻扩展模块 19
2.3.5 称重模块 22
2.3.6 位置控制模块 22
2.3.7 STEP 7-Micro/WIN编程软件与显示面板简介 23
2.4 I/O地址分配与外部接线 24
2.4.1 本机I/O与扩展I/O的地址分配 24
2.4.2 S7-200的外部接线 24
2.5 习题 26
第3章 PLC程序设计基础 27
3.1 PLC的编程语言与程序结构 27
3.1.1 PLC编程语言的国际标准 27
3.1.2 S7-200的程序结构 29
3.2 存储器的数据类型与寻址方式 29
3.2.1 数据在存储器中存取的方式 29
3.2.2 CPU的存储区 31
3.2.3 直接寻址与间接寻址 35
3.3 位逻辑指令 36
3.3.1 触点指令 36
3.3.2 输出指令与其他指令 40
3.4 定时器与计数器指令 42
3.4.1 定时器指令 42
3.4.2 计数器指令 44
3.5 习题 45
第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法 47
4.1 梯形图的经验设计法 47
4.1.1 有记忆功能的电路 47
4.1.2 定时器应用电路 47
4.1.3 经验设计法举例 49
4.1.4 常闭触点输入信号的处理 50
4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法 51
4.2.1 基本方法 51
4.2.2 注意事项 52
4.3 顺序控制设计法与顺序功能图 53
4.3.1 顺序控制设计法 53
4.3.2 步与动作 54
4.3.3 有向连线与转换条件 56
4.3.4 顺序功能图的基本结构 57
4.3.5 顺序功能图中转换实现的基本规则 58
4.4 习题 60
第5章 顺序控制梯形图的设计方法 63
5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法 63
5.1.1 单序列的编程方法 63
5.1.2 选择序列与并行序列的编程方法 65
5.1.3 应用举例 67
5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法 69
5.2.1 单序列的编程方法 69
5.2.2 选择序列的编程方法 70
5.2.3 并行序列的编程方法 71
5.2.4 应用举例 71
5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法 72
5.3.1 顺序控制继电器指令 72
5.3.2 单序列的编程方法 73
5.3.3 选择序列与并行序列的编程方法 71
5.3.4 应用举例 75
5.4 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法 76
5.4.1 系统的硬件结构与工作方式 76
5.4.2 使用起保停电路的编程方法 78
5.4.3 以转换为中心的编程方法 82
5.5 习题 83
第6章 PLC的功能指令 85
6.1 S7-200的指令规约 85
6.1.1 使能输入与使能输出 85
6.1.2 梯形图中的网络与指令 86
6.1.3 其他规约 86
6.2 程序控制指令 87
6.3 局部变量表与子程序 89
6.3.1 局部变量表 89
6.3.2 子程序的编写与调用 90
6.4 数据处理指令 93
6.4.1 比较指令 93
6.4.2 数据传送指令 95
6.4.3 移位与循环指令 95
6.4.4 数据转换指令 97
6.4.5 表功能指令 100
6.4.6 读写实时时钟指令 102
6.4.7 字符串指令 103
6.5 数学运算指令 104
6.5.1 数学运算指令 104
6.5.2 浮点数函数运算指令 106
6.5.3 逻辑运算指令 107
6.6 中断程序与中断指令 108
6.6.1 中断程序 108
6.6.2 中断事件与中断指令 109
6.6.3 中断优先级与中断队列溢出 110
6.7 高速计数器与高速脉冲输出指令 112
6.7.1 编码器 112
6.7.2 高速计数器的工作模式与外部输入信号 113
6.7.3 高速计数器的程序设计 115
6.7.4 高速脉冲输出与开环位置控制 117
6.8 习题 120
第7章 PLC的通信与自动化通信网络 121
7.1 计算机通信概述 121
7.1.1 串行通信的基本概念 121
7.1.2 串行通信的接口标准 122
7.2 计算机通信的国际标准 123
7.2.1 开放系统互连模型 123
7.2.2 IEEE 802通信标准 124
7.2.3 现场总线及其国际标准 126
7.3 西门子的工业自动化通信网络 127
7.3.1 全集成自动化 127
7.3.2 工业以太网 127
7.3.3 现场总线PROFIBUS 129
7.3.4 现场总线AS-i 130
7.4 S7-200的通信功能 131
7.4.1 S7-200的网络通信协议 131
7.4.2 S7-200的通信功能 133
7.4.3 S7-200的通信距离 135
7.5 S7-200的串行通信网络 135
7.5.1 PPI网络的硬件接口与网络配置 135
7.5.2 PPI多主站电缆 136
7.5.3 在编程软件中设置通信参数 138
7.5.4 网络的建立 140
7.5.5 网络通信的高级议题 142
7.6 S7-200的通信指令 143
7.6.1 网络读写指令 143
7.6.2 发送指令与接收指令 144
7.7 使用自由端口模式的计算机与PLC的通信 147
7.7.1 自由端口模式下PLC的串行通信程序设计 148
7.7.2 使用接收完成中断的PLC通信程序举例 149
7.7.3 使用字符接收中断的PLC通信程序举例 151
7.7.4 基于VB的计算机通信程序设计 152
7.8 Modbus协议在通信中的应用 155
7.8.1 Modbus从站协议 155
7.8.2 Modbus从站协议指令 158
7.8.3 使用Modbus从站协议的PLC程序设计 159
7.8.4 Modbus RTU通信帧的结构 160
7.8.5 循环冗余校验码的计算 162
7.8.6 Modbus主站协议指令 163
7.9 使用USS协议库的S7-200与变频器的通信 164
7.9.1 MicroMaster 440/420变频器简介 165
7.9.2 USS通信协议 165
7.9.3 USS协议指令 166
7.9.4 MicroMaster 440变频器的参数设置 170
7.10 S7-200通信模块的应用 170
7.10.1 PROFIBUS-DP从站模块EM 277的应用 170
7.10.2 ET 200CN IM 177模块的应用 172
7.10.3 调制解调器模块EM 241简介 173
7.11 PC Access OPC服务器软件 175
7.11.1 PC Access简介 175
7.11.2 用PC Access和PPI监视S7-200中的数据 176
7.11.3 在Excel应用程序中读写S7-200的变量 177
7.12 PLC串口通信调试软件的应用 179
7.12.1 串口通信调试软件的功能与使用方法 179
7.12.2 串口通信调试软件应用实例 180
7.13 习题 181
第8章 PLC在模拟量闭环控制中的应用 182
8.1 闭环控制与PID控制器 182
8.1.1 模拟量闭环控制系统 182
8.1.2 PID控制器 184
8.1.3 PID指令向导的应用 186
8.1.4 PID参数的整定方法 187
8.2 PID参数自整定与PID调节控制面板 190
8.2.1 自整定的基本方法与自整定过程 190
8.2.2 扩展的回路表 192
8.2.3 PID调节控制面板 192
8.2.4 PID参数自整定实例 194
8.3 习题 196
第9章 PLC应用中的一些问题 197
9.1 PLC控制系统的设计与调试步骤 197
9.1.1 系统设计 197
9.1.2 PLC硬件选型 198
9.1.3 硬件软件设计与调试 199
9.2 节省PLC输入输出点数的方法 200
9.2.1 减少所需输入点数的方法 201
9.2.2 减少所需输出点数的方法 201
9.3 PLC控制系统的可靠性措施 202
9.3.1 电源的抗干扰措施 202
9.3.2 安装的抗干扰措施 203
9.3.3 故障的检测与诊断 204
9.4 配方 205
9.4.1 配方的基本概念 205
9.4.2 用配方向导生成配方集 206
9.4.3 在用户程序中读出和修改配方 207
9.5 数据记录 208
9.5.1 数据记录的定义与组态 208
9.5.2 使用S7-200资源管理器上载数据记录 209
9.5.3 使用数据记录向导创建的指令 210
9.6 PLC在变频器控制中的应用 210
9.6.1 变频器的输出频率控制 211
9.6.2 用顺序控制设计法设计变频器转速控制程序 214
9.6.3 用PLC切换电动机的变频电源和工频电源 216
9.6.4 用变频器实现泵站恒压供水控制 218
9.7 习题 220
第10章 STEP 7-Micro/WIN编程软件与仿真软件使用指南 221
10.1 编程软件概述 221
10.1.1 编程软件的安装与项目的组成 221
10.1.2 通信参数的设置与在线连接的建立 223
10.1.3 帮助功能的使用与S7-200的出错处理 224
10.2 程序的编写与传送 225
10.2.1 编程的准备工作 225
10.2.2 编写与传送用户程序 226
10.2.3 数据块的使用 229
10.3 用编程软件监控与调试程序 230
10.3.1 基于程序编辑器的程序状态监控 230
10.3.2 用状态表监控与调试程序 232
10.3.3 用状态表强制改变数值 233
10.3.4 在RUN模式下编辑用户程序 235
10.3.5 调试用户程序的其他方法 235
10.4 使用系统块设置PLC的参数 236
10.4.1 断电数据保持的设置 236
10.4.2 创建CPU密码 238
10.4.3 输出表与输入滤波器的设置 240
10.4.4 脉冲捕捉功能与后台通信时间的设置 241
10.5 S7-200仿真软件的使用 242
10.6 习题 245
第11章 文本显示器的组态与应用 246
11.1 TD 200C与TD 400C概述 246
11.1.1 TD 200C与TD 400C的功能 246
11.1.2 TD 200C与TD 400C的硬件与连接 247
11.2 使用文本显示向导 248
11.2.1 用文本显示向导组态TD设备 249
11.2.2 组态用户菜单和屏幕 253
11.2.3 组态报警信息 255
11.3 TD 200C与TD 400C的操作 259
11.3.1 TD 200C与TD 400C的菜单与显示 259
11.3.2 操作员菜单 263
11.3.3 诊断菜单 263
11.4 习题 266
第12章 组态软件在PLC控制系统中的应用 267
12.1 组态软件简介 267
12.1.1 组态软件的特点 267
12.1.2 组态王的安装与通信参数设置 268
12.2 组态王在PLC控制系统监控中的应用 270
12.2.1 新建工程与组态变量 270
12.2.2 组态画面 272
12.2.3 PLC程序的设计与下载 277
12.2.4 用组态软件监控PLC控制系统 277
12.3 组态软件在PLC被控对象仿真中的应用 278
12.3.1 小车控制系统仿真 278
12.3.2 液体混合控制系统仿真 282
12.3.3 机械手控制系统仿真 285
12.4 习题 288
附录 289
附录A 部分习题参考答案 289
附录B S7-200的特殊存储器（SM）标志位 295
附录C S7-200的SIMATIC指令集简表 298
附录D 配套光盘说明 302
参考文献 305